主頁 > 技術(shù)文章 > 論高職特色的單片機(jī)教學(xué)方法 2024-10-11

論高職特色的單片機(jī)教學(xué)方法

摘要：從當(dāng)前高職院校單片機(jī)教育教學(xué)實(shí)際出發(fā)，分別在不同的教學(xué)階段，把多種教學(xué)方法有機(jī)結(jié)合在一起，取其利，避其弊，最大程度調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)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(shù)日新月異的發(fā)展，單片機(jī)在當(dāng)今社會被廣泛應(yīng)用，越來越多的大中型企業(yè)對熟練掌握單片機(jī)設(shè)計(jì)的人才需求量大幅上漲。作為肩負(fù)培養(yǎng)實(shí)踐性、應(yīng)用性一線高技術(shù)水平人才重任的高職院校，只有在教學(xué)過程中尋求適合高職教育特色的單片機(jī)教學(xué)方法，才能培養(yǎng)出符合控制領(lǐng)域所需求的合格單片機(jī)實(shí)用人才。
1、高職院校單片機(jī)教學(xué)特點(diǎn)：
　　1.1加強(qiáng)能力培養(yǎng)
　　單片機(jī)被廣泛應(yīng)用于工程控制領(lǐng)域。能夠獨(dú)立分析、解決實(shí)際工程問題是高職院校學(xué)生所必備的能力,也是高職教育區(qū)別于中職教育的一個(gè)顯著特征，因此高職院校單片機(jī)教育必須重視學(xué)生解決實(shí)際問題能力的培養(yǎng)。在單片機(jī)教學(xué)過程中，采用各種不同的教學(xué)手段，不斷激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，讓學(xué)生在輕松的學(xué)習(xí)氛圍中培養(yǎng)設(shè)計(jì)硬件電路、編寫控制軟件的能力。
　　1.2重視實(shí)踐教學(xué)
　　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(shù)型、技能型人才。因此，在高職院校單片機(jī)教學(xué)過程中，必須突出實(shí)踐性特點(diǎn)，以培養(yǎng)高素質(zhì)技術(shù)工人為教學(xué)目標(biāo)，不斷提高學(xué)生動手能力。
2、高職教育單片機(jī)教學(xué)方法存在的問題：
　　2.1教材“系統(tǒng)性”過強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)少
　　市場上針對高職教育的單片機(jī)教材非常豐富，但大多教材內(nèi)容的編寫都按照單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，引腳，指令，中斷，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，外部擴(kuò)展等順序。這類教材內(nèi)容系統(tǒng)性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)看似緊湊合理，但從學(xué)生角度仔細(xì)考慮卻發(fā)現(xiàn)很多不足之處：硬件電路與指令學(xué)習(xí)、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(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，枯燥、抽象，難以接受，幾乎沒有安排提高學(xué)生分析實(shí)際問題能力和動手能力的實(shí)驗(yàn)等等。
　　2.2傳統(tǒng)教學(xué)強(qiáng)調(diào)理論忽略實(shí)踐
　　眾所周知，單片機(jī)課程具有硬件系統(tǒng)復(fù)雜，指令多，編程難，知識點(diǎn)分散等特點(diǎn)。目前，國內(nèi)大多高職院校一直沿用傳統(tǒng)的知識驅(qū)動式教學(xué)方法，教師把大量時(shí)間花在講授復(fù)雜的單片機(jī)結(jié)構(gòu)電路上，卻忽略了高職學(xué)生的特點(diǎn)：缺乏抽象思維、擅長形象思維，學(xué)生很難建立起一個(gè)完整的知識體系，從而導(dǎo)致對單片機(jī)的系統(tǒng)開發(fā)僅僅停留在感性認(rèn)識上，很難培養(yǎng)學(xué)生勤于思考的學(xué)習(xí)能力，綜合分析新問題的能力，職業(yè)動手能力和實(shí)踐能力[1]，導(dǎo)致學(xué)生逐漸失去了學(xué)習(xí)的興趣。
　　2.3片面強(qiáng)調(diào)一種教學(xué)方法
　　近年來，很多院校單片機(jī)教師熱衷于一種新的教學(xué)方法——項(xiàng)目教學(xué)法。誠然，項(xiàng)目教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)法相比，有其顯著地優(yōu)越性：在老師的指導(dǎo)下主動學(xué)習(xí)；學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣做出選擇；老師根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)開展活動，從根本上充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性[2、3]。但筆者認(rèn)為，項(xiàng)目教學(xué)法在正常的單片機(jī)教學(xué)過程并不完全適用，原因很簡單：項(xiàng)目教學(xué)法更適合于已掌握部分理論基礎(chǔ)知識，需提高動手設(shè)計(jì)能力的短期單片機(jī)技術(shù)培訓(xùn)班教學(xué)，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(chǔ)知識、動手能力較強(qiáng)的實(shí)用性專業(yè)人才。高職學(xué)院學(xué)生必須具有比中職學(xué)生更扎實(shí)的理論基礎(chǔ)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(yīng)社會需求的可持續(xù)發(fā)展人才。因此，片面地強(qiáng)調(diào)某一種教學(xué)方法并不能對整個(gè)教學(xué)帶來最理想的教學(xué)效果，應(yīng)因地制宜，因時(shí)制宜地應(yīng)用各種教學(xué)方法，才能事半功倍，做到教學(xué)效果最優(yōu)化。
3、高職特色單片機(jī)教學(xué)方法探究：
　　如何有效開展單片機(jī)課程的教學(xué)工作，是近年來一直探索的課題。凡事有利必有弊，教學(xué)方法亦是如此，各種教學(xué)方法都有與其相適應(yīng)的教學(xué)模式。如果在整個(gè)教學(xué)過程中，綜合應(yīng)用多種教學(xué)方法，取其利，避其弊，就能發(fā)揮各種教學(xué)方法的優(yōu)點(diǎn)，得到意想不到的教學(xué)效果。
　　3.1理論課程教學(xué)方法
　　單片機(jī)是一門理論與實(shí)踐結(jié)合緊密的學(xué)科。對于高職學(xué)生來說，實(shí)踐固然重要，理論基礎(chǔ)知識亦不可忽視。學(xué)生普遍反映單片機(jī)理論基礎(chǔ)知識枯燥、抽象、學(xué)習(xí)難度大，因此，采用什么樣的教學(xué)方法能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、培養(yǎng)學(xué)生對單片機(jī)的學(xué)習(xí)興趣成為當(dāng)前教師所關(guān)注的重要問題。
　　如今，很多教師都對傳統(tǒng)的知識驅(qū)動教學(xué)方法在單片機(jī)教學(xué)方面提出質(zhì)疑，覺得以教師教為主，學(xué)生被動學(xué)習(xí)已經(jīng)不再適應(yīng)應(yīng)用性學(xué)科教學(xué)的發(fā)展。誠然，一味地向?qū)W生灌輸知識，學(xué)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(xué)方法仍然存在著它的優(yōu)勢：在基礎(chǔ)理論知識的學(xué)習(xí)過程中，教師可以很好地把握教學(xué)主線，系統(tǒng)構(gòu)架知識體系，有利于學(xué)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(xué)習(xí)輸入輸出電路時(shí)，只有充分了解單片機(jī)內(nèi)部輸入輸出引腳邏輯電路，在實(shí)際線路連接時(shí)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(dá)P0、P1、P2、P3口電路的區(qū)別，促使學(xué)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(gè)示圖都畫在黑板上，對于單片機(jī)教師來說，不但浪費(fèi)時(shí)間，而且可能由于畫圖不規(guī)范而導(dǎo)致學(xué)生對該門課程失去興趣，這時(shí)，多媒體教學(xué)起到了很好的輔助作用[4]。教師有效地利用多媒體技術(shù)，通過圖、文、聲、像相結(jié)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(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在課堂上，利用proteus等軟件進(jìn)行仿真是多媒體技術(shù)在單片機(jī)教學(xué)中的另一個(gè)優(yōu)勢。眾所周知，單片機(jī)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(dá)到控制周圍設(shè)施的控制器件。在理論授課的同時(shí)，可以根據(jù)需要實(shí)時(shí)進(jìn)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(bǔ)實(shí)驗(yàn)儀器和元器件缺乏、原材料消耗和儀器損壞的不足。學(xué)生可以直觀、形象地看到控制結(jié)果，對學(xué)生的學(xué)習(xí)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(gè)月即更新?lián)Q代一次，教材總是滯后于當(dāng)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(jī)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(yīng)用“案例分析法”[5]，針對特定的教育情境和實(shí)際教育活動過程的描述，動態(tài)設(shè)計(jì)和調(diào)整教學(xué)案例，以適應(yīng)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，從而提高學(xué)生對單片機(jī)課程的興趣。
在枯燥、復(fù)雜的單片機(jī)理論部分學(xué)習(xí)階段，針對高職學(xué)院學(xué)生理論基礎(chǔ)差，缺乏抽象思維，擅長形象思維等特點(diǎn)，改變傳統(tǒng)填鴨式教學(xué)手段，采用多種教學(xué)方法相結(jié)合，取長補(bǔ)短，不但可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且可以讓學(xué)生更好更快地掌握原理性強(qiáng)的理論基礎(chǔ)知識，為社會培養(yǎng)出理論扎實(shí)、適應(yīng)性強(qiáng)的專業(yè)人才。
　　3.2實(shí)踐階段教學(xué)方法
　　項(xiàng)目教學(xué)法是當(dāng)前大多數(shù)高職院校在單片機(jī)教學(xué)中所大力提倡的新型教學(xué)方法。這種新型教學(xué)方法是在教學(xué)過程中，以學(xué)生為中心，以項(xiàng)目為驅(qū)動，師生通過共同實(shí)施一個(gè)完整的“項(xiàng)目”工作，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行實(shí)際操作訓(xùn)練、發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題而進(jìn)行的教學(xué)活動。當(dāng)學(xué)生掌握了一定的單片機(jī)理論基礎(chǔ)知識后，逐漸進(jìn)入實(shí)習(xí)、實(shí)踐階段，這時(shí)，項(xiàng)目教學(xué)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(xiàng)目供學(xué)生學(xué)習(xí)。例如，在初始階段，教師可以選擇讓學(xué)生自己搭建最小系統(tǒng)板，而后選擇流水燈實(shí)驗(yàn)做為一個(gè)小項(xiàng)目。當(dāng)學(xué)生通過自己的學(xué)習(xí)，親自動手進(jìn)行焊接、調(diào)試，讓8個(gè)流水燈按照自己的意愿隨意流動時(shí)，學(xué)生很可能已經(jīng)喜歡上單片機(jī)的研制開發(fā)了。項(xiàng)目教學(xué)法以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，最大程度地激發(fā)了學(xué)生的求知欲望，逐步培養(yǎng)出具有獨(dú)立探索、敢于開拓創(chuàng)新的動手能力、實(shí)踐能力很強(qiáng)的學(xué)生。因此，在實(shí)習(xí)實(shí)踐階段，應(yīng)以項(xiàng)目教學(xué)方法為主要教學(xué)手段，讓學(xué)生在動手的同時(shí)鞏固理論知識，從而做到理論聯(lián)系實(shí)際，對所學(xué)知識理解更加透徹。
　　3.3多方面提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣
　　高職學(xué)院學(xué)生的基礎(chǔ)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(yīng)因人而異，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。提高學(xué)生的興趣，最主要的是讓學(xué)生明白為什么要學(xué)習(xí)單片機(jī)，學(xué)習(xí)單片機(jī)對今后的學(xué)習(xí)、就業(yè)有什么好處，只有學(xué)生明確課程意義，才能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性。例如，在第一節(jié)課時(shí)就給學(xué)生展示一個(gè)真正的單片機(jī)系統(tǒng)和單片機(jī)在實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域起到的重大作用。在授課過程中，形象生動的語言表達(dá)也是必不可少的。很多學(xué)生的想象力較差，較好的比喻會起到非常好的教學(xué)效果。比如在學(xué)習(xí)中斷系統(tǒng)時(shí)，把現(xiàn)實(shí)生活中電話鈴等中斷例子用到課堂上，不僅使學(xué)生理解了中斷源、中斷響應(yīng)等枯燥無味的概念，而且使學(xué)生很清晰地理解中斷優(yōu)先級、中斷優(yōu)先權(quán)等中斷響應(yīng)過程。
　　對實(shí)際問題進(jìn)行編程也是單片機(jī)教學(xué)中的一個(gè)難點(diǎn)。一直以來，單片機(jī)教材中普遍都采用匯編語言進(jìn)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(jié)構(gòu)了解清楚，并且可移植性差。如果遇到比較麻煩的算法時(shí)，匯編語言編寫就顯得更加麻煩了，許多學(xué)生對之望而卻步。隨著單片機(jī)主頻的不斷提高，ROM空間也在不斷擴(kuò)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(xué)，所以，鼓勵學(xué)生用C語言來編寫程序，從某種程度上講有助于學(xué)生提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
　　另外，鼓勵、幫助學(xué)生積極參加兩年一屆的全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽也是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、協(xié)作精神和理論聯(lián)系實(shí)際的好方法。電子設(shè)計(jì)競賽注重培養(yǎng)大學(xué)生的動手能力和工程實(shí)踐能力，提高學(xué)生針對實(shí)際問題進(jìn)行電子設(shè)計(jì)制作的能力。在參賽過程中，學(xué)生能夠把所學(xué)各門知識統(tǒng)一系統(tǒng)地融合在一起，在競賽中運(yùn)用理論知識、獲得實(shí)踐知識。

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