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中职学校的单片机教学主要面临教材和教学“两难”问题,以单片机背景知识介绍,硬件知识、指令、编程,外部扩展等顺序进行教材的编写不符合职中学生的认知规律;以“讲为主、实验为辅”的传统教学模式给学生带来了很大的学习障碍,致使学生学得吃力,老师教得辛苦,效果也不好,形成了中职学校教师难教和学生难学的“两难”的教学现状。
那么如何让基础比较薄弱的中职学生较好地掌握单片机技术呢?项目教学法可以说是一个不错的解决途径。单片机项目教学实施所需条件较简单,可从硬件和软件两方面准备。硬件可以使用开发成熟的实验板或自制实验板。软件可以使用PRORTEUS和KEIL来构建单片机虚拟实验室。
项目教学法的核心在于项目的设置,对于单片机初学者来说,“电子时钟”或“交通灯系统”是一个不错的选择,笔者的教学尝试就是后者,将“交通灯系统”分解成一个个易于操作的子项目,再配合相应的软硬件环境展开教学。在教学实践中,打破原有界限,不管硬件结构、指令、编程的传统教学顺序,将各部分知识分解成一个个知识点,融入项目教学中,教材则作为工具书使用,查询和讲解项目中涉及的单片机知识和指令,让学生在“做中学,学中做”,效果显著。下面结合教学过程对项目设置进行探讨。
一、圍绕主线,保持学习连贯
项目教学把教材中的内容体系重新调整,要求做到既包含全部教学内容又尽可能自然、有机地结合多项知识点。项目设置时用一条主线将项目串联起来,然后通过项目展开知识点,这种围绕主线设置项目的形式使知识连贯性较强,不形成跳跃,从整体上给学生指引了一个方向。类似一棵树从茎,到枝,到叶,然后才能结出累累硕果,学习也是如此的积累过程。主线除了能有效地串接各个项目和知识点,自然地展开各个项目外,其实更是一条拴住学生的隐形线,学生会被主线所衍生出来的问题所吸引,从而激发学习热情,保持较高的学习积极性,促进各个知识点的学习。笔者的教学过程是围绕“按键”这个关键词展开的,按键有两种类型,一种为开关(switch),另一种是按键(button)。各个项目之间通过按键进行较好的衔接,“由按键引发的思考”则是主线,它既是各个项目的导入又是教学目标,每一个项目结束后会产生一个新的思考,后一个项目解决前一个项目留下的思考,教学遵循“发现问题→分析问题→解决问题”的学习规律。具体项目(灯控制部分)设置如表1所示。
二、分散重点、难点,降低学习难度
项目的设置不宜过大,以免支撑的理论知识太多,导致教学组织困难。实际操作时应从学生实际出发,充分考虑学生现有的知识水平、认知能力、年龄、兴趣等特点,将重点、难点分散,将教学内容细化为一个个容易掌握的项目。规模小的项目,降低了学习难度,学生易于操作实现,学习过程中的成就感促进了课程进一步展开。如表1“知识点”列所示,每一个项目基本涉及硬件知识、指令知识和单片机知识三方面,每个项目的知识不多,一次掌握两到四条指令,整个教学完成时,基本覆盖了单片机技术的知识以及大部分指令,并在实际运用中学习指令,更有利于指令的理解和记忆。
三、多种组合方式并存,提高学习能力
项目与项目之间存在多种不同的组合方式,分解式、递进式、套筒式、网络式、并列式等。每一种方式都有自己独特的特点,能从兴趣培养、方法形成、思维训练等多方面促进学习。项目设置时若能恰当地将这些方式进行组合,学生在项目教学过程中不仅仅学习到知识,更是一种学习能力的提高,为将来的发展打下基础。图1为项目之间组合方式示意图,下面分别对各种组合方式进行说明。
1.分解式,激发学习热情
学生在项目教学的学习过程中最大的乐趣在于项目成功时取得的成就感,项目越复杂这种感觉就越强烈。但如果项目过于复杂,只有挑战性但缺乏操作性的话,结果却适得其反。分解式的项目组合方式能从总体上为学生构建一个蓝图,指出一个可行的方案,也降低了项目的复杂度,能较好地激发学生的学习热情,并对该项目充满期待。兴趣是最好的老师,这对于课程的后续开展也起到了激励的作用。如图1所示,要实现整个交通灯系统难度不小,但将其分解成灯控制和时间显示两部分,然后这两部分再进一步细分的话,对于整体水平的中职学生来说,可行性大大提高,实际教学结果也充分验证这种可行性。
2.递进式,树立学习信心
课程能吸引学生并不难,更难的是留住学生,递进式的项目组合方式就能起到相应的作用。递进式项目结构是一种纵向关系,难度由浅入深,符合学习认知规律。有层次、有梯度的项目将会给学生提供更自由的学习空间,创设更有利于学习的环境和条件,循序渐进的学习过程使学生有效地掌握和运用系统的知识。如图1所示,从最简单的发光二极管控制开始,然后加入按键控制,到自动控制等,难度不断加大,知识不断积累,设计符合学生认知规律。
3.并列式,拓展学习思维
并列式项目结构是一种横向关系,类似一题多解的形式。通过一题多解,分析比较,寻找解题的最佳途径和方法,可以帮助学生从不同的角度、不同的侧面来思考问题,开阔视野,提高学生思维的敏捷性,提高学生的思维能力和灵活动用各种知识解决问题的能力。实际教学中,如图1所示,用多种方法实现手动交通灯。根据输入端按键选择的类型和数目的不同,有三种方法:四个按键实现(一键一功能);两个开关实现(编码原理);一个按键实现(一键多功能),通过各个方法之间的比较,不仅加深了知识的理解,同时拓展了学习思维。
4.套筒式,提升学习能力
套筒式的项目结构,对于实现比较大型的,复杂的项目有较好的作用,它实现的是从单一功能到复杂功能的改进,更接近于实践。单片机技术日新月异,所以掌握该课程的学习方法比掌握该课程的知识更重要,套筒式类似于授之学生“渔”的道理,形成一种学习习惯,掌握一种学习方法,为学生将来的学习打下坚实的基础。
综上所述,合理的项目设置,不但使教学取得事半功倍的效果,更主要的是激发了学生的学习兴趣,使学生在学习中充满热情,在“学中做,做中学”的过程既取得了学习的乐趣,又收获了知识,逻辑思维能力和解决问题能力也充分得到了提升。
责任编辑 何丽华
那么如何让基础比较薄弱的中职学生较好地掌握单片机技术呢?项目教学法可以说是一个不错的解决途径。单片机项目教学实施所需条件较简单,可从硬件和软件两方面准备。硬件可以使用开发成熟的实验板或自制实验板。软件可以使用PRORTEUS和KEIL来构建单片机虚拟实验室。
项目教学法的核心在于项目的设置,对于单片机初学者来说,“电子时钟”或“交通灯系统”是一个不错的选择,笔者的教学尝试就是后者,将“交通灯系统”分解成一个个易于操作的子项目,再配合相应的软硬件环境展开教学。在教学实践中,打破原有界限,不管硬件结构、指令、编程的传统教学顺序,将各部分知识分解成一个个知识点,融入项目教学中,教材则作为工具书使用,查询和讲解项目中涉及的单片机知识和指令,让学生在“做中学,学中做”,效果显著。下面结合教学过程对项目设置进行探讨。
一、圍绕主线,保持学习连贯
项目教学把教材中的内容体系重新调整,要求做到既包含全部教学内容又尽可能自然、有机地结合多项知识点。项目设置时用一条主线将项目串联起来,然后通过项目展开知识点,这种围绕主线设置项目的形式使知识连贯性较强,不形成跳跃,从整体上给学生指引了一个方向。类似一棵树从茎,到枝,到叶,然后才能结出累累硕果,学习也是如此的积累过程。主线除了能有效地串接各个项目和知识点,自然地展开各个项目外,其实更是一条拴住学生的隐形线,学生会被主线所衍生出来的问题所吸引,从而激发学习热情,保持较高的学习积极性,促进各个知识点的学习。笔者的教学过程是围绕“按键”这个关键词展开的,按键有两种类型,一种为开关(switch),另一种是按键(button)。各个项目之间通过按键进行较好的衔接,“由按键引发的思考”则是主线,它既是各个项目的导入又是教学目标,每一个项目结束后会产生一个新的思考,后一个项目解决前一个项目留下的思考,教学遵循“发现问题→分析问题→解决问题”的学习规律。具体项目(灯控制部分)设置如表1所示。
二、分散重点、难点,降低学习难度
项目的设置不宜过大,以免支撑的理论知识太多,导致教学组织困难。实际操作时应从学生实际出发,充分考虑学生现有的知识水平、认知能力、年龄、兴趣等特点,将重点、难点分散,将教学内容细化为一个个容易掌握的项目。规模小的项目,降低了学习难度,学生易于操作实现,学习过程中的成就感促进了课程进一步展开。如表1“知识点”列所示,每一个项目基本涉及硬件知识、指令知识和单片机知识三方面,每个项目的知识不多,一次掌握两到四条指令,整个教学完成时,基本覆盖了单片机技术的知识以及大部分指令,并在实际运用中学习指令,更有利于指令的理解和记忆。
三、多种组合方式并存,提高学习能力
项目与项目之间存在多种不同的组合方式,分解式、递进式、套筒式、网络式、并列式等。每一种方式都有自己独特的特点,能从兴趣培养、方法形成、思维训练等多方面促进学习。项目设置时若能恰当地将这些方式进行组合,学生在项目教学过程中不仅仅学习到知识,更是一种学习能力的提高,为将来的发展打下基础。图1为项目之间组合方式示意图,下面分别对各种组合方式进行说明。
1.分解式,激发学习热情
学生在项目教学的学习过程中最大的乐趣在于项目成功时取得的成就感,项目越复杂这种感觉就越强烈。但如果项目过于复杂,只有挑战性但缺乏操作性的话,结果却适得其反。分解式的项目组合方式能从总体上为学生构建一个蓝图,指出一个可行的方案,也降低了项目的复杂度,能较好地激发学生的学习热情,并对该项目充满期待。兴趣是最好的老师,这对于课程的后续开展也起到了激励的作用。如图1所示,要实现整个交通灯系统难度不小,但将其分解成灯控制和时间显示两部分,然后这两部分再进一步细分的话,对于整体水平的中职学生来说,可行性大大提高,实际教学结果也充分验证这种可行性。
2.递进式,树立学习信心
课程能吸引学生并不难,更难的是留住学生,递进式的项目组合方式就能起到相应的作用。递进式项目结构是一种纵向关系,难度由浅入深,符合学习认知规律。有层次、有梯度的项目将会给学生提供更自由的学习空间,创设更有利于学习的环境和条件,循序渐进的学习过程使学生有效地掌握和运用系统的知识。如图1所示,从最简单的发光二极管控制开始,然后加入按键控制,到自动控制等,难度不断加大,知识不断积累,设计符合学生认知规律。
3.并列式,拓展学习思维
并列式项目结构是一种横向关系,类似一题多解的形式。通过一题多解,分析比较,寻找解题的最佳途径和方法,可以帮助学生从不同的角度、不同的侧面来思考问题,开阔视野,提高学生思维的敏捷性,提高学生的思维能力和灵活动用各种知识解决问题的能力。实际教学中,如图1所示,用多种方法实现手动交通灯。根据输入端按键选择的类型和数目的不同,有三种方法:四个按键实现(一键一功能);两个开关实现(编码原理);一个按键实现(一键多功能),通过各个方法之间的比较,不仅加深了知识的理解,同时拓展了学习思维。
4.套筒式,提升学习能力
套筒式的项目结构,对于实现比较大型的,复杂的项目有较好的作用,它实现的是从单一功能到复杂功能的改进,更接近于实践。单片机技术日新月异,所以掌握该课程的学习方法比掌握该课程的知识更重要,套筒式类似于授之学生“渔”的道理,形成一种学习习惯,掌握一种学习方法,为学生将来的学习打下坚实的基础。
综上所述,合理的项目设置,不但使教学取得事半功倍的效果,更主要的是激发了学生的学习兴趣,使学生在学习中充满热情,在“学中做,做中学”的过程既取得了学习的乐趣,又收获了知识,逻辑思维能力和解决问题能力也充分得到了提升。
责任编辑 何丽华