論高職特色的單片機教學方法

摘要：從當前高職院校單片機教育教學實際出發(fā)，分別在不同的教學階段，把多種教學方法有機結合在一起，取其利，避其弊，最大程度調動學生學習積極性，培養(yǎng)出適合社會需求的可持續(xù)發(fā)展高職人才。
　　　隨著自動控制技術日新月異的發(fā)展，單片機在當今社會被廣泛應用，越來越多的大中型企業(yè)對熟練掌握單片機設計的人才需求量大幅上漲。作為肩負培養(yǎng)實踐性、應用性一線高技術水平人才重任的高職院校，只有在教學過程中尋求適合高職教育特色的單片機教學方法，才能培養(yǎng)出符合控制領域所需求的合格單片機實用人才。
1、高職院校單片機教學特點：
　　1.1加強能力培養(yǎng)
　　單片機被廣泛應用于工程控制領域。能夠獨立分析、解決實際工程問題是高職院校學生所必備的能力,也是高職教育區(qū)別于中職教育的一個顯著特征，因此高職院校單片機教育必須重視學生解決實際問題能力的培養(yǎng)。在單片機教學過程中，采用各種不同的教學手段，不斷激發(fā)學生的自主學習能力，讓學生在輕松的學習氛圍中培養(yǎng)設計硬件電路、編寫控制軟件的能力。
　　1.2重視實踐教學
　　高職教育既是一種具有自身特色的高等教育，又是一種高層次的職業(yè)教育。與普通高等教育相比，高職教育培養(yǎng)的是技術型、技能型人才。因此，在高職院校單片機教學過程中，必須突出實踐性特點，以培養(yǎng)高素質技術工人為教學目標，不斷提高學生動手能力。
2、高職教育單片機教學方法存在的問題：
　　2.1教材“系統(tǒng)性”過強，實驗少
　　市場上針對高職教育的單片機教材非常豐富，但大多教材內(nèi)容的編寫都按照單片機內(nèi)部結構，引腳，指令，中斷，定時器/計數(shù)器，外部擴展等順序。這類教材內(nèi)容系統(tǒng)性強，結構看似緊湊合理，但從學生角度仔細考慮卻發(fā)現(xiàn)很多不足之處：硬件電路與指令學習、軟件編程完全脫節(jié)；從教材第一章開始就大量講述單片機內(nèi)部結構，枯燥、抽象，難以接受，幾乎沒有安排提高學生分析實際問題能力和動手能力的實驗等等。
　　2.2傳統(tǒng)教學強調理論忽略實踐
　　眾所周知，單片機課程具有硬件系統(tǒng)復雜，指令多，編程難，知識點分散等特點。目前，國內(nèi)大多高職院校一直沿用傳統(tǒng)的知識驅動式教學方法，教師把大量時間花在講授復雜的單片機結構電路上，卻忽略了高職學生的特點：缺乏抽象思維、擅長形象思維，學生很難建立起一個完整的知識體系，從而導致對單片機的系統(tǒng)開發(fā)僅僅停留在感性認識上，很難培養(yǎng)學生勤于思考的學習能力，綜合分析新問題的能力，職業(yè)動手能力和實踐能力[1]，導致學生逐漸失去了學習的興趣。
　　2.3片面強調一種教學方法
　　近年來，很多院校單片機教師熱衷于一種新的教學方法——項目教學法。誠然，項目教學與傳統(tǒng)教學法相比，有其顯著地優(yōu)越性：在老師的指導下主動學習；學生可以根據(jù)自己的興趣做出選擇；老師根據(jù)學生的特點開展活動，從根本上充分調動學生的學習主動性[2、3]。但筆者認為，項目教學法在正常的單片機教學過程并不完全適用，原因很簡單：項目教學法更適合于已掌握部分理論基礎知識，需提高動手設計能力的短期單片機技術培訓班教學，而高職教育是全日制高等教育的一種，是培養(yǎng)具有一定專業(yè)理論基礎知識、動手能力較強的實用性專業(yè)人才。高職學院學生必須具有比中職學生更扎實的理論基礎知識，在將來的工作崗位上才能更好更快地接受新事物、新知識、新技能，成為適應社會需求的可持續(xù)發(fā)展人才。因此，片面地強調某一種教學方法并不能對整個教學帶來最理想的教學效果，應因地制宜，因時制宜地應用各種教學方法，才能事半功倍，做到教學效果最優(yōu)化。
3、高職特色單片機教學方法探究：
　　如何有效開展單片機課程的教學工作，是近年來一直探索的課題。凡事有利必有弊，教學方法亦是如此，各種教學方法都有與其相適應的教學模式。如果在整個教學過程中，綜合應用多種教學方法，取其利，避其弊，就能發(fā)揮各種教學方法的優(yōu)點，得到意想不到的教學效果。
　　3.1理論課程教學方法
　　單片機是一門理論與實踐結合緊密的學科。對于高職學生來說，實踐固然重要，理論基礎知識亦不可忽視。學生普遍反映單片機理論基礎知識枯燥、抽象、學習難度大，因此，采用什么樣的教學方法能夠激發(fā)學生學習的主動性、培養(yǎng)學生對單片機的學習興趣成為當前教師所關注的重要問題。
　　如今，很多教師都對傳統(tǒng)的知識驅動教學方法在單片機教學方面提出質疑，覺得以教師教為主，學生被動學習已經(jīng)不再適應應用性學科教學的發(fā)展。誠然，一味地向學生灌輸知識，學生被動地接受枯燥無味的理論知識已經(jīng)落伍，但這種教學方法仍然存在著它的優(yōu)勢：在基礎理論知識的學習過程中，教師可以很好地把握教學主線，系統(tǒng)構架知識體系，有利于學生對知識的全面了解，從而很好地掌握原理性的知識。例如，在學習輸入輸出電路時，只有充分了解單片機內(nèi)部輸入輸出引腳邏輯電路，在實際線路連接時才能理解并掌握哪些電路需要外接上拉電阻，讀入數(shù)據(jù)前為什么需要先寫出高電平。授課中，教師通過畫出各引腳邏輯電路圖，系統(tǒng)地表達P0、P1、P2、P3口電路的區(qū)別，促使學生透徹理解各輸入輸出口的邏輯功能。
　　如果要求教師授課過程中把每個示圖都畫在黑板上，對于單片機教師來說，不但浪費時間，而且可能由于畫圖不規(guī)范而導致學生對該門課程失去興趣，這時，多媒體教學起到了很好的輔助作用[4]。教師有效地利用多媒體技術，通過圖、文、聲、像相結合的多媒體課件，可以把用語言難以描述或無法講清楚的問題變得形象、生動、直觀，更有利于激發(fā)學生的學習興趣。在課堂上，利用proteus等軟件進行仿真是多媒體技術在單片機教學中的另一個優(yōu)勢。眾所周知，單片機是通過編寫程序，使各引腳能夠按照人的需要輸出高低電平，達到控制周圍設施的控制器件。在理論授課的同時，可以根據(jù)需要實時進行課堂演示，這樣不僅可以在程序修改編譯后就立即看到演示效果，而且可以彌補實驗儀器和元器件缺乏、原材料消耗和儀器損壞的不足。學生可以直觀、形象地看到控制結果，對學生的學習起到潛移默化的提高作用。
另外，根據(jù)摩爾定律，電子類產(chǎn)品每3個月即更新?lián)Q代一次，教材總是滯后于當前科技的發(fā)展。目前，大部分教科書仍然以介紹8051或AT89C51等型號單片機為主。雖然內(nèi)核相同，但功能還是有異。教師在授課過程中可以應用“案例分析法”[5]，針對特定的教育情境和實際教育活動過程的描述，動態(tài)設計和調整教學案例，以適應科學技術的發(fā)展，從而提高學生對單片機課程的興趣。
在枯燥、復雜的單片機理論部分學習階段，針對高職學院學生理論基礎差，缺乏抽象思維，擅長形象思維等特點，改變傳統(tǒng)填鴨式教學手段，采用多種教學方法相結合，取長補短，不但可以提高學生的學習興趣，而且可以讓學生更好更快地掌握原理性強的理論基礎知識，為社會培養(yǎng)出理論扎實、適應性強的專業(yè)人才。
　　3.2實踐階段教學方法
　　項目教學法是當前大多數(shù)高職院校在單片機教學中所大力提倡的新型教學方法。這種新型教學方法是在教學過程中，以學生為中心，以項目為驅動，師生通過共同實施一個完整的“項目”工作，學生在教師的指導下進行實際操作訓練、發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題而進行的教學活動。當學生掌握了一定的單片機理論基礎知識后，逐漸進入實習、實踐階段，這時，項目教學法將發(fā)揮著不可估量的作用。教師由淺入深地選擇合適的項目供學生學習。例如，在初始階段，教師可以選擇讓學生自己搭建最小系統(tǒng)板，而后選擇流水燈實驗做為一個小項目。當學生通過自己的學習，親自動手進行焊接、調試，讓8個流水燈按照自己的意愿隨意流動時，學生很可能已經(jīng)喜歡上單片機的研制開發(fā)了。項目教學法以學生為主體，教師為主導，最大程度地激發(fā)了學生的求知欲望，逐步培養(yǎng)出具有獨立探索、敢于開拓創(chuàng)新的動手能力、實踐能力很強的學生。因此，在實習實踐階段，應以項目教學方法為主要教學手段，讓學生在動手的同時鞏固理論知識，從而做到理論聯(lián)系實際，對所學知識理解更加透徹。
　　3.3多方面提高學生學習興趣
　　高職學院學生的基礎參差不齊，對某一門課程的興趣愛好程度也各不相同。因此，作為專業(yè)課教師，應因人而異，提高學生學習的主動性。提高學生的興趣，最主要的是讓學生明白為什么要學習單片機，學習單片機對今后的學習、就業(yè)有什么好處，只有學生明確課程意義，才能提高學生的學習主動性。例如，在第一節(jié)課時就給學生展示一個真正的單片機系統(tǒng)和單片機在實際應用領域起到的重大作用。在授課過程中，形象生動的語言表達也是必不可少的。很多學生的想象力較差，較好的比喻會起到非常好的教學效果。比如在學習中斷系統(tǒng)時，把現(xiàn)實生活中電話鈴等中斷例子用到課堂上，不僅使學生理解了中斷源、中斷響應等枯燥無味的概念，而且使學生很清晰地理解中斷優(yōu)先級、中斷優(yōu)先權等中斷響應過程。
　　對實際問題進行編程也是單片機教學中的一個難點。一直以來，單片機教材中普遍都采用匯編語言進行程序編寫。匯編語言編寫程序代碼效率高，但相對難度較大，要求程序編寫人員對硬件結構了解清楚，并且可移植性差。如果遇到比較麻煩的算法時，匯編語言編寫就顯得更加麻煩了，許多學生對之望而卻步。隨著單片機主頻的不斷提高，ROM空間也在不斷擴大，足夠裝下C語言編寫的任何代碼，而且C語言庫函數(shù)較為豐富，可移植性非常好，編程簡單易學，所以，鼓勵學生用C語言來編寫程序，從某種程度上講有助于學生提高學生的學習興趣。
　　另外，鼓勵、幫助學生積極參加兩年一屆的全國大學生電子設計競賽也是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力、協(xié)作精神和理論聯(lián)系實際的好方法。電子設計競賽注重培養(yǎng)大學生的動手能力和工程實踐能力，提高學生針對實際問題進行電子設計制作的能力。在參賽過程中，學生能夠把所學各門知識統(tǒng)一系統(tǒng)地融合在一起，在競賽中運用理論知識、獲得實踐知識。

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