从第一块单片机问世, 经过短短几十年的发展, 单片机技术已经在工业控制、仪器仪表、家用电器、汽车、办公自动化和通讯等领域得到了广泛的应用。单片机应用在我国有着非常广阔的应用, 但相对于世界市场我国的占有率还非常底, 还有很大的发展空间, 因此《单片机原理与应用》也就成为了中等职业学校机电、自动化及电子等专业学生的必修课。
由于“单片机”对理论和实践的要求都很高, 除了抽象的逻辑电路和编程技巧需要学习外, 具有能够独立动手解决实际问题的能力也是必要的, 而中职学校的学生的基础相对薄弱一些, 因此在学习“单片机”课程时普遍感觉到非常困难。针对这一现象, 教师在实际的“单片机”教学中应注意教学方法的改革, 同时要不断探索新的教学模式, 适应中职学校学生的学习规律。
在以前的“单片机”教学中, 理论教学占据了主要地位。课堂教学以单片机的结构为主线, 讲述单片机的硬件结构、指令、软件编程、系统的扩展和外围器件的应用, 然后再相应讲些简单实例。尽管这种教学方法中的教材结构比较严谨, 内容比较全面, 但是却存在与实际需要脱节的现象, 教师过分注重按照教材来组织教学, 且在教学过程中单纯的对单片机的组成原理讲述过多, 忽略了实际应用, 致使学生感觉学习起来比较枯燥, 进而失去了学习这门课程的兴趣。
“单片机”作为一门技术, 对技术的前沿性和更新要求非常高, 尤其是在当前这个技术发展迅猛的时代, 其技术的更新换代更是以极快的速度进行着。而目前有关“单片机”的教材却多以传统MCS-51单片机的讲述为主, 这就在一定程度上影响到了学生对单片机行业最新发展动态的了解。
实验箱是各学校“单片机”实验中常使用的设备, 这种设备并不向学生公开其基本电路原理, 只是“傻瓜”式的让学生按照定好的步骤将程序录入计算机, 待运行后查看结果即可。这样的实验过程大大限制了学生的创造力, 不能真正培养学生的能力。
以前很多中职学校对“单片机”的考核主要还是以笔试为主, 对于“单片机”这种强调应用性的课程, 单纯的依靠笔试是无法全面、客观地了解学生的实际学习情况。
由于学生平时接触单片机及其实际生产的机会比较少, 且过多接受软件的使用、高级语言编程等方面的信息, 很多学生片面的认为单片机已经过时, 而PC机或其他高级计算机才是当今主流。因此, 教师要顺应单片机的发展潮流, 从实际出发, 用学生容易接受的知识体系和讲述方式, 深入浅出的帮助学生学习全新的《单片机原理与应用》的知识和技能。
课程改革要注意全面推进素质教育, 培养学生的综合职业能力、高新技术能力和创新能力。
中职学校的课程内容要按照“够用、适用、实用”的基本原则进行设计。一般来说, 理论教学部分以“单片机”的内部结构和汇编语言为主;软件仿真部分则着重介绍各类开发工具;硬件仿真及实物设计则可脱离教材, 以激发学生动手、动脑为主设计一些与实际相关的实验。
随着计算机的飞速发展, 单片机及其技术也在不断发展, 中等职业学校希望在技术上与行业保持同步, 就需要根据当前的技术发展, 及时将近期工程应用中所涉及到的最新成果补充到教材中, 或以项目的形式引入课堂。
将单片机产业的最新发展注入教学, 让学生熟悉当前主流单片机的品种、型号和价格, 以及了解选择和购买器件的方式, 这样可以使学生更加容易进入单片机的开发行列。
传统教材比较注重编写技巧、程序设计, 但是如果不结合硬件, 那么学生将很难掌握重点知识。因此, 讲义要从实战出发来设计和完善那些与实际紧密联系的实验项目, 在理解硬件原理的基础上充分发挥学生的主观能动性, 并让学生能独立完成接口器件的选择、编程的思路和软件程序的调试等, 从而深刻地了解单片机的运行原理。
当今社会发展日新月异, 特别电子信息技术, 新知识、新技术层出不穷。学生在今后从业中要想有较大发展就需要有较强的获取信息和整理信息的能力。授人以鱼, 不如授人以渔, 因此在平时的教学中不仅要教给学生专业知识和技能, 还要教会他们如何自学专业知识和技能, 必须培养学生查阅文献资料和整理资料的能力, 如今查阅文献资料最便捷途径就是通过网络查阅。网络资源丰富, 并且更新快, 但多而杂, 良莠不齐, 所以要培养学生筛选整理资料的能力。另外可以丰富教学内容, 提高学生自主学习的积极性。
针对目前学生的认知体系和认知规律, 传统教学方式已无法满足当今的教学要求。随着多媒体技术的出现, 并将其用于单片机的教学中, 使教学效率大幅度得到提高。
单片机中设计的电路图、逻辑图、时序图, 若采用传统方式则费时费力不规范。采用软件教学, 老师可通过多媒体的演示, 将文字, 图像和声音显示在屏幕上, 激发学生的兴趣, 从而增加学生学习的主动性和积极性, 而且省时省力。
根据教学需要, 目前出现很多仿真教学软件, 如Keilc51是一个比较不错的单片机开发仿真软件。通过单步执行, 可以了解到寄存器和定时器的变化。此外, 还可以教学生一些必要的调试手段, 增强他们自主分析和解决问题的能力。
实验教学是单片机课程的重要组成部分, 本着逐步引导、循环上升的原则, 对单片机课程实验教学进行优化, 例如:用仿真软件学习实验基础内容;自行制作开放式实验板, 让学生自行将编好的程序下载到单片机里;进行综合设计实验, 锻炼学生实际应用设计能力。
由于这门课程的实践性非常强, 因此需要加强培养学生的动手能力。
传统教学模式主要以教师为主, 学生要在教师的指挥下学习理论知识, 开展各种简单实验。进行教学改革后, 要求进行角色转变, 让学生在实验中占主体地位, 老师则起监督、指导的作用。
在每次试验进行之前, 老师只需给出项目, 说明整体设计思路, 并给学生一些提示。学生根据自己的理解慢慢摸索并设计实验方案, 自己决定采用何种方案、如何选择并组建器材、怎样实现编程等。这样能调动学生的主观能动性, 提高独立学习能力, 培养科学严谨的态度, 最重要的是能引导他们进行创新设计, 为进一步学习打下扎实的基础。
传统单片机教学实验主要是对课堂理论知识的验证, 将理论知识应用于实际问题的实验基本没有, 而“单片机”又是一门应用性很强的课程, 需要学生具有实际动手解决问题的能力。因此, 在实际教学中, 我们可以适当地将设计性实验纳入到“单片机”课堂教学中。由于设计性实验一般来源于实际生活, 没有现成的模式, 需要学生独立动手完成软硬件的设计, 并分析解决实验过程中遇到的问题。在这个过程中, 不仅学生的基本理论知识进一步加深了, 同时对提高学生的自主创新能力也非常有益。
全面开放的单片机实验室是保证设计性实验和课程设计正常实施的前提。在实验室中, 学生除了在课堂内对基本技能的熟练掌握外, 还可以利用课外时间通过实际的动手操作更多的项目, 这样更有利于学生独立意识和创新精神的培养。
采用科学评价方式准确评价学生的学习情况是改进教学工作的基础。传统评价方式是闭卷考试和简单的实验操作考查。闭卷考试虽然严格客观, 且在较大程度上考察了学生对知识点的记忆能力, 实验操作能考查学生的基本技能, 但难于考查学生的思维能力、分析能力和创造能力。因此, 需要运用多种评价方式来评价学生的学习情况。
为了更全面地考查学生的综合能力, 可以将笔试、项目方案设计以及实际操作等多种考核形式结合起来。通过笔试了解学生对“单片机”基础知识的掌握程度;通过项目方案设计了解学生分析问题、解决问题以及语言表达的能力;通过实际操作则能够了解学生实际操作的能力。
在具体实际教学中, 可以将传统的闭卷考试改为开卷考试, 项目方案设计可以与答辩相结合, 实际操作与作品展示相结合。这样能够全面地考查学生的对基本知识应用能力、动手能力、分析和解决问题能力、创新能力以及语言表达能力。另外, 作品展示还可以让学生参与互评, 使评价更加客观, 同时学生互评的过程也是一个相互学习的过程。
随着教学改革的深入开展, 根据实际情况适当的调整对学生能力考核的方向也是非常有必要的。实验设计作为“单片机”课程实践教学的一个重要环节, 是对学生综合能力训练的关键所在。因此在制定新的评价标准时, 可以将应用能力的测试作为一个重要的内容, 如给学生一个项目, 要求其设计方案, 用单片机来控制任务的完成, 并将设计及运行中出现的问题记录下来, 提出具体的解决方法。我们则可以从其设计的系统的技术含量、可行性、可靠性、可扩展性、可兼容性、可推广度等几个方面对其进行评价。这种评价方式充分体现了“学以致用”的原则, 有利于培养学生解决实际问题的能力以及敏锐的专业洞察力。
中职《单片机原理与应用》作为一门与实际应用关联性很强的课程, 由于单片机技术的迅速发展, 需要教师在教学过程中很好地将理论与实际应用结合起来, 找出现行教学方法中存在的弊端, 努力探索新的教学改革方法, 提高该门课程的教学质量。尽管上述内容中已经针对现行教学中存在的不足提出了教学改革与创新方法, 并在实际的教学过程中取得了一定的效果, 但其全面性还有待通过教学实践进一步验证。
摘要：《单片机原理与应用》是一门应用性很强的课程。本文从分析当前中职学校“单片机”课程教学中存在的不足出发, 提出具体的改革创新方案, 以适应新形势下社会对技能性人才培养的需要。
关键词：中职,单片机原理与应用,教学改革与创新
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