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論高職特色的單片機教學(xué)方法
2024-10-11
論高職特色的單片機教學(xué)方法
摘要:從當(dāng)前高職院校
單片機
教育教學(xué)實際出發(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)對熟練掌握單片機設(shè)計的人才需求量大幅上漲。作為肩負培養(yǎng)實踐性、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實用人才。
1、高職院校單片機教學(xué)特點:
1.1加強能力培養(yǎng)
單片機被廣泛應(yīng)用于工程控制領(lǐng)域。能夠獨立分析、解決實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顯著特征,因此高職院校單片機教育必須重視學(xué)生解決實際問題能力的培養(yǎng)。在單片機教學(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)計硬件電路、編寫控制軟件的能力。
1.2重視實踐教學(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,在高職院校單片機教學(xué)過程中,必須突出實踐性特點,以培養(yǎng)高素質(zhì)技術(shù)工人為教學(xué)目標,不斷提高學(xué)生動手能力。
2、高職教育單片機教學(xué)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(jié)構(gòu),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(jié)構(gòu)看似緊湊合理,但從學(xué)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(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)生分析實際問題能力和動手能力的實驗等等。
2.2傳統(tǒng)教學(xué)強調(diào)理論忽略實踐
眾所周知,單片機課程具有硬件系統(tǒng)復(fù)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(qū)動式教學(xué)方法,教師把大量時間花在講授復(fù)雜的單片機結(jié)構(gòu)電路上,卻忽略了高職學(xué)生的特點:缺乏抽象思維、擅長形象思維,學(xué)生很難建立起一個完整的知識體系,從而導(dǎo)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(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片面強調(diào)一種教學(xué)方法
近年來,很多院校單片機教師熱衷于一種新的教學(xué)方法——項目教學(xué)法。誠然,項目教學(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]。但筆者認為,項目教學(xué)法在正常的單片機教學(xué)過程并不完全適用,原因很簡單:項目教學(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)計能力的短期單片機技術(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、動手能力較強的實用性專業(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,片面地強調(diào)某一種教學(xué)方法并不能對整個教學(xué)帶來最理想的教學(xué)效果,應(yīng)因地制宜,因時制宜地應(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、高職特色單片機教學(xué)方法探究:
如何有效開展單片機課程的教學(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,得到意想不到的教學(xué)效果。
3.1理論課程教學(xué)方法
單片機是一門理論與實踐結(jié)合緊密的學(xué)科。對于高職學(xué)生來說,實踐固然重要,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,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(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(dǎo)致學(xué)生對該門課程失去興趣,這時,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等軟件進行仿真是多媒體技術(shù)在單片機教學(xué)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(shè)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(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際教育活動過程的描述,動態(tài)設(shè)計和調(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)生對單片機課程的興趣。
在枯燥、復(fù)雜的單片機理論部分學(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,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的理論基礎(chǔ)知識,為社會培養(yǎng)出理論扎實、適應(yīng)性強的專業(yè)人才。
3.2實踐階段教學(xué)方法
項目教學(xué)法是當(dāng)前大多數(shù)高職院校在
單片機
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,以項目為驅(qū)動,師生通過共同實施一個完整的“項目”工作,學(xué)生在教師的指導(dǎo)下進行實際操作訓(xùn)練、發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題而進行的教學(xué)活動。當(dāng)學(xué)生掌握了一定的單片機理論基礎(chǔ)知識后,逐漸進入實習(xí)、實踐階段,這時,項目教學(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,而后選擇流水燈實驗做為一個小項目。當(dāng)學(xué)生通過自己的學(xué)習(xí),親自動手進行焊接、調(diào)試,讓8個流水燈按照自己的意愿隨意流動時,學(xué)生很可能已經(jīng)喜歡上單片機的研制開發(fā)了。 項目教學(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)出具有獨立探索、敢于開拓創(chuàng)新的動手能力、實踐能力很強的學(xué)生。因此,在實習(xí)實踐階段,應(yīng)以項目教學(xué)方法為主要教學(xué)手段,讓學(xué)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(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,學(xué)習(xí)單片機對今后的學(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)課時就給學(xué)生展示一個真正的單片機系統(tǒng)和單片機在實際應(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,把現(xiàn)實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。
對實際問題進行編程也是單片機教學(xué)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(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,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(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)系實際的好方法。電子設(shè)計競賽注重培養(yǎng)大學(xué)生的動手能力和工程實踐能力,提高學(xué)生針對實際問題進行電子設(shè)計制作的能力。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,在競賽中運用理論知識、獲得實踐知識。
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