高职单片机分层次教学改革与实践

俞琴

摘 要 针对单片机课程实践性强的特点，在分析单片机教学现状的基础上，为了改进单片机课程的教学效果、培养学生的创新能力和实验技能，本文通过分析传统高职单片机课程教学的问题，研究适合学生情况的单片机分层次教学模式，对教学内容整合，从教学任务选择、实验硬件设计、目标任务分层、分层次、分阶段教学，学生考核评价五个方面阐述了具体实施过程及在提高教学质量方面的作用。

关键词 单片机课程 分层次教学 教学模式 考核评价

中图分类号：G642 文献标识码：A

单片机技术的发展日新月异，单片机技术的应用日益广泛地渗透到生产生活的各个领域。学生强烈渴望新技术，但对学习单片机技术却又心存敬畏。一直以来，作为微控制器入门级芯片的单片机，都是各高职院校自动化、机电、电子等专业普遍开设的一门专业课程，对培养学生的单片机工程设计和应用能力，工程思维和解决问题能力均具有重要作用。单片机的学习技术含量高，应用传统的教学方式收效甚微。由于存在高职学生文化基础普遍较差、学习动机不足，以及学生层次差别较大等问题，同时单片机在内部结构与工作原理的学习上，以及软件编程与硬件连接方面都有着很强的抽象性，学生学习起来感觉很困难，容易产生厌学情绪，影响教学过程实施和教学效果。因此积极对该课程进行教学改革，对提高学生学习单片机技术的兴趣，促进教学质量的提高具有十分积极的意义。

1高职单片机课程教学中存在的问题

1.1教材内容与传统教学模式的问题

从教材内容编排上看，高职高专单片机教材内容都包括了单片机内部硬件结构、程序设计包括汇编语言设计及C语言设计、单片机指令系统、单片机的扩展应用等，根本就不符合高职高专学生的学习认知规律。传统的单片机教学模式，是按照单片机的结构体系来授课的。先讲单片机的硬件结构，再讲单片机的指令系统与程序设计，然后是各功能模块的应用。高职学生相对学习能力较弱，理论教学的难度就较大。刚开始授课，学生就被单片机复杂的组成结构和抽象的工作原理难倒了，学生普遍反应课程内容太抽象，不易理解。很多学生学习伊始就产生了畏难情绪，教学效果不理想。在教学中，教学实验安排主要从教学大纲的知识点要求模仿完成规定的实验，此类验证性实验对于学习能力较弱的学生巩固知识点很有帮助，但是对于学习能力较强的学生来说，此类缺乏设计性、创新型的实验，个人能力得不到充分的锻炼。在课堂学习中，往往一部分学生早就做完了验证性实验，而另一部分学生还在完善程序，这样的教学层次不明，很大程度上阻碍了学生的学习能力的发展。

1.2实践动手能力的培养不够

目前单片机教学安排，首先是理论课教学，其间穿插一定的验证性实验，然后安排实训课提高学生的动手能力。在教学中设计的实验课程，虽然可对学生动手实践能力有所锻炼，但由于传统实验教学环节大多以单片机实验箱为训练平台，学生遵照实验指导书，在实验箱上应用导线进行简单连接，通过电脑把实验所需的程序下载到实验箱，再通过万用表、示波器等仪器进行观察，记录实验现象和数据，并对结果进行分析，从而完成实验。大部分学生不会去自行编写程序，更不会扩展实验或者设计一个新内容。所以学生在动手操作后，对单片机的设计和应用知之甚少，更对实验中出现的各式各样问题无从下手。这些教学方式忽视了学生设计和创新能力的培养，不利于培养学生解决实际问题的能力，更对提高学生的学习兴趣、扩展学生的学习思路收效甚微。所以，目前采用的教学方式改革势在必行，在教学中，我们引入分层次教学，引入教学项目群，因材施教，才能激发学生的学习兴趣，才能在具有很强综合性的单片机教学中取得良好的效果。

2单片机分层次教学改革具体实施方案

2.1明确高职人才培养目标

在教高[2006]16 号文中对高职院校培养目标定位为高技能人才，因此具有高级技工技师和高级技师等级之分的高技能型人才的培养是高职院校教学改革的目标。培养社会需要的各类高技能人才，其教学理念之一就是注重对学生能力的培养。教学过程中，学生只有通过不断的实际动手操作训练，才能获得专业技术水平和工作能力的大幅度提升。将传统教学模式的“在教中学”变为“在做中练”，将传统的以教师教学为中心，转变为以学生训练为中心，让学生在完成课程项目的过程中，不断提升自己的专业技能。

2.2合理构建教学内容

分层次授课并不是简单地将学生分成A、B、C的静态三层，分层次授课的核心思想是对所有学生讲解知识点，布置基础任务，引导能力差的学生在学习过程中不断增强信心完成基础目标并提高能力；对学有余力的学生布置提高任务。

在教学中，将实训任务进行动态阶梯型分层，将课程的教学内容和教学过程进行重构，并分为三个教学阶段开展学习，即初识入门阶段、基础训练阶段和应用实战阶段。认真细致地讲解知识点，让每个学生都能理解掌握，积极引导能力弱的学生并顺利完成基础任务，不断增强信心完成基础目标，对学有余力的学生布置提高任务，激发他们向更高目标发展。每个阶段都有明确的教学目的，结合合理的教学指导方法，同时设计了相应的知识目标和能力目标，选取一些有针对性的任务或项目，让学生在实际操作和训练中，逐步探索单片机课程的知识体系。在完成项目任务中，增加学习的动力，激发同学们强烈的求知欲、探索欲，培养学生学习的创新能力。

（1）初识入门阶段。这是学生学习了单片机基本理论后进行的第一个实践应用，它既要求学生具有综合运用单片机的基本知识，还要实现一定的工作要求，但本着初始阶段，程序结构要求相对简单，使每个学生通过个人的努力和教师的指导都能够独立完成，否则程序太复杂，容易让学生在学习道路上产生畏难情绪。第二层任务为提高实训任务，其目的是巩固学生基础知识后，进一步训练学生的综合应用和编程能力。所以，程序的结构要复杂一些，任务难度既要有所提高，又能让大多数同学够得着，让学生在完成任务的过程中获得持续的成就感，增强学习单片机课程的信心，能力得到稳步的提升。第三层任务为完善提高任务，其目的是针对前面训练任务在实际应用中的不足，加强改进和完善，使单片机综合实训项目成为单片机开发的实际项目，要实现实际应用的效果，需要综合考虑项目中的各个问题，程序更加复杂，所以一般要求能力较强的学生完成，使学生能将所学知识及掌握的技能应用到解决实际问题中去，真正做到学以致用。

比如在I/O输出应用项目中，初始入门阶段，以学生掌握单片机P0—P3四类管脚的输出控制为目标，让学生组装和调试一个简单的LED单片机控制系统，亲身体会单片机的设计开发过程，消除学生的畏难心理，为深入学习单片机知识扫除心理障碍。

（2）基础训练阶段。将相对枯燥的单片机的软、硬件知识采用“项目导向、任务驱动”教学模式，结合现场应用实际，设计为一系列饶有趣味、由浅入深的具体工作项目和训练任务。如，汽车转向灯、抢答器等，每个项目和任务都有对应要掌握的知识点。在难度设计上既有提高，又让学生够得着。让学生在完成任务的过程中获得持续的成就感，增强学习单片机课程的信心，能力得到稳步的提升。

（3）应用实战阶段。通过选取一些单片机综合应用项目让学生做，提高学生的单片机综合应用能力。其中，任务的选取，尽量贴近实际。如，自行车里程表的设计，当学生能在生活中感受到自己的作品带来的便利，内心一定会产生极大的自豪感和成就感。同时注意与生产实际相结合，使学生能将所学知识及掌握的技能应用到解决实际问题中去，真正做到学以致用。

由于设计技术指标的不同，编程的难易程度就出现了不同的三个层次，在上一层次程序的基础上，将各段子程序作相应的修改才能实现下一层次任务的技术指标，各层次间既相互联系，又相互独立，呈现递进关系，且各层次任务都可实现分层次教学相应层次的教学目标，使分层次教学得以有效实施。同时引入通过多媒体设备使用proteus 和keil仿真软件演示单片机软硬件设计，学生对照任务实现目标，设计并绘制电路图，设计相应程序，运行程序，观察程序执行过程中的效果以及软件调试的全过程 、硬件的工作，在完善程序的同时对硬件电路的搭建原理有了深入的理解。

表1：项目内容的分层次选择

2.3合理的指导教学

学生的学离不开教师的教，学生的基础与能力的不同，要求教学的方法，讲解的程度也不同。在实际工作中，我们采取集中式讲解和个别指导的方法。由于不同层次的实训任务不同，对于每一个阶段的讲解程度各有不同。

初始入门阶段任务，是学生刚开始操作，对于采用何种方法来完成实训任务信心不足，因此，教师要详细讲解，如硬件电路设计分配、主程序和子程序流程框图的绘制与程序的编写的注意点、程序调试等等都要详细讲解到位，以确保每位努力的学生都能够独立完成，。第一层次任务的完成不仅能增强学生学习的自信心，同时也为接下来更深层次的学习打下坚实基础。

第二层次任务，是在完成第一层次任务的基础上进行的，每个学生都掌握了设计编程方法，只是技术指标不同，程序复杂，难度加大，所以还要集中讲解程序难点和注意点，但不能像初始阶段那样面面俱到地讲，以强调重难点为主，以锻炼学生编写复杂程序的能力。在巡回指导中，针对学生出现的疑点细心指导，尽量让学生思考如何解决，教师点到为止，培养学生独立思考、解决问题的能力。同时，总结学生实践操作中出现的共性问题，这往往是学生对于知识点的消化不够，这时需要老师和同学们集中讨论问题所在，避免出现类似错误。

实现了前两层任务，第三层次任务就由学生独立分析完成，所以不再做集中讲解，只是个别问题个别指导 另外，由于学生的个体差异，完成任务的速度不同，所以在进度上不要求整齐划一，而是各尽其能。每个学生都能全身心地投入到学习中，在你追我赶、互帮互助中，学习的自觉性得到了很大的提升。同时采用这种指导方法使学生独立实现产品开发的能力得到了循序渐进的锻炼，收到了很好的教学效果。

2.4过程性考核为主，激发学生学习的长效性

课程改革是一项系统工程，考核方法也要（下转第69页）（上接第61页）随着教学内容与教学方法同步改革。采用过程性考核与终结性考核有机结合，并且以过程性考核为主的多元考核评价的综合考核方式。过程性考核占总成绩的60%，终结性考核中的期末理论考试与技能项目抽签操作考核各占20%，具体做法分述如下。

互动的过程性考核为主。实践证明，过程考核是激发学生学习积极性和主动性的一项有力措施。教师现场检查各小组的项目或任务的电路、程序及仿真结果或作品，小组成员也参与其中，自评、互评与师评各占一定比例。为了获得好成绩绝大多数学生在项目或任务完成过程中都非常认真，教师要及时表扬出色完成任务和有创新的小组，在平时成绩中给他们以加分鼓励。

终结性考核为辅。期末理论考试时间为90分钟，采用以主观分析与设计性题目为主的“开卷”方式。“开卷”可以使试题设计较为灵活，较好地考查学生分析问题与解决问题的能力，使学生在一定程度上可以从死记硬背中解放出来。技能项目抽签操作考核时间可在课程结束前的1～3周任何时间进行，教师要设计出10套左右单片机职业技能考核试题（做成标准题卡形式，可以是平时训练过程中的小项目或任务的拓展），每人考核时间不少于30～45分钟，要求学生先进行复习，教师再安排考核。

通过合理构建单片机教学内容，根据学生学习能力，提炼知识点，建立动态梯形学习架构，避免了一刀切、程序抄袭的现象，让学生各有所长，各有所得；结合综合实训的分层次教学，科学合理的指导，可以使学生的学习过程循序渐进，逐步锻炼学生独立分析问题、解决问题的能力；合理的成绩评定激发了学生的积极性，有力地保障了教学秩序，提高了教学质量。