主頁 > 技術文章 > 關於工作過程導向的高職《單片機技術》課程（chéng）改革與實踐 2024-10-10

關於工作過程導向的高職《單片機技術（shù）》課（kè）程改革與實踐

摘要：分析了目前高職（zhí）單片機課程教學存在（zài）的主要問題，提出了（le）基於工作過程導（dǎo）向的“項目（mù）引領、任務（wù）驅動”教（jiāo）學模式改革措施，重點闡述了在任務實施過程中的做（zuò）什麽、怎麽做、跟我做（我來做）、跟我（wǒ）學、比比看、歸歸類等具體步驟。實踐表明，教學模式改革後學生的學習效果明（míng）顯（xiǎn）提高（gāo），崗位應用能力明顯（xiǎn）增強。
一、引言：
　　《單片機技術》是一（yī）門工科機電、電氣類專業重（chóng）要的專業基礎（chǔ）課，也是電子（zǐ）信息（xī）類（lèi）專業的（de）核心課。作為一名多年從事該課程教學的專任教師在與同行們的交流過程中深知目前（qián）國內高職院校的單片機課程教學還存在不少問題,學（xué）生學習（xí）效果還不夠理想。總結其原因主要有以下幾個方麵：
　　（一）理論與實際應用脫節。教師（shī）以課堂理論講授為主，軟硬件介紹分割，涉及到對理論（lùn）的驗證（zhèng）時要（yào）等到實驗課上才能進行，動腦與動手脫節。有限次（cì）數的實驗也隻是局限於（yú）實驗箱上提（tí）供的（de）幾個固定題目（mù），實驗箱上元件紛繁複（fù）雜，學生根本無法弄清各實（shí）驗（yàn）內容的具（jù）體電路，隻能按給定的（de）硬件接幾根線（xiàn）和按（àn）參（cān）考書事先編好的程序打字輸入，經軟件編譯（yì），通電、下（xià）載似乎也就完成了實驗。顯然，這種膚淺的驗證性實驗導致學生根本無法了解單片（piàn）機開發應用的工程問題，使得學生在構建（jiàn）實際的單片機應用係統時缺乏係統化、整體性的設計（jì）思路，簡言之，就是單片機學完（wán）了並不會應用。
　　（二）理（lǐ）論講授過多，缺乏綜合性、開發性的實踐項目訓練。高職學生本身（shēn）邏（luó）輯思維要弱於形象思維，理論講解（jiě）時學生始終處於被動學習狀態。動手機會少，不（bú）能真正參與到學習活動中，使學生感覺理論（lùn）枯燥乏味，導致了（le）他們的（de）創造性、主（zhǔ）動性不能充（chōng）分發揮，使課程教學容易陷入教師難教、學生難學的尷（gān）尬境地。
　　（三（sān））軟件開發采用抽象難懂的（de）匯（huì）編語言。匯編語言對硬件結構依賴大,通用性和可移植性差，要自己控製程序的跳轉（zhuǎn）和流（liú）程（chéng），複雜程（chéng）序難（nán）以（yǐ）調試，並且在初學時就要掌握很多如寄存器分布、尋址方式等難於理（lǐ）解的概念。匯（huì）編語言的入門困難和可學性差，致使（shǐ）學生學得吃力，老（lǎo）師（shī）教得幸苦，效果還不理（lǐ）想。而在實（shí）際單片機應用係統中（zhōng）廣泛使用的（de）是C語言，匯編語言已很少應用。
　　（四）考核（hé）方式不夠合理。對於單片機課（kè）程的（de）考核一般采用閉（bì）卷考試或閉卷考試與實驗成績相結（jié）合的方式。閉卷考試的試題一般客觀性較強，而課程本身概念抽象，要求有（yǒu）硬件理論基礎，軟件又不能脫離開發環境。傳統的考（kǎo）試形式在（zài）一定（dìng）程度（dù）上隻能考查學生對某些知識點的記憶能力，例如背若（ruò）幹指令、說明幾（jǐ）個元件的作用、編一段簡單的程序，無法靈活地考查（chá）學生實際分析問題與解決問題的能力，很可能導致高（gāo）分低能。
　　（五）課程本身難度較（jiào）大。課程涉及計算機（jī）技術和（hé）電子（zǐ）技術等多方麵內（nèi）容，應（yīng）用係統電路複雜,接口芯片多,元器件多,需要軟件與硬件的（de）有機結合，也導致了本身偏軟或偏硬（yìng）方向的同學不能取得良好的學習效果。
　　經過近兩年國家示範性高職院校的（de）課程改革、探索與實踐，基於工（gōng）作過（guò）程導向的項目引領、任務驅動課程教學模式（shì）成功應用（yòng）於單（dān）片機技術課程教學，取得了良好效果。主要做法是：按企業（yè）相關職業崗位工作（zuò）能力需求將課程內容重構為若幹個典（diǎn）型項（xiàng）目，各項目又根據功能和要求分解為若幹任務。“項目引領”使學生明確學習目標（biāo）,知道自己要做什麽,“任務驅動”使學生知道怎麽做。教師圍繞具體（tǐ）的實（shí）際項目組織和開展（zhǎn）教學活動,學生帶著任務邊（biān）學邊做,直接參與（yǔ）項目實施的全（quán）過程。通過教師引導、自己探究、小組合作、講（jiǎng）解討論、總結提高等多種形式完（wán）成從理（lǐ）論（lùn）知識到職業能力的轉化。
二、基於工作過程導向的（de）高職單片機（jī）技術課程改革依據：
　　高職教育是（shì）以就業為（wéi）導向的職業教育，總（zǒng）體培養目標是（shì）第一線（xiàn）的（de）“高素質技能型人才”。課程改革的目標與培養目標定位應當是吻合的，改革的方向是（shì）要體現職業能力、就業能（néng）力和創業能力培養（yǎng），盡（jìn）量縮短學校教育與就（jiù）業需求（qiú）之間的距離，為學生畢業後直接上崗做好準備。
　　（一）基（jī）於工作過程導向的（de）課程改革是近年來（lái）國際（jì）職業教育課程發展的重要方向（xiàng）。以工作任務為中心來組織教學內容和教學過程，使學生在完成具體工作任務的實踐活動中獲取知識和技（jì）能，“教學做”一體化，同時能有（yǒu）效地建（jiàn）立課堂和社會生產的聯（lián）係（xì）,能有效地提高學生的（de）多（duō）種能（néng）力,為學（xué）生今後的（de）職業生涯奠定堅（jiān）實基礎。
　　（二）項目教學是工作過（guò）程導向課程的典型表現形式。基於工作過程（chéng）的“項目引領（lǐng）、任務（wù）驅動”教學模（mó）式，體（tǐ）現了以就業為導向，以上（shàng）崗為目標，以學生（shēng）為主體，以教（jiāo）師為主導，以作品為載體，以行動過程為（wéi）途徑，以學生的能力培養為目標的全新（xīn）職業教（jiāo）育理念，讓素質、職業能力、崗位技術三者緊密結合，學生與企業“無縫（féng）”對接。
　　（三）任務驅動教學符合建構（gòu）主義學習理論。建構主義學習理論認為，學生（shēng）的學習活動應該與任務（wù）或問題相結合，以探索問（wèn）題（tí）來引導和（hé）維（wéi）持學習（xí）者學習的興趣和動機（jī）。任務驅（qū）動教學（xué）能使教師（shī）的（de）教學和學生的學習圍繞一個目標，能有效培養學生的自學能力和獨立分析問題和解決問題的能力。通（tōng）過“任務（wù）”實（shí）現過程（chéng）能充分展現單片機技術的（de）實用性和趣味性，激發學生的學習熱情，讓學習的過（guò）程是一個不斷體驗成就感的（de）過程（chéng），使學生從（cóng）“要我學”轉變為“我要學”。
三、基於工作過程導向的高職單片機技術課程的實施（shī）過程：
　　基於工作過程導向的單（dān）片機技術課程（chéng）實施的前題是做好項目（mù）準備。課程組要（yào）與企業專家共同分析單片機技術（shù）相關崗位的工作過（guò）程與工作任務，明確單片機技術課程對（duì）應（yīng）的職業崗位能力，以工作崗位提取的典型真（zhēn）實產（chǎn）品作為載體，將傳統課程體係中的知識、技能、素質內容由易到難序（xù）化（huà）為若幹個教（jiāo）學項目,再（zài）將項目實施步驟分解成若幹（gàn）子任務。我們將課程內容序化為LED彩燈控（kòng）製（zhì）與製作、抽獎（jiǎng）器設計、數碼管電子鍾設計、LED點陣屏（píng）設計（jì）、交通燈遠程（chéng）控製、智能小車控製（zhì）、數字電壓表設計、LCD多功（gōng）能電子萬年曆製作（zuò）等8個項目，又將每一項目分解成2～5個工作任務（wù）。各項目的任務內容在授課順序上符合前後知識的連貫性，前麵的內容應為後麵的做準備（bèi），後麵的內容在不斷注入新知識的同（tóng）時，也應（yīng）該對前麵學過的知識與技能進行適當的重複和鞏固。教學實（shí）施前教師還應做好另外兩種準備：一是角色轉換準備。教師要重新定位自我，由傳（chuán）統的“主導（dǎo）”地位變為促進學生（shēng）學習、引導學生成功的“輔助”地位；二是硬件條件及教學資源準備。應（yīng）準備好一體化的教學環境，不再明確區分理論與實踐教（jiāo）學內容。下麵以“交通燈遠程控製”項（xiàng）目中的“模擬交通燈控製”任（rèn）務為例（lì）說明任務驅動（dòng）教學的具體組織與實施步驟：
　　（一）做什麽—提出任（rèn）務（教師布置任（rèn）務），讓學生明確任務內（nèi）容及要求。要求係統上電後，東西南北十字路口的交通燈按（àn）正常規律變（biàn）化，若按K1鍵（特殊情況（kuàng））南北方向綠燈放行15S，若（ruò）按K2鍵（緊急（jí）情況），兩個方向均為紅燈禁行20S，緊急（jí）情況優先於特（tè）殊情況（kuàng），時間到時自動返回正常狀態。本（běn）任務具有一定的綜合性和實踐性，讓學生既能學到新知識（shí）（中斷）又能（néng）複習舊知識（按鍵、定時）；同（tóng）時（shí）也具有（yǒu）一定的趣味性和創（chuàng）新性，有利於學生（shēng）發揮潛能。要圍繞項目的工作過（guò）程進行任務設計，並（bìng）且符合學（xué）生認知規律，不應過易或過（guò）難（nán），當實在不（bú）便於分解時也可以設置相（xiàng）關（guān）任（rèn）務加以過渡。換言之，任務不一定要求（qiú）絕對是真實的，隻要能達到知識和技能提高的目的，模擬任務也可以。
（二（èr））怎麽（me）做—分析任（rèn）務（wù）（學生分析/教師指導）。在明確任務之後，讓學生對任務進一步加以分析，進行任務所需的資料、材料等的準備，由組長組織討論實施步驟並（bìng）對人員進（jìn）行分工。要求學（xué）生畫出係統框圖（設計係統電路）以及試著繪製程（chéng）序流程圖，讓（ràng）學生動筆和獨立思考，並要求學生寫出幾條主要語句（函數）。學生根據自己的知識積累設計硬件電路（lù）或參考（kǎo）並讀懂教材中已有電路原理，自己（jǐ）確定哪些地方不夠熟（shú）悉以（yǐ）及（jí）該部（bù）分涉及的是新知識還是舊內容，對於（yú）新（xīn）知識則要主動學習，若是舊內容則（zé）應複習鞏固。教師（shī）要進行必（bì）要的提示並對學生出（chū）現的（de）錯誤及時加（jiā）以修正。當然，對於新知識或一（yī）些（xiē）有難度的“任（rèn）務”，教師也可以事先演示（示範（fàn））出最終的效果，讓學生有直觀的體驗，並講（jiǎng）解或提示任務實現過程的（de）要點、難點與步驟，降低任務難度，增加他們完成任務的信心。
　　（三）跟我做（我（wǒ）來做（zuò））—任務實施（共同完成（chéng）任務）。前幾個任務需要教師帶領學（xué）生完成（跟（gēn）我做），後麵的任（rèn）務盡（jìn）量由學生獨立完成（我來（lái）做（zuò））。自然班學生（shēng）自由組合，每兩人為一組，軟硬件訓（xùn）練互補，即一個側重於完成硬件設計製作，另一個側重於（yú）完成軟件調試與聯調，下次任務兩人交換角色。考慮到教學進度、學生學習的循序漸進性和現有的知識結構，教師在資料中對於多數任務應給出部分或全（quán）部參考（kǎo）電路與程序，然後指導學生在模擬仿真軟件keil上編輯、編譯程（chéng）序，用Proteus繪製電路原理圖（tú），先（xiān）在Proteus中仿真通過，再將目標文件下載到實際製作的單片機係統中。接上電源，觀察按下K1鍵交通燈是否實（shí）現南北方向放行，再按下K2鍵是否全為紅燈。
　　（四）跟我學—任（rèn）務（wù）總結（新知識總結與講（jiǎng）授）。要（yào）求學生根據前（qián）麵觀察到的現象、找出的變化規律進行深層次的（de）分析、思考、討（tǎo）論及交流，總結新的知識點（diǎn）。例如，設想一下同時按K1與K2會發生什麽現象（xiàng），將中斷觸發方（fāng）式設置為低電平有效又（yòu）會（huì）怎樣，這些都可以實踐一下。觀察現象並找出變化規律（lǜ）是（shì）培養學生發現問（wèn）題、解決問題的重要環節。由於課程本身的難度（dù）特點，教師的講授環（huán）節必不（bú）可少。教師在學生基本明白了任務當中的現象與對應的知識（shí）內（nèi）容後，要結合（hé）硬件實物電路或虛擬軟件深入分析（xī）講解新（xīn）知識內容，讓學生的知識與技能不斷（duàn）地提（tí）高。
　　（五）比比看（kàn）—任務考核（任務評價）。任務驅動教學法歸屬為行動導向（xiàng）式教學，學（xué）生學習效果的考核評價（jià）應重點關注任務的完成過程和完成效果，讓學（xué）生明確工作過程的每一個（gè）環節應該做什麽。教師要將過程考核作為激發學生學習積極性和主動性的一（yī）項有力（lì）措施。每個任務（wù）結束（shù）前，現場檢查各小組的任務作品，任務考核時各小組（zǔ）成員也要參與其中，自評、互評與師評各占一定比例。教師要及時表（biǎo）揚出色完成（chéng）任務和有創新的小組，在平時成績中給他們加分（fèn）鼓勵。要設計好過程評價表，對工作態（tài）度（dù）、質量、速度、協（xié）作、文（wén）明規範（5S）、安全、記錄等方麵均應有所體現，重（chóng）在促進（jìn）學生工作技（jì）能、個人素質的全麵提（tí）高（gāo）。對一次課（kè）不（bú）能完成的任務，應限定日（rì）期完成。建議課程以過程考核為主（占60%），期末理論考試與單片機技能項目抽簽操作考核為輔（各占20%）的方（fāng）式考核。
　　（六）歸歸類（lèi）—任務文檔整理（技術報告）。一個完整的項目（mù）不僅僅包括電路硬件、程序軟（ruǎn）件，還有很多其他技術文件，如可行性論證報告、項目說明書等，學（xué）生的文字組織與文檔整（zhěng）理能力非常有（yǒu）必要訓（xùn）練。每個任務完（wán）成後，都要求學生寫（xiě）出完整的任務訓練報告，主要包括任務要求、任務分析、任（rèn）務電路、任務程序、任務總結等。要（yào）求規範繪（huì）製電路圖，寫出符合編程規範的C51代碼並加（jiā）上必要的注釋。
　　任務驅動教學要求教（jiāo）師不斷地在方（fāng）法（fǎ）上進行引（yǐn）導，使學生（shēng）把（bǎ）時間和精力主要花在動手探索和分析討論上。由於基礎不一，理解能力有高有低，有些學生可能（néng）跟不上教學進度，對此（cǐ），要及時進行課堂小結和知識點的回顧，並且要在實驗（yàn）室開放時（shí）或業餘時間加以單獨輔導，使學（xué）習能力和動（dòng）手能力差（chà）的學生跟上教學進度。

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