《单片机技术应用》课程一体化教学的探索与实践

黄文

摘 要：《单片机技术应用》是技工院校电子技术专、机电、电气自动化及各相关专业高级工、预备技师培养的一门实践性和综合性都很强的课程，涉及内容繁杂，学习难度大。为了培养学生的工作能力，激发学生的创新能力，本文对《单片机技术应用》课程进行了一体化课程改革探索，并遵循“明确任务/获取信息→制定计划→作出决策→实施计划→检查控制→评价反馈”六步法，在教学中进行了一体化教学实践。教学过程体现了“教学做”一体，展示了新时代技能人才培养“能力本位”的价值取向，取得了良好的教學效果。

关键词：单片机;一体化;六步法;能力本位

一、一体化课程改革的探索

在《单片机技术应用》一体化课程改革探索中，我打破了原有的教学模式，在对企业岗位典型工作任务分析的基础上，重新整合了原教材的教学资源，制订了五个单片机设计工作任务，采用从简单到复杂的方式，以实用、够用为原则，减少理论教学时数，增加实训教学时数，推行“教、学、做”一体化的教学模式，紧紧围绕单片机项目设计工作任务的需要来开展教学，变知识本位为能力本位。

（一）典型工作任务描述

在企业产品生产过程中，大量的自动控制设备和智能设备都使用单片机控制，需要电子工程技术人员依照生产工艺的控制要求，选择单片机及其外围器件，设计单片机硬件电路，并进行编程及系统调试，实现控制功能。电子工程技术人员接受任务后，制定工作计划，根据任务要求，分析生产工艺中的控制要求，设计系统方案，选择单片机及其外围器件，进行I/O分配，设计并绘制电路图，提交器件采购清单，领用器件和材料并检测，准备工具，安装硬件电路、编程和系统仿真调试，确认实现控制功能。填写相关表格并交付相关部门验收。在工作中严格按照作业规程做好安全防护措施，确保工作安全。按照现场管理规范清理场地、归置物品。

（二）工作任务及学时分配

（三）工作（课程）目标

（1）专业能力：通过本课程的学习，使学生初步掌握单片机系统的设计开发方法，熟悉8051 指令系统，能够具有单片机的项目开发能力、程序编写能力、系统调试能力等。通过5个项目的“教、学、做”一体化教学，使得学生能够掌握单片机的原理、汇编语言及程序设计、定时器/计数器、中断、显示及键盘、A/D、D/A 等知识。

（2）方法能力：通过本课程的学习，使得学生具有自主学习的能力，利用课余时间自主学习其他新型单片机，如AVR 单片机、PIC 单片机、C8051F 等，为将来从事小型智能化的电子产品开发打下坚实的基础。

（3）社会能力：通过本课程的学习，使学生能够对单片机设计感兴趣，能够学会与他人交流相处，以及团队合作精神，为将来进入企业工作打下坚实的基础。

二、一体化教学的实践

技工院校一体化教学模式基本遵循6个步骤，即“明确任务/获取信息→制定计划→作出决策→实施计划→检查控制→评价反馈”，简称6步法。本人在《单片机技术应用》课程一体化教学实践过程中，由学校统一提供的实训资源有AT89S51或AT89S52单片机、Keil uVision2开发软件、SLISP烧写软件、PROTEL电路设计软件、计算机、数字万用表、示波器、电烙铁、信号发生器、热风枪等。其余相关技术资料、操作规程、工程作业表格、工艺文件、电子元件、PCB板等由学生根据工作任务要求，自行制订、下载或采购。目的是让学生独立完成从元器件的选用、采购、安装，到电路设计、程序编译烧写、仿真调试等整个开发制作流程的工程实践。具体一体化教学实践步骤如下：

（一）明确任务/获取信息

按照学生成绩排名，本人对授课班级学生进行分层分组，具体分成三层，并将学生合理分配到各组，再进行小组内部角色分配，例如：组长、技术员、材料员、安全员、操作员等。同时引入企业真实工作情境，根据一体化课程标准制订任务书、工作页，准备单片机、工具、仪器设备及开发软件，向学生清晰地传达每次学习的工作任务。

（二）制订计划

明确工作任务和学生分组结束之后，开始进入教学，第一步就是各学习小组制定工作任务实施计划。在这之前，我要对工作任务所涉及的理论知识进行讲解，同时提醒学生本项工作任务的基本架构和相关要求。学生制定的计划要明确小组成员的分工，要合理分配时间，明确查阅资料、电子器件选用及采购、电路设计、安装硬件电路、编程和系统调试等整个工作过程的时间节点。本人还要对每个小组的工作计划进行指导，要求学习小组中的每一个人都有具体工作任务，充分体现学生团队合作能力和教、学、做有机融为一体。各小组的工作任务实施计划在本人审核通过后开始执行。

（三）做出决策

各学习小组按照制定的计划，作出具体工程决策。决策要以工作过程系统化为导向，根据工作任务要求，制订可操作性的技术规范、工艺流程、作业表格、操作规程等。具体应包括以下内容：

（1）工作任务要求分析表，系统设计方案等技术资料。

（2）元器件技术参数及采购清单，元器件选择及检测的要求。

（3）I/O分配原则，使用PROTEL软件设计电路和绘制PCB图的要求及步骤。硬件电路安装的工艺流程。

（4）使用Keil uVision2和SLISP软件编写烧录程序的要求及步骤。

（5）系统仿真及调试的流程及方法，标注关键点的电压、电流及波形等技术参数，明确作业规程，做好安全防护措施。

（四）实施计划

我对各小组的决策审核通过后，开始工作任务的实施。在本人的示范和指导下，学习小组成员分工协作，采用学生主体，教师导学的教学理念，边做边学，边做边教，相关知识和相关能力训练均围绕“问题展开，从元器件的检测、组装、程序设计、程序烧录、系统调试一条龙实践工程，最终完成工作任务。在工作任务实施过程中，本人采用案例分析、小组研讨等方式，培养学生的学习兴趣和专业技能，同时培养学生交流能力和团队协作能力，努力提升学生的社会能力。

（五）检查控制

检查控制是对学生操作过程的质量控制。目前，一体化教师在检查控制过程中往往疲于奔命”，在各小组之间来回巡逻，不断解决学生操作遇到的问题，又要维持课堂秩序，警惕操作安全，精神高度紧张。如何保证学生动手操作的时间，如何控制课堂的秩序，这是一个考验教师智慧的问题，本人尝试以下方法进行解决：

（1）分批操作，充分利用课余时间布置工作页、查阅资料、采购元器件、编写程序、安装电路等，高效利用课堂时间分批次进行硬件连接，检测调试、软硬件联调等。

（2）模块轮动，《单片机技术应用》课程中的工作任务都可以安排成电路安装、PROTEL电路设计、Keil uVision2软件编程、SLISP软件仿真烧录等4个模块轮动，提高了一体化课堂教学效率。

（六）学习评价

包括教师评价、学习小组评价和自评三部分。让能力较强的学生陈述他的设计思想和设计过程、设计中的难题和解决方法以及自己的心得体会。让进展不顺的学生提出他在设计中没能解决的难题，全班同学共同讨论，集思广益，找到解决问题的方法。这样可以使学生互相学习，取长补短，拓宽知识面，活跃思维，能在以后的工作和学习中更好地完成工作任务。最后是本人对工作任务进行总结和点评，对各知识点进行梳理，对遇到的问题进行解疑，同时能将理论和实践进行结合，达到了综合能力的迁移，让学生日后应用到实践工作中。

三、小结

知识是学生学会的，能力是学生练出来的，实践证明一体化教学是行之有效的教学模式，是能力本位课程与传统的知识本位课程的根本区别，也是解决我国现行教育模式培养的人才“高分低能”现象的有效途径之一。所谓教无定法，本文只是讲了几点个人在单片机教学中推行一体化教学的几点心得与体会。作为职教工作者，我们只有不断改进教学方法，加强学生能力的培养，激发学生的学习兴趣，才能为社会培养出大批具有工程素质和创新能力的应用型技能人才。

参考文献：

[1]辛友顺，胡永生.单片机应用系统设计与实现.福建科学技术出版社，2005.

[2]李木杰.技工院校一体化课程体系构建与实施.中国劳动出版社，2012.

[3]黄景容.一体化课程开发与实施.广东教育出版社，2016.