单片机教学改革探索与实践

◆张 淼

(辽阳职业技术学院)

单片机教学改革探索与实践

◆张 淼

(辽阳职业技术学院)

《单片机应用技术》是电子、电气类专业学生必修的专业技术核心课程,也是学生较难掌握的课程。通过多年的教学改革实践,我们开发了单片机教学实训板,并以此作为实施项目式教学的载体,收到良好的教学效果。

一、开发单片机教学实训板作为项目式教学载体

为帮助单片机学习者创造一个廉价、实用的硬件环境,我们专门设计了单片机教学实训板(图1),利用该板可以完成大量的单片机学习、开发实验,对学生学习单片机有极大的帮助。由于该板采用了在线可编程的AT89S51单片机,因此,该板还具有单片机程序下载功能,在下载软件的作用下,可将编辑、编译、调试好的单片机代码下载到AT89S51单片机中。下载完成以后,实验板即可脱机工作。学习者只需有一台电脑就可学习单片机,而无需自备价格较高的仿真器与编程器。

图1 单片机教学实训板

二、以单片机实训板为载体,构建项目式教学学习情境

项目教学就是师生为完成某一具体的工作任务而展开的教学行动。将某门专业课程分为若干知识(技能)单元,每个单元作为一个教学项目,实行理论、实践一体化的单元式教学,每个单元教学以完成一个作业来结束,并进行下一个项目的教学。实施项目式教学,学习情境的构建很关键。

学习情境是教师在典型工作任务的基础上,由教师设计用于学习的“情形”和“环境”,是对典型工作任务进行“教学化”处理的结果,通常用学习任务来表示的主题教学单元。

本课程是以工作过程为导向,以典型任务为基点,综合理论知识、操作技能和职业素质为一体的思路设计的。根据专业能力目标、方法能力目标、社会能力目标,将课程划分成相对独立,整体由简单到复杂的八大学习情境,见下表:

学习情境的设计既具有真实性,又具有先进性。为了使教学内容更符合工作实际,各学习项目的设计、元器件的选用、电路的焊接、及软件编程都尽可能符合企业产品的生产标准;教学以89S51、89S52为主讲机型,该机型与 89C51、89C52相比,具有可在线编程功能,并内置看门狗电路,是比较实用的 51系列单片机;教学内容跟踪单片机技术的发展,如引入串行技术,采用 I2C总线接口技术的时钟芯片 PCF8563、采用单总线 (1-wirebus)技术的数字温度传感器DS18B20等。教学中删去了以往以并行接口方式为主的单片机扩展技术,及传统的A/D芯片 0809等的介绍。

为避免进行单独的枯燥指令与编程教学,采取体验性学习方式,融理论教学于实践教学及实际工作体验中融编程与指令教学于实训项目中,学生用到哪,学到哪,会用即可,不过于追究指令与程序的原理。

三、学做一体,实施行动导向教学模式

行动导向教学强调不再把教师掌握的现成知识技能专递给学生作为追求的目标,或者说不是简单地让学生按照教师的安排和讲授去得到一个结果,而是在教师的指导下,学生去寻找得到这个结果的途径,最终得到这个结果,并进行展示和自我评价。通过完成任务的行动过程,实现专业能力、关键能力(方法能力—学会学习、社会能力—学会生存、学会交往)的有效培养。下面以一个具体学习情境设计对教学过程作以说明。

教学中充分发挥教与学的积极性,由若干问题启动课堂教学,经过启发式的推衍,最后归纳总结,引导学生循问题而思考,提高对知识的领悟力,加强对关键内容的理解;适当加强师生互动环节,活跃课堂气氛,促进学生自主思考提出问题,解答问题,激发学生潜能。

在学习考核中,既考核学生对基本知识与技能的掌握程度,同时考核学生的创新能力。如在彩灯设计、音乐编程中,鼓励学生大胆想象,充分发挥自主创新意识,根据每人完成的复杂程度及创新程度给以成绩鼓励,取消了期末笔试,以平时大作业成绩及期末综合设计作为课程考核总成绩。

按照这种教学模式,学生仅利用课内时间学习是远远不够的。具体的实践操作内容要求学生在课外时间完成,这也相当于改变了传统的课外作业形式与内容。教师在课外时间为学生辅导,同时开放单片机实训室,并由学生自行管理,为学生提供充分的学习条件。通过举办电子设计大赛,进一步提高了学生的创新意识与团结协作精神及独立工作能力。

四、以单片机教学为核心,合理整合相关课程,提高教学效率

1.与《PROTEL99印制板电路设计》课程教学有机结合

《PROTEL99印制板电路设计》是高职电子专业必开的技能课。通常是单独开设该课,需要较多学时,但由于教学针对性不强,学生学习效果并不好。现将该课作为单片机课程教学的一个实践项目,要求学生在两周时间内以实训的方式完成单片机实训板的电路图绘制及制板工作。教学目的明确,针对生强,学生既掌握了 PROTEL制板技能,又进一步掌握了单片机实训板的硬件电路设计原理,对单片机教学起到了良好的辅助作用。

2.与《传感器技术》课程相融合

《传感器技术》也是高职电类专业学生应该掌握的内容。但在以往教学中教师过多讲授传感器原理知识,而对具体应用技术讲授很少,主要是缺乏实践载体。现在可以单片机实训板为载体,利用各种传感元件设计不同的项目,既讲授了传感器知识,又进一步巩固了学生单片机应用能力,相得益彰。

[1]马彪.单片机应用技术[M].上海:同济大学出版社,2009,5.

[2]梅丽凤.单片机原理及应用 [M].北京:北京交通大学出版社, 2008,2.