浅析基于一体化教学模式的单片机课程改革探索
发布时间：2015-07-03 11:16
摘要：针对高职单片机教学过程中存在的问题，本文提出一体化教学模式。为培养应用型技能人才，提高学生掌握单片机开发和应用的实际动手能力，从课程结构安排、大纲改革及软硬件环境几方面探讨了单片机课程改革的方法。
关键词：一体化教学模式；单片机课程；软硬件环境；应用型技能人才
单片机技术课程是高职电类专业一门重要的专业基础课。该课程由于理论性、实践性、综合性均很强，内容抽象，因此，教与学都不免遇到很大的困难。尤其对于高职学生，从单片机的硬件结构到指令和软件编程，纯理论的教学讲起来枯燥乏味，学起来不易理解，不仅造成学生对于理论知识的理解困难，而且也导致了其应用能力的不足，并极大地挫伤了学生的学习积极性。
为改变以往理论教学与实验实训教学不能相互连贯、相互印证，课堂教学与学生练习不能达到有机结合，学生学完单片机专业课不会应用等诸多问题，我们对单片机技术课程的教学进行了改革尝试，采用了一体化教学模式，将理论、实验、实训内容紧密结合，使学生边学边做，学用结合，提高了学生掌握单片机开发和应用的实际动手能力。我们感悟到，要实行教学一体化教学模式，应做好以下几方面的工作。
根据专业培养目标，整合有关单片机课程教学安排
高等职业教育与本科教育在学制与培养目标上均不同，高职教育学制短，培养目标是高级应用型技能人才。因此，以往在教学培养计划中，单片机课程学时短，一般为48学时，并配有2～3周实训教学环节。在实际教学中我们发现，学生学完单片机理论，出现学习指令不会使用，学习硬件不会扩展的现象。待到进行实训教学需要应用单片机基础知识时，很多理论内容掌握不牢，还需指导教师重述，学生动手能力很难得到训练与提高。为此，我们改变了以往的教学培养计划，将单片机课程与实训课程合二为一，整合后单片机课程为4周时间，集中进行，采用一体化教学模式。这样，既节省了学时，又增加了理论与实验实训的紧密结合与相互印证，节省了实训课上重复理论内容的学时，实现了即讲即用，学用结合，将教、学、做融于一体，让学生体会到单片机入门知识的应用，增加了学习动力和信心。
科学制定并完善单片机课程一体化教学大纲
科学制定单片机课程一体化教学大纲，是实现教学目标的基本保证。以制定出的一体化课程教学大纲为纲，注重教学方法及教学手段的改革。
以一体化课程大纲指导整个教学 在制定课程大纲时，要根据课程内容体系进行模块化划分，采取必要的取舍和更新。首先，将教学内容按章节和知识点模块化，每一模块有不同的教学目的。在每一模块中，设有多个课题，每一课题由目标、任务分析、相关知识和实施步骤四个部分相互连贯而成。每次教学以课题目标为主线，进行各相关知识点和技能点的讲解及操练。其次，每一模块对需要掌握的知识和学生能力都力求循序渐进，用到多少，就讲多少，在哪里用，就在哪里讲。模块之间一环扣一环，达到承上启下的作用。同时，在硬件叙述上，要强调概念清楚和易于理解，软件分析上要突出编程方法和技巧。
注重教学方法的改革 教学方法是否合理，从很大程度上决定了教学效果的好坏。单片机课程其实是一门很有趣的课程，有很多东西都与实际生活相关，容易激发学生的学习兴趣。在单片机教学中，适当引入实践教学法，可以淋漓尽致地发挥这门课程的特点，缩短理论与实践的差距，提高学生解决实际问题的能力。例如：传统的指令教学中，教师使用方法是逐条讲解，并介绍注意事项等，学生感到很枯燥，但采用实践教学法后，根据模块中课题要求，用到哪条指令，学习哪条指令，边讲边学，学以致用。教学过程中，学生对指令掌握得很灵活，遇到问题时，他们就主动查阅参考书，积极去解决问题。这样，学生每学习完一个知识点就可以马上运用，不仅加深了对所学知识的理解，而且学生学习的过程由被动接收教师传授的知识，变为在教师指导下主动探寻解决问题方法的过程，教学效果得到了改善。
引入多媒体教学，把抽象概念形象化 针对该课程的特点，充分利用现代教育手段，采用多媒体辅助教学，能起到事半功倍的效果。例如，利用多媒体手段模仿单片机开发软件中程序单步运行的过程，将该程序涉及的相关单元地址、寄存器和位地址以动态图形表达在指令旁边。随着指令的逐条运行，相关内容的取指令、传数据、运算及数据存储都以动态形象地表达出来。学生看起来一目了然，理解起来也深入透彻。这一环节知识难点的解决，为后续知识点的讲解作了良好的铺垫，学生的学习积极性也得到了保持。同时，教师还可向学生推荐优秀的单片机网络资源，介绍国内比较著名的一些单片机网站、技术论坛网址等。通过多种教学手段，实现理论与实践、教与学互动，提高学生的学习热情，开拓学生思维，提高教学效率。
建立完善单片机一体化教学的软硬件环境
建立健全单片机教学软硬件环境是实现一体化教学模式的必备条件。没有健全的单片机教学软硬件环境，一体化教学模式就无从谈起。传统的单片机实验室基本采用硬件仿真设备构建，受资金和场地的限制，单片机实验室配置的灵活性和完整性受到一定的限制。
目前，一种基于个人pc和各种软件的单片机个人虚拟实验室已在教学上被广泛采用。所谓“虚拟实验室”，就是将计算机上的各种虚拟仪器按实验要求和设计原理虚拟出与现实条件相同的实验系统，进而在这个系统上完成整个实验。与传统实验模式相比，虚拟实验涉及的实验内容全面，硬件投入少，学生可自行实验，具有直观、节省成本及与实际最为接近等特点。
例如，keil和proteiis是目前开发单片机最流行、通用性最好的软件。使用该仿真软件进行教学，首先是速度快，程序修改、编译后马上就可以看到效果，不需要实物设计中的拔片、写片和插片等过程，提高了课堂教学的效率。其次是课堂教学效果非常好，教师可在多媒体教室上课，将仿真结果投影到大屏幕上，比真实的实验板要大很多，便于观看，加上教师的讲解，学生很容易掌握所学的知识。再次是培养的学生起点高，很多电子工程师都在使用keil和proteiis这些软件，所以，使用这些软件将使学生获得实际的工作经验，为学生的就业打下坚实的基础。
调整考核办法
单片机课程概念抽象，硬件难于理解，软件不易设计，所以，对单片机学习的考核应该不在于记住多少条指令、多少引脚的功能，而应侧重于是否理解单片机的工作原理、是否具有运用所学知识分析问题、解决问题的综合能力。
在考核手段上可从三方面进行：（1）综合能力的考核，包括“应知”和“应会”两方面内容，所谓“应知”是指对各知识点的考核，包括基本概念、基本原理、基本器件；“应会”是指会编程、会调试、会分析。对于“应会”部分要求现场调试，教师根据学生完成的准确性和熟练程度现场评分。综合能力的考核占总成绩的50%。（2）实验实训过程的考核，就是在每个模块的项目实际调试过程中，对学生完成的结果予以记录和评分，评判可依据完成项目的先后顺序、完成质量及学生表达能力等几个方面，占总成绩的30%。（3）平时提问、作业、表现的考核，占总成绩的20%。
高职单片机技术课程一体化教学实践证明：单片机技术课程的理论教学和实验实训教学之间具有相辅相成的关系，一体化教学模式克服了以往教学理论与实验实训相脱节的弊端，课程改革的关键是必须科学地设计出理论与实践相同步的一体化教学大纲及教学所需要的软硬件设备。在教学中将理论与实验实训内容有机地融为一体，边讲边练，学用结合，这样才有可能取得提高学生单片机实际应用能力的教学效果。
参考文献：
[1]仁丽民.《单片机原理及应用》课程教学方法浅谈[j].
关键词：一体化教学模式；单片机课程；软硬件环境；应用型技能人才
单片机技术课程是高职电类专业一门重要的专业基础课。该课程由于理论性、实践性、综合性均很强，内容抽象，因此，教与学都不免遇到很大的困难。尤其对于高职学生，从单片机的硬件结构到指令和软件编程，纯理论的教学讲起来枯燥乏味，学起来不易理解，不仅造成学生对于理论知识的理解困难，而且也导致了其应用能力的不足，并极大地挫伤了学生的学习积极性。
为改变以往理论教学与实验实训教学不能相互连贯、相互印证，课堂教学与学生练习不能达到有机结合，学生学完单片机专业课不会应用等诸多问题，我们对单片机技术课程的教学进行了改革尝试，采用了一体化教学模式，将理论、实验、实训内容紧密结合，使学生边学边做，学用结合，提高了学生掌握单片机开发和应用的实际动手能力。我们感悟到，要实行教学一体化教学模式，应做好以下几方面的工作。
根据专业培养目标，整合有关单片机课程教学安排
高等职业教育与本科教育在学制与培养目标上均不同，高职教育学制短，培养目标是高级应用型技能人才。因此，以往在教学培养计划中，单片机课程学时短，一般为48学时，并配有2～3周实训教学环节。在实际教学中我们发现，学生学完单片机理论，出现学习指令不会使用，学习硬件不会扩展的现象。待到进行实训教学需要应用单片机基础知识时，很多理论内容掌握不牢，还需指导教师重述，学生动手能力很难得到训练与提高。为此，我们改变了以往的教学培养计划，将单片机课程与实训课程合二为一，整合后单片机课程为4周时间，集中进行，采用一体化教学模式。这样，既节省了学时，又增加了理论与实验实训的紧密结合与相互印证，节省了实训课上重复理论内容的学时，实现了即讲即用，学用结合，将教、学、做融于一体，让学生体会到单片机入门知识的应用，增加了学习动力和信心。
科学制定并完善单片机课程一体化教学大纲
科学制定单片机课程一体化教学大纲，是实现教学目标的基本保证。以制定出的一体化课程教学大纲为纲，注重教学方法及教学手段的改革。
以一体化课程大纲指导整个教学 在制定课程大纲时，要根据课程内容体系进行模块化划分，采取必要的取舍和更新。首先，将教学内容按章节和知识点模块化，每一模块有不同的教学目的。在每一模块中，设有多个课题，每一课题由目标、任务分析、相关知识和实施步骤四个部分相互连贯而成。每次教学以课题目标为主线，进行各相关知识点和技能点的讲解及操练。其次，每一模块对需要掌握的知识和学生能力都力求循序渐进，用到多少，就讲多少，在哪里用，就在哪里讲。模块之间一环扣一环，达到承上启下的作用。同时，在硬件叙述上，要强调概念清楚和易于理解，软件分析上要突出编程方法和技巧。
注重教学方法的改革 教学方法是否合理，从很大程度上决定了教学效果的好坏。单片机课程其实是一门很有趣的课程，有很多东西都与实际生活相关，容易激发学生的学习兴趣。在单片机教学中，适当引入实践教学法，可以淋漓尽致地发挥这门课程的特点，缩短理论与实践的差距，提高学生解决实际问题的能力。例如：传统的指令教学中，教师使用方法是逐条讲解，并介绍注意事项等，学生感到很枯燥，但采用实践教学法后，根据模块中课题要求，用到哪条指令，学习哪条指令，边讲边学，学以致用。教学过程中，学生对指令掌握得很灵活，遇到问题时，他们就主动查阅参考书，积极去解决问题。这样，学生每学习完一个知识点就可以马上运用，不仅加深了对所学知识的理解，而且学生学习的过程由被动接收教师传授的知识，变为在教师指导下主动探寻解决问题方法的过程，教学效果得到了改善。
引入多媒体教学，把抽象概念形象化 针对该课程的特点，充分利用现代教育手段，采用多媒体辅助教学，能起到事半功倍的效果。例如，利用多媒体手段模仿单片机开发软件中程序单步运行的过程，将该程序涉及的相关单元地址、寄存器和位地址以动态图形表达在指令旁边。随着指令的逐条运行，相关内容的取指令、传数据、运算及数据存储都以动态形象地表达出来。学生看起来一目了然，理解起来也深入透彻。这一环节知识难点的解决，为后续知识点的讲解作了良好的铺垫，学生的学习积极性也得到了保持。同时，教师还可向学生推荐优秀的单片机网络资源，介绍国内比较著名的一些单片机网站、技术论坛网址等。通过多种教学手段，实现理论与实践、教与学互动，提高学生的学习热情，开拓学生思维，提高教学效率。
建立完善单片机一体化教学的软硬件环境
建立健全单片机教学软硬件环境是实现一体化教学模式的必备条件。没有健全的单片机教学软硬件环境，一体化教学模式就无从谈起。传统的单片机实验室基本采用硬件仿真设备构建，受资金和场地的限制，单片机实验室配置的灵活性和完整性受到一定的限制。
目前，一种基于个人pc和各种软件的单片机个人虚拟实验室已在教学上被广泛采用。所谓“虚拟实验室”，就是将计算机上的各种虚拟仪器按实验要求和设计原理虚拟出与现实条件相同的实验系统，进而在这个系统上完成整个实验。与传统实验模式相比，虚拟实验涉及的实验内容全面，硬件投入少，学生可自行实验，具有直观、节省成本及与实际最为接近等特点。
例如，keil和proteiis是目前开发单片机最流行、通用性最好的软件。使用该仿真软件进行教学，首先是速度快，程序修改、编译后马上就可以看到效果，不需要实物设计中的拔片、写片和插片等过程，提高了课堂教学的效率。其次是课堂教学效果非常好，教师可在多媒体教室上课，将仿真结果投影到大屏幕上，比真实的实验板要大很多，便于观看，加上教师的讲解，学生很容易掌握所学的知识。再次是培养的学生起点高，很多电子工程师都在使用keil和proteiis这些软件，所以，使用这些软件将使学生获得实际的工作经验，为学生的就业打下坚实的基础。
单片机课程概念抽象，硬件难于理解，软件不易设计，所以，对单片机学习的考核应该不在于记住多少条指令、多少引脚的功能，而应侧重于是否理解单片机的工作原理、是否具有运用所学知识分析问题、解决问题的综合能力。
在考核手段上可从三方面进行：（1）综合能力的考核，包括“应知”和“应会”两方面内容，所谓“应知”是指对各知识点的考核，包括基本概念、基本原理、基本器件；“应会”是指会编程、会调试、会分析。对于“应会”部分要求现场调试，教师根据学生完成的准确性和熟练程度现场评分。综合能力的考核占总成绩的50%。（2）实验实训过程的考核，就是在每个模块的项目实际调试过程中，对学生完成的结果予以记录和评分，评判可依据完成项目的先后顺序、完成质量及学生表达能力等几个方面，占总成绩的30%。（3）平时提问、作业、表现的考核，占总成绩的20%。
高职单片机技术课程一体化教学实践证明：单片机技术课程的理论教学和实验实训教学之间具有相辅相成的关系，一体化教学模式克服了以往教学理论与实验实训相脱节的弊端，课程改革的关键是必须科学地设计出理论与实践相同步的一体化教学大纲及教学所需要的软硬件设备。在教学中将理论与实验实训内容有机地融为一体，边讲边练，学用结合，这样才有可能取得提高学生单片机实际应用能力的教学效果。
参考文献：
[1]仁丽民.《单片机原理及应用》课程教学方法浅谈[j].