主頁 > 技術(shù)文章 > 關(guān)于工作過程導(dǎo)向的高職《單片機(jī)技術(shù)》課程改革與實踐 2024-10-10

關(guān)于工作過程導(dǎo)向的高職《單片機(jī)技術(shù)》課程改革與實踐

摘要：分析了目前高職單片機(jī)課程教學(xué)存在的主要問題，提出了基于工作過程導(dǎo)向的“項目引領(lǐng)、任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)模式改革措施，重點闡述了在任務(wù)實施過程中的做什么、怎么做、跟我做（我來做）、跟我學(xué)、比比看、歸歸類等具體步驟。實踐表明，教學(xué)模式改革后學(xué)生的學(xué)習(xí)效果明顯提高，崗位應(yīng)用能力明顯增強(qiáng)。
一、引言：
　　《單片機(jī)技術(shù)》是一門工科機(jī)電、電氣類專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，也是電子信息類專業(yè)的核心課。作為一名多年從事該課程教學(xué)的專任教師在與同行們的交流過程中深知目前國內(nèi)高職院校的單片機(jī)課程教學(xué)還存在不少問題,學(xué)生學(xué)習(xí)效果還不夠理想�？偨Y(jié)其原因主要有以下幾個方面：
　　（一）理論與實際應(yīng)用脫節(jié)。教師以課堂理論講授為主，軟硬件介紹分割，涉及到對理論的驗證時要等到實驗課上才能進(jìn)行，動腦與動手脫節(jié)。有限次數(shù)的實驗也只是局限于實驗箱上提供的幾個固定題目，實驗箱上元件紛繁復(fù)雜，學(xué)生根本無法弄清各實驗內(nèi)容的具體電路，只能按給定的硬件接幾根線和按參考書事先編好的程序打字輸入，經(jīng)軟件編譯，通電、下載似乎也就完成了實驗。顯然，這種膚淺的驗證性實驗導(dǎo)致學(xué)生根本無法了解單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的工程問題，使得學(xué)生在構(gòu)建實際的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)時缺乏系統(tǒng)化、整體性的設(shè)計思路，簡言之，就是單片機(jī)學(xué)完了并不會應(yīng)用。
　�。ǘ├碚撝v授過多，缺乏綜合性、開發(fā)性的實踐項目訓(xùn)練。高職學(xué)生本身邏輯思維要弱于形象思維，理論講解時學(xué)生始終處于被動學(xué)習(xí)狀態(tài)。動手機(jī)會少，不能真正參與到學(xué)習(xí)活動中，使學(xué)生感覺理論枯燥乏味，導(dǎo)致了他們的創(chuàng)造性、主動性不能充分發(fā)揮，使課程教學(xué)容易陷入教師難教、學(xué)生難學(xué)的尷尬境地。
　�。ㄈ┸浖_發(fā)采用抽象難懂的匯編語言。匯編語言對硬件結(jié)構(gòu)依賴大,通用性和可移植性差，要自己控制程序的跳轉(zhuǎn)和流程，復(fù)雜程序難以調(diào)試，并且在初學(xué)時就要掌握很多如寄存器分布、尋址方式等難于理解的概念。匯編語言的入門困難和可學(xué)性差，致使學(xué)生學(xué)得吃力，老師教得幸苦，效果還不理想。而在實際單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中廣泛使用的是C語言，匯編語言已很少應(yīng)用。
　�。ㄋ模┛己朔绞讲粔蚝侠�。對于單片機(jī)課程的考核一般采用閉卷考試或閉卷考試與實驗成績相結(jié)合的方式。閉卷考試的試題一般客觀性較強(qiáng)，而課程本身概念抽象，要求有硬件理論基礎(chǔ)，軟件又不能脫離開發(fā)環(huán)境。傳統(tǒng)的考試形式在一定程度上只能考查學(xué)生對某些知識點的記憶能力，例如背若干指令、說明幾個元件的作用、編一段簡單的程序，無法靈活地考查學(xué)生實際分析問題與解決問題的能力，很可能導(dǎo)致高分低能。
　�。ㄎ澹┱n程本身難度較大。課程涉及計算機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)等多方面內(nèi)容，應(yīng)用系統(tǒng)電路復(fù)雜,接口芯片多,元器件多,需要軟件與硬件的有機(jī)結(jié)合，也導(dǎo)致了本身偏軟或偏硬方向的同學(xué)不能取得良好的學(xué)習(xí)效果。
　　經(jīng)過近兩年國家示范性高職院校的課程改革、探索與實踐，基于工作過程導(dǎo)向的項目引領(lǐng)、任務(wù)驅(qū)動課程教學(xué)模式成功應(yīng)用于單片機(jī)技術(shù)課程教學(xué)，取得了良好效果。主要做法是：按企業(yè)相關(guān)職業(yè)崗位工作能力需求將課程內(nèi)容重構(gòu)為若干個典型項目，各項目又根據(jù)功能和要求分解為若干任務(wù)。“項目引領(lǐng)”使學(xué)生明確學(xué)習(xí)目標(biāo),知道自己要做什么,“任務(wù)驅(qū)動”使學(xué)生知道怎么做。教師圍繞具體的實際項目組織和開展教學(xué)活動,學(xué)生帶著任務(wù)邊學(xué)邊做,直接參與項目實施的全過程。通過教師引導(dǎo)、自己探究、小組合作、講解討論、總結(jié)提高等多種形式完成從理論知識到職業(yè)能力的轉(zhuǎn)化。
二、基于工作過程導(dǎo)向的高職單片機(jī)技術(shù)課程改革依據(jù)：
　　高職教育是以就業(yè)為導(dǎo)向的職業(yè)教育，總體培養(yǎng)目標(biāo)是第一線的“高素質(zhì)技能型人才”。課程改革的目標(biāo)與培養(yǎng)目標(biāo)定位應(yīng)當(dāng)是吻合的，改革的方向是要體現(xiàn)職業(yè)能力、就業(yè)能力和創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)，盡量縮短學(xué)校教育與就業(yè)需求之間的距離，為學(xué)生畢業(yè)后直接上崗做好準(zhǔn)備。
　�。ㄒ唬┗诠ぷ鬟^程導(dǎo)向的課程改革是近年來國際職業(yè)教育課程發(fā)展的重要方向。以工作任務(wù)為中心來組織教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)過程，使學(xué)生在完成具體工作任務(wù)的實踐活動中獲取知識和技能，“教學(xué)做”一體化，同時能有效地建立課堂和社會生產(chǎn)的聯(lián)系,能有效地提高學(xué)生的多種能力,為學(xué)生今后的職業(yè)生涯奠定堅實基礎(chǔ)。
　�。ǘ╉椖拷虒W(xué)是工作過程導(dǎo)向課程的典型表現(xiàn)形式�；诠ぷ鬟^程的“項目引領(lǐng)、任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)模式，體現(xiàn)了以就業(yè)為導(dǎo)向，以上崗為目標(biāo)，以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)，以作品為載體，以行動過程為途徑，以學(xué)生的能力培養(yǎng)為目標(biāo)的全新職業(yè)教育理念，讓素質(zhì)、職業(yè)能力、崗位技術(shù)三者緊密結(jié)合，學(xué)生與企業(yè)“無縫”對接。
　�。ㄈ┤蝿�(wù)驅(qū)動教學(xué)符合建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，學(xué)生的學(xué)習(xí)活動應(yīng)該與任務(wù)或問題相結(jié)合，以探索問題來引導(dǎo)和維持學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的興趣和動機(jī)。任務(wù)驅(qū)動教學(xué)能使教師的教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習(xí)圍繞一個目標(biāo)，能有效培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力和獨立分析問題和解決問題的能力。通過“任務(wù)”實現(xiàn)過程能充分展現(xiàn)單片機(jī)技術(shù)的實用性和趣味性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，讓學(xué)習(xí)的過程是一個不斷體驗成就感的過程，使學(xué)生從“要我學(xué)”轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;我要學(xué)”。
三、基于工作過程導(dǎo)向的高職單片機(jī)技術(shù)課程的實施過程：
　　基于工作過程導(dǎo)向的單片機(jī)技術(shù)課程實施的前題是做好項目準(zhǔn)備。課程組要與企業(yè)專家共同分析單片機(jī)技術(shù)相關(guān)崗位的工作過程與工作任務(wù)，明確單片機(jī)技術(shù)課程對應(yīng)的職業(yè)崗位能力，以工作崗位提取的典型真實產(chǎn)品作為載體，將傳統(tǒng)課程體系中的知識、技能、素質(zhì)內(nèi)容由易到難序化為若干個教學(xué)項目,再將項目實施步驟分解成若干子任務(wù)。我們將課程內(nèi)容序化為LED彩燈控制與制作、抽獎器設(shè)計、數(shù)碼管電子鐘設(shè)計、LED點陣屏設(shè)計、交通燈遠(yuǎn)程控制、智能小車控制、數(shù)字電壓表設(shè)計、LCD多功能電子萬年歷制作等8個項目，又將每一項目分解成2～5個工作任務(wù)。各項目的任務(wù)內(nèi)容在授課順序上符合前后知識的連貫性，前面的內(nèi)容應(yīng)為后面的做準(zhǔn)備，后面的內(nèi)容在不斷注入新知識的同時，也應(yīng)該對前面學(xué)過的知識與技能進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹貜?fù)和鞏固。教學(xué)實施前教師還應(yīng)做好另外兩種準(zhǔn)備：一是角色轉(zhuǎn)換準(zhǔn)備。教師要重新定位自我，由傳統(tǒng)的“主導(dǎo)”地位變?yōu)榇龠M(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)、引導(dǎo)學(xué)生成功的“輔助”地位；二是硬件條件及教學(xué)資源準(zhǔn)備。應(yīng)準(zhǔn)備好一體化的教學(xué)環(huán)境，不再明確區(qū)分理論與實踐教學(xué)內(nèi)容。下面以“交通燈遠(yuǎn)程控制”項目中的“模擬交通燈控制”任務(wù)為例說明任務(wù)驅(qū)動教學(xué)的具體組織與實施步驟：
　�。ㄒ唬┳鍪裁�—提出任務(wù)（教師布置任務(wù)），讓學(xué)生明確任務(wù)內(nèi)容及要求。要求系統(tǒng)上電后，東西南北十字路口的交通燈按正常規(guī)律變化，若按K1鍵（特殊情況）南北方向綠燈放行15S，若按K2鍵（緊急情況），兩個方向均為紅燈禁行20S，緊急情況優(yōu)先于特殊情況，時間到時自動返回正常狀態(tài)。本任務(wù)具有一定的綜合性和實踐性，讓學(xué)生既能學(xué)到新知識（中斷）又能復(fù)習(xí)舊知識（按鍵、定時）；同時也具有一定的趣味性和創(chuàng)新性，有利于學(xué)生發(fā)揮潛能。要圍繞項目的工作過程進(jìn)行任務(wù)設(shè)計，并且符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律，不應(yīng)過易或過難，當(dāng)實在不便于分解時也可以設(shè)置相關(guān)任務(wù)加以過渡。換言之，任務(wù)不一定要求絕對是真實的，只要能達(dá)到知識和技能提高的目的，模擬任務(wù)也可以。
（二）怎么做—分析任務(wù)（學(xué)生分析/教師指導(dǎo)）。在明確任務(wù)之后，讓學(xué)生對任務(wù)進(jìn)一步加以分析，進(jìn)行任務(wù)所需的資料、材料等的準(zhǔn)備，由組長組織討論實施步驟并對人員進(jìn)行分工。要求學(xué)生畫出系統(tǒng)框圖（設(shè)計系統(tǒng)電路）以及試著繪制程序流程圖，讓學(xué)生動筆和獨立思考，并要求學(xué)生寫出幾條主要語句（函數(shù)）。學(xué)生根據(jù)自己的知識積累設(shè)計硬件電路或參考并讀懂教材中已有電路原理，自己確定哪些地方不夠熟悉以及該部分涉及的是新知識還是舊內(nèi)容，對于新知識則要主動學(xué)習(xí)，若是舊內(nèi)容則應(yīng)復(fù)習(xí)鞏固。教師要進(jìn)行必要的提示并對學(xué)生出現(xiàn)的錯誤及時加以修正。當(dāng)然，對于新知識或一些有難度的“任務(wù)”，教師也可以事先演示（示范）出最終的效果，讓學(xué)生有直觀的體驗，并講解或提示任務(wù)實現(xiàn)過程的要點、難點與步驟，降低任務(wù)難度，增加他們完成任務(wù)的信心。
　　（三）跟我做（我來做）—任務(wù)實施（共同完成任務(wù)）。前幾個任務(wù)需要教師帶領(lǐng)學(xué)生完成（跟我做），后面的任務(wù)盡量由學(xué)生獨立完成（我來做）。自然班學(xué)生自由組合，每兩人為一組，軟硬件訓(xùn)練互補，即一個側(cè)重于完成硬件設(shè)計制作，另一個側(cè)重于完成軟件調(diào)試與聯(lián)調(diào)，下次任務(wù)兩人交換角色�？紤]到教學(xué)進(jìn)度、學(xué)生學(xué)習(xí)的循序漸進(jìn)性和現(xiàn)有的知識結(jié)構(gòu)，教師在資料中對于多數(shù)任務(wù)應(yīng)給出部分或全部參考電路與程序，然后指導(dǎo)學(xué)生在模擬仿真軟件keil上編輯、編譯程序，用Proteus繪制電路原理圖，先在Proteus中仿真通過，再將目標(biāo)文件下載到實際制作的單片機(jī)系統(tǒng)中。接上電源，觀察按下K1鍵交通燈是否實現(xiàn)南北方向放行，再按下K2鍵是否全為紅燈。
　�。ㄋ模└覍W(xué)—任務(wù)總結(jié)（新知識總結(jié)與講授）。要求學(xué)生根據(jù)前面觀察到的現(xiàn)象、找出的變化規(guī)律進(jìn)行深層次的分析、思考、討論及交流，總結(jié)新的知識點。例如，設(shè)想一下同時按K1與K2會發(fā)生什么現(xiàn)象，將中斷觸發(fā)方式設(shè)置為低電平有效又會怎樣，這些都可以實踐一下。觀察現(xiàn)象并找出變化規(guī)律是培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的重要環(huán)節(jié)。由于課程本身的難度特點，教師的講授環(huán)節(jié)必不可少。教師在學(xué)生基本明白了任務(wù)當(dāng)中的現(xiàn)象與對應(yīng)的知識內(nèi)容后，要結(jié)合硬件實物電路或虛擬軟件深入分析講解新知識內(nèi)容，讓學(xué)生的知識與技能不斷地提高。
　�。ㄎ澹┍缺瓤�—任務(wù)考核（任務(wù)評價）。任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法歸屬為行動導(dǎo)向式教學(xué)，學(xué)生學(xué)習(xí)效果的考核評價應(yīng)重點關(guān)注任務(wù)的完成過程和完成效果，讓學(xué)生明確工作過程的每一個環(huán)節(jié)應(yīng)該做什么。教師要將過程考核作為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和主動性的一項有力措施。每個任務(wù)結(jié)束前，現(xiàn)場檢查各小組的任務(wù)作品，任務(wù)考核時各小組成員也要參與其中，自評、互評與師評各占一定比例。教師要及時表揚出色完成任務(wù)和有創(chuàng)新的小組，在平時成績中給他們加分鼓勵。要設(shè)計好過程評價表，對工作態(tài)度、質(zhì)量、速度、協(xié)作、文明規(guī)范（5S）、安全、記錄等方面均應(yīng)有所體現(xiàn)，重在促進(jìn)學(xué)生工作技能、個人素質(zhì)的全面提高。對一次課不能完成的任務(wù)，應(yīng)限定日期完成。建議課程以過程考核為主（占60%），期末理論考試與單片機(jī)技能項目抽簽操作考核為輔（各占20%）的方式考核。
　�。w歸類—任務(wù)文檔整理（技術(shù)報告）。一個完整的項目不僅僅包括電路硬件、程序軟件，還有很多其他技術(shù)文件，如可行性論證報告、項目說明書等，學(xué)生的文字組織與文檔整理能力非常有必要訓(xùn)練。每個任務(wù)完成后，都要求學(xué)生寫出完整的任務(wù)訓(xùn)練報告，主要包括任務(wù)要求、任務(wù)分析、任務(wù)電路、任務(wù)程序、任務(wù)總結(jié)等。要求規(guī)范繪制電路圖，寫出符合編程規(guī)范的C51代碼并加上必要的注釋。
　　任務(wù)驅(qū)動教學(xué)要求教師不斷地在方法上進(jìn)行引導(dǎo)，使學(xué)生把時間和精力主要花在動手探索和分析討論上。由于基礎(chǔ)不一，理解能力有高有低，有些學(xué)生可能跟不上教學(xué)進(jìn)度，對此，要及時進(jìn)行課堂小結(jié)和知識點的回顧，并且要在實驗室開放時或業(yè)余時間加以單獨輔導(dǎo)，使學(xué)習(xí)能力和動手能力差的學(xué)生跟上教學(xué)進(jìn)度。

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