论高职特色的单片机教学方法

摘要：从当前高职院校单片机教育教学实际出发，分别在不同的教学阶段，把多种教学方法有机结合在一起，取其利，避其弊，最大程度调动学生学习积极性，培养出适合社会需求的可持续发展高职人才。
　　　随着自动控制技术日新月异的发展，单片机在当今社会被广泛应用，越来越多的大中型企业对熟练掌握单片机设计的人才需求量大幅上涨。作为肩负培养实践性、应用性一线高技术水平人才重任的高职院校，只有在教学过程中寻求适合高职教育特色的单片机教学方法，才能培养出符合控制领域所需求的合格单片机实用人才。
1、高职院校单片机教学特点：
　　1.1加强能力培养
　　单片机被广泛应用于工程控制领域。能够独立分析、解决实际工程问题是高职院校学生所必备的能力,也是高职教育区别于中职教育的一个显著特征，因此高职院校单片机教育必须重视学生解决实际问题能力的培养。在单片机教学过程中，采用各种不同的教学手段，不断激发学生的自主学习能力，让学生在轻松的学习氛围中培养设计硬件电路、编写控制软件的能力。
　　1.2重视实践教学
　　高职教育既是一种具有自身特色的高等教育，又是一种高层次的职业教育。与普通高等教育相比，高职教育培养的是技术型、技能型人才。因此，在高职院校单片机教学过程中，必须突出实践性特点，以培养高素质技术工人为教学目标，不断提高学生动手能力。
2、高职教育单片机教学方法存在的问题：
　　2.1教材“系统性”过强，实验少
　　市场上针对高职教育的单片机教材非常丰富，但大多教材内容的编写都按照单片机内部结构，引脚，指令，中断，定时器/计数器，外部扩展等顺序。这类教材内容系统性强，结构看似紧凑合理，但从学生角度仔细考虑却发现很多不足之处：硬件电路与指令学习、软件编程完全脱节；从教材第一章开始就大量讲述单片机内部结构，枯燥、抽象，难以接受，几乎没有安排提高学生分析实际问题能力和动手能力的实验等等。
　　2.2传统教学强调理论忽略实践
　　众所周知，单片机课程具有硬件系统复杂，指令多，编程难，知识点分散等特点。目前，国内大多高职院校一直沿用传统的知识驱动式教学方法，教师把大量时间花在讲授复杂的单片机结构电路上，却忽略了高职学生的特点：缺乏抽象思维、擅长形象思维，学生很难建立起一个完整的知识体系，从而导致对单片机的系统开发仅仅停留在感性认识上，很难培养学生勤于思考的学习能力，综合分析新问题的能力，职业动手能力和实践能力[1]，导致学生逐渐失去了学习的兴趣。
　　2.3片面强调一种教学方法
　　近年来，很多院校单片机教师热衷于一种新的教学方法——项目教学法。诚然，项目教学与传统教学法相比，有其显著地优越性：在老师的指导下主动学习；学生可以根据自己的兴趣做出选择；老师根据学生的特点开展活动，从根本上充分调动学生的学习主动性[2、3]。但笔者认为，项目教学法在正常的单片机教学过程并不完全适用，原因很简单：项目教学法更适合于已掌握部分理论基础知识，需提高动手设计能力的短期单片机技术培训班教学，而高职教育是全日制高等教育的一种，是培养具有一定专业理论基础知识、动手能力较强的实用性专业人才。高职学院学生必须具有比中职学生更扎实的理论基础知识，在将来的工作岗位上才能更好更快地接受新事物、新知识、新技能，成为适应社会需求的可持续发展人才。因此，片面地强调某一种教学方法并不能对整个教学带来最理想的教学效果，应因地制宜，因时制宜地应用各种教学方法，才能事半功倍，做到教学效果最优化。
3、高职特色单片机教学方法探究：
　　如何有效开展单片机课程的教学工作，是近年来一直探索的课题。凡事有利必有弊，教学方法亦是如此，各种教学方法都有与其相适应的教学模式。如果在整个教学过程中，综合应用多种教学方法，取其利，避其弊，就能发挥各种教学方法的优点，得到意想不到的教学效果。
　　3.1理论课程教学方法
　　单片机是一门理论与实践结合紧密的学科。对于高职学生来说，实践固然重要，理论基础知识亦不可忽视。学生普遍反映单片机理论基础知识枯燥、抽象、学习难度大，因此，采用什么样的教学方法能够激发学生学习的主动性、培养学生对单片机的学习兴趣成为当前教师所关注的重要问题。
　　如今，很多教师都对传统的知识驱动教学方法在单片机教学方面提出质疑，觉得以教师教为主，学生被动学习已经不再适应应用性学科教学的发展。诚然，一味地向学生灌输知识，学生被动地接受枯燥无味的理论知识已经落伍，但这种教学方法仍然存在着它的优势：在基础理论知识的学习过程中，教师可以很好地把握教学主线，系统构架知识体系，有利于学生对知识的全面了解，从而很好地掌握原理性的知识。例如，在学习输入输出电路时，只有充分了解单片机内部输入输出引脚逻辑电路，在实际线路连接时才能理解并掌握哪些电路需要外接上拉电阻，读入数据前为什么需要先写出高电平。授课中，教师通过画出各引脚逻辑电路图，系统地表达P0、P1、P2、P3口电路的区别，促使学生透彻理解各输入输出口的逻辑功能。
　　如果要求教师授课过程中把每个示图都画在黑板上，对于单片机教师来说，不但浪费时间，而且可能由于画图不规范而导致学生对该门课程失去兴趣，这时，多媒体教学起到了很好的辅助作用[4]。教师有效地利用多媒体技术，通过图、文、声、像相结合的多媒体课件，可以把用语言难以描述或无法讲清楚的问题变得形象、生动、直观，更有利于激发学生的学习兴趣。在课堂上，利用proteus等软件进行仿真是多媒体技术在单片机教学中的另一个优势。众所周知，单片机是通过编写程序，使各引脚能够按照人的需要输出高低电平，达到控制周围设施的控制器件。在理论授课的同时，可以根据需要实时进行课堂演示，这样不仅可以在程序修改编译后就立即看到演示效果，而且可以弥补实验仪器和元器件缺乏、原材料消耗和仪器损坏的不足。学生可以直观、形象地看到控制结果，对学生的学习起到潜移默化的提高作用。
另外，根据摩尔定律，电子类产品每3个月即更新换代一次，教材总是滞后于当前科技的发展。目前，大部分教科书仍然以介绍8051或AT89C51等型号单片机为主。虽然内核相同，但功能还是有异。教师在授课过程中可以应用“案例分析法”[5]，针对特定的教育情境和实际教育活动过程的描述，动态设计和调整教学案例，以适应科学技术的发展，从而提高学生对单片机课程的兴趣。
在枯燥、复杂的单片机理论部分学习阶段，针对高职学院学生理论基础差，缺乏抽象思维，擅长形象思维等特点，改变传统填鸭式教学手段，采用多种教学方法相结合，取长补短，不但可以提高学生的学习兴趣，而且可以让学生更好更快地掌握原理性强的理论基础知识，为社会培养出理论扎实、适应性强的专业人才。
　　3.2实践阶段教学方法
　　项目教学法是当前大多数高职院校在单片机教学中所大力提倡的新型教学方法。这种新型教学方法是在教学过程中，以学生为中心，以项目为驱动，师生通过共同实施一个完整的“项目”工作，学生在教师的指导下进行实际操作训练、发现问题、分析问题、解决问题而进行的教学活动。当学生掌握了一定的单片机理论基础知识后，逐渐进入实习、实践阶段，这时，项目教学法将发挥着不可估量的作用。教师由浅入深地选择合适的项目供学生学习。例如，在初始阶段，教师可以选择让学生自己搭建最小系统板，而后选择流水灯实验做为一个小项目。当学生通过自己的学习，亲自动手进行焊接、调试，让8个流水灯按照自己的意愿随意流动时，学生很可能已经喜欢上单片机的研制开发了。项目教学法以学生为主体，教师为主导，最大程度地激发了学生的求知欲望，逐步培养出具有独立探索、敢于开拓创新的动手能力、实践能力很强的学生。因此，在实习实践阶段，应以项目教学方法为主要教学手段，让学生在动手的同时巩固理论知识，从而做到理论联系实际，对所学知识理解更加透彻。
　　3.3多方面提高学生学习兴趣
　　高职学院学生的基础参差不齐，对某一门课程的兴趣爱好程度也各不相同。因此，作为专业课教师，应因人而异，提高学生学习的主动性。提高学生的兴趣，最主要的是让学生明白为什么要学习单片机，学习单片机对今后的学习、就业有什么好处，只有学生明确课程意义，才能提高学生的学习主动性。例如，在第一节课时就给学生展示一个真正的单片机系统和单片机在实际应用领域起到的重大作用。在授课过程中，形象生动的语言表达也是必不可少的。很多学生的想象力较差，较好的比喻会起到非常好的教学效果。比如在学习中断系统时，把现实生活中电话铃等中断例子用到课堂上，不仅使学生理解了中断源、中断响应等枯燥无味的概念，而且使学生很清晰地理解中断优先级、中断优先权等中断响应过程。
　　对实际问题进行编程也是单片机教学中的一个难点。一直以来，单片机教材中普遍都采用汇编语言进行程序编写。汇编语言编写程序代码效率高，但相对难度较大，要求程序编写人员对硬件结构了解清楚，并且可移植性差。如果遇到比较麻烦的算法时，汇编语言编写就显得更加麻烦了，许多学生对之望而却步。随着单片机主频的不断提高，ROM空间也在不断扩大，足够装下C语言编写的任何代码，而且C语言库函数较为丰富，可移植性非常好，编程简单易学，所以，鼓励学生用C语言来编写程序，从某种程度上讲有助于学生提高学生的学习兴趣。
　　另外，鼓励、帮助学生积极参加两年一届的全国大学生电子设计竞赛也是培养学生创新能力、协作精神和理论联系实际的好方法。电子设计竞赛注重培养大学生的动手能力和工程实践能力，提高学生针对实际问题进行电子设计制作的能力。在参赛过程中，学生能够把所学各门知识统一系统地融合在一起，在竞赛中运用理论知识、获得实践知识。

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