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《单片机原理及应用》教学过程设计

来源:原创论文网 添加时间:2018-11-28

摘要

  1、课程改革前的教学模式

  2012年, 《单片机原理及应用》在课程上已经进行了初步改革, 该课程从传统的按教材章节授课的教学模式转变为以任务驱动为载体, 整合理论知识和实践知识的项目化教学模式, 课堂的教学效率有所提高。

《单片机原理及应用》教学过程设计

  但是几年实践下来, 学生仍然感觉单片机难学, 学习兴趣不高。问题的症结在于某些项目安排不合理, 任务不能引起学生的兴趣, 部分理论和实践知识是拼凑而非科学整合;评价依然以教师评价为主, 方式单一。

  在这种背景下, 迫切需要深入研究适合单片机的项目化教学过程, 修改课程的项目设置, 选择合适的任务和考核机制, 让理论教学与实践教学真正的统一, 才能吸引学生的学习兴趣, 提高教学质量, 最终实现增强学生职业素养的目的。

  2、《单片机原理及应用》教学过程设计

  2.1、项目设置

  通过实施一个完整的项目而展开教学, 其目的是在课堂教学中把理论与实践教学有机地结合起来, 充分发掘学生的创造潜能[1]。学生是初中毕业生, 他们理论基础薄弱, 编程水平低, 操作易出错。教师应根据课标和学情设置项目。

  职业教育是以全面素质教育为基础, 能力为本位的教育[2]。为突出对学生实践能力的训练, 理论知识的选取紧紧围绕工作项目完成的需要来进行, 融合单片机基本原理、功能、应用、程序设计方法和编程技巧等内容将本课程分成了四个项目, 分别是:《流水灯》、《三人表决器》、《交通信号灯》、《电子琴》。以下是新旧项目设置对比表:

表1
表1

  根据学生的认知规律, 项目一《流水灯》, 着重让学生掌握单片机的基本构成和工作原理、数据传送指令;能读懂程序和接线示意图。项目二《三人表决器》是在项目一的基础上让学生掌握逻辑运算指令和子程序调用指令的功能;能够画出简单的控制电路图, 能读懂和调试程序。项目三《交通信号灯》是在前两者的基础上让学生掌握定时器指令和中断指令的功能;能够画出控制电路图, 能编写程序并调试程序。项目四《电子琴》对前三个项目所学知识的综合运用。

  新的项目设置对单片机理论和技术进行重构, 难度逐渐增加, 体现出渐进式原则, 培养了学生的实践能力。

  2.2、教学过程

  每个项目由若干子任务构成, 子任务的安排由易到难, 符合学生的认知规律和技能形成规律, 兼顾了学生的可持续发展性。下面以《交通信号灯》为例, 展示项目教学过程。

  《交通信号灯》项目分为四个子任务。任务一:认识定时器/计数器。任务二:用定时器、技术器实现交通灯的控制。任务三:认识中断。任务四:带紧急按钮的交通信号灯的控制。

  任务一:认识定时器/计数器。教师用闹钟和停车场的计数器引入定时器/计数器, 用PPT演示单片机定时器的工作方式、初值设置;让学生从网上下载“单片机产生脉冲”的程序, 指导学生分析语句, 把程序输入电脑, 编译, 运行, 观察实验箱现象。

  任务二:用定时器/技数器实现交通灯的控制。本任务的难点是延时和顺序控制。教师以任务一为基础, 让学生先编写50ms的延时子程序, 然后用循环控制指令, 编写1s、2s、10s的延时。按照时间顺序把一个周期分成4个状态。例如其中一个状态:东西红灯亮、南北绿灯亮, 延时10s。每个状态由一个学生小组编程调试, 最后把4个状态的程序整合起来, 完成任务。

  任务三:认识中断。为了让学生理解中断的概念和处理过程, 教师给学生展示一个简单的中断处理事件:正常情况下实验箱上一盏led绿灯亮;突发事件, 绿灯灭红灯亮;事件解决, 红灯灭, 绿灯又亮起来。教师给学生程序, 指导学生分析, 读懂程序, 并在实验室完成实验。

  任务四:带紧急按钮的交通灯控制。在任务二、三的基础上, 增加一个带紧急按钮的手动控制开关。当有救护车、消防车等特殊车辆通过时, 按下紧急按钮, 可使南北向和东西向均亮红灯。当救护车和消防车通过后恢复原来状态。学生分成4人一组, 小组成员合作, 接线、编程、调试、运行。

  考核方式多元化, 有理论考核、操作考核和学习态度考核;操作考核采用教师评价和学生小组评价相结合。

  3、学生调查问卷分析

表2 教学效果反馈比较表
表2 教学效果反馈比较表

  为了进行两种教学过程的对比, 本人选择了电气11高职班和电气13高职班各35名学生进行问卷调查, 其中电气11高职班采用的改革前的教学过程, 电气13高职班采用的是改革后的教学过程。调查结果如表2。

  调查中电气11班学生普遍觉得单片机引脚功能复杂、指令多难掌握、画原理图困难, 看不懂程序, 这种状况在电气13班学生上出现了好转。电气13班学生觉得“单片机有趣”的比例要显着高于电气11班学生。

  4、总结

  改革后的教学优点: (1) 选择的任务来源于生活, 容易激发学生的学习兴趣。 (2) 教学内容由易到难, 循序渐进, 提高了学生学习的自主性。 (3) 评价多元化。采用学生自评、小组互评及教师评价结合的方式, 使学生能找到了理论和操作上的不足, 获得提高。

  单片机是一门实践性和理论性都极强的课程, 高中毕业生学都有难度, 何况我们的学生是初中毕业, 所以要让他们在一学期内精通单片机是十分困难的。做为一名职业学院的老师, 应该让学生觉得单片机学习有趣。让学生树立自信:学好单片机的学生能在就业市场上成为抢手的技能型人才。

  参考文献
  [1]姜大源.职业教育学研究新论[M].教育科学出版社, 2007.
  [2]邓泽民, 陈庆合.职业教育课程设计[M].中国铁道出版社, 2006.

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