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積木式項(xiàng)目教學(xué)法在單片機(jī)課程教學(xué)中的應(yīng)用

2009-09-24 03:43劉泉海
職業(yè)教育研究 2009年7期
關(guān)鍵詞:積木單片機(jī)教學(xué)法

劉 璟 劉泉海

摘要:?jiǎn)纹瑱C(jī)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)技術(shù)課程,也是學(xué)生較難入門的課程。文章提出針對(duì)單片機(jī)課程的積木式項(xiàng)目教學(xué)法,并給出具體實(shí)例說明積木式項(xiàng)目的設(shè)計(jì)方法、具體實(shí)施步驟以及在實(shí)施中要解決好的問題,最后對(duì)積木式項(xiàng)目教學(xué)法與傳統(tǒng)教學(xué)法的效果進(jìn)行了對(duì)比。

關(guān)鍵詞:?jiǎn)纹瑱C(jī);積木式項(xiàng)目教學(xué)

《單片機(jī)原理與應(yīng)用》課程是計(jì)算機(jī)應(yīng)用類專業(yè)與電氣控制類專業(yè)的必修課,是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。傳統(tǒng)的單片機(jī)教材基本都是以單片機(jī)的結(jié)構(gòu)為主線,先講單片機(jī)外部引腳、內(nèi)部機(jī)構(gòu),然后是指令和匯編語言編程,單片機(jī)存儲(chǔ)器擴(kuò)展和各種外圍芯片的應(yīng)用,最后舉一些實(shí)例。教師大多按這種順序進(jìn)行授課,但學(xué)生普遍反映該課程難學(xué)。尤其是職業(yè)院校的學(xué)生,基本沒接觸過計(jì)算機(jī)硬件方面的知識(shí),電路知識(shí)也相對(duì)貧乏,要一開始就去理解單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu),學(xué)生很難進(jìn)行抽象思維。學(xué)生在學(xué)習(xí)指令時(shí)感覺指令較多、容易混淆、難于記憶,教師也是越講越吃力,這樣形成惡性循環(huán)。另外,此課程實(shí)踐環(huán)節(jié)的實(shí)驗(yàn)又多是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),缺乏挑戰(zhàn)性,學(xué)生體會(huì)不到成就感,做實(shí)驗(yàn)時(shí)積極性不高,教學(xué)效果可想而知。那么,如何突破原有教學(xué)模式的缺點(diǎn),讓學(xué)生更好地掌握單片機(jī)的原理知識(shí)和應(yīng)用技能呢?

積木式項(xiàng)目教學(xué)法的提出

項(xiàng)目教學(xué)法是目前高職院校倡導(dǎo)的一種教學(xué)方式,它主張用項(xiàng)目任務(wù)來促進(jìn)教學(xué),通過師生共同實(shí)施完整的項(xiàng)目工作而進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)。具體來說就是以單片機(jī)的應(yīng)用項(xiàng)目為媒介,在學(xué)生完成項(xiàng)目的過程中傳授給學(xué)生相關(guān)的理論知識(shí)和實(shí)踐應(yīng)用技能,通過幾個(gè)項(xiàng)目來完成整個(gè)理論體系的教學(xué)。這樣,在教學(xué)過程中如何選取項(xiàng)目就變得非常重要。如果在選取項(xiàng)目時(shí)不能解決好知識(shí)的分配問題,就會(huì)導(dǎo)致項(xiàng)目的覆蓋面窄,如果項(xiàng)目容量過大,就會(huì)導(dǎo)致教學(xué)實(shí)施時(shí)又回到學(xué)科性課程的老路上。鑒于此,我們借鑒全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽的題目要求進(jìn)行項(xiàng)目的選擇和設(shè)計(jì),提出了積木式項(xiàng)目教學(xué)法。2007年電子設(shè)計(jì)大賽專門設(shè)立了高職高專組,電子競(jìng)賽題目分為“基礎(chǔ)”和“發(fā)揮”兩部分,每個(gè)部分都有多個(gè)要求。學(xué)生對(duì)多個(gè)要求進(jìn)行分析,設(shè)計(jì)各部分實(shí)現(xiàn)方案,逐步完成題目要求。項(xiàng)目的實(shí)施過程類似堆積木。把電子大賽的題目設(shè)計(jì)思想應(yīng)用在單片機(jī)的項(xiàng)目設(shè)計(jì)中,教師應(yīng)先把選擇好的項(xiàng)目根據(jù)課程內(nèi)容合理分解為多個(gè)任務(wù),依次布置給學(xué)生,不至于學(xué)生拿到項(xiàng)目無從下手。一個(gè)任務(wù)針對(duì)課程一部分知識(shí)點(diǎn),學(xué)生在教師的指導(dǎo)和自身努力下完成任務(wù)要求,然后在此基礎(chǔ)上再增加新任務(wù),即增加知識(shí)的覆蓋面,以此類推,最后完成多個(gè)任務(wù),也即完成了項(xiàng)目要求。讓學(xué)生在這個(gè)過程中學(xué)習(xí)和實(shí)踐課本相關(guān)章節(jié)的內(nèi)容,對(duì)課程的知識(shí)結(jié)構(gòu)和知識(shí)間的相互關(guān)系能有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)。

具體的課程實(shí)施計(jì)劃

(一)基礎(chǔ)部分以課堂多媒體教學(xué)形式為主進(jìn)行

單片機(jī)概述、單片機(jī)外部引腳、內(nèi)部存儲(chǔ)器組織、指令部分(主要介紹常用指令,其他指令在實(shí)際項(xiàng)目應(yīng)用時(shí)再進(jìn)行介紹)等內(nèi)容以多媒體課件形式講解。這就要求教師制作出形象生動(dòng)的課件幫助學(xué)生理解所講內(nèi)容。任課教師一定要打破以教材為導(dǎo)向的教學(xué)方法,可以通過簡(jiǎn)單的程序引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)指令和尋址方式,而不要逐條地介紹,否則教學(xué)效果不好。

此部分內(nèi)容課時(shí)安排應(yīng)該少一些,關(guān)鍵是要通過后續(xù)的學(xué)習(xí)和實(shí)踐進(jìn)一步理解理論知識(shí)。

(二)應(yīng)用與接口相關(guān)內(nèi)容以項(xiàng)目教學(xué)為主,以課堂講授輔助,安排在實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)基地進(jìn)行

將一個(gè)教學(xué)班的學(xué)生分成若干個(gè)項(xiàng)目小組(一般是5人左右),并指定一名學(xué)生作為項(xiàng)目經(jīng)理,負(fù)責(zé)整個(gè)小組的管理和分工等組織工作。在實(shí)施過程中,教師組織學(xué)生交流、研討、查詢資料,查找問題,最終完成項(xiàng)目任務(wù)。項(xiàng)目應(yīng)來源于生產(chǎn)生活實(shí)際,要能引起學(xué)生的興趣。現(xiàn)舉例說明積木式項(xiàng)目的設(shè)計(jì)如下:

項(xiàng)目:將流水燈(即8個(gè)廣告燈)的流動(dòng)速度分為五級(jí),用按鍵控制流動(dòng)速度。每按一次鍵流水燈的流動(dòng)速度改變一級(jí)。首先降低流動(dòng)速度,降到最低速度后改變流動(dòng)方向同時(shí)再逐步增加流動(dòng)速度,增加到最高速度后改變流動(dòng)方向再逐步降低流動(dòng)速度。

對(duì)此項(xiàng)目要求進(jìn)行分析,分解為一個(gè)個(gè)的任務(wù)布置給學(xué)生,同時(shí)向?qū)W生提供相關(guān)資料或推薦一些相關(guān)網(wǎng)站,指導(dǎo)學(xué)生去閱讀思考。教師也可提前對(duì)任務(wù)涉及課程的新內(nèi)容進(jìn)行統(tǒng)一講解。此項(xiàng)目要求分解如表1所示。

(三)評(píng)價(jià)體系

每完成項(xiàng)目的一個(gè)任務(wù)就應(yīng)進(jìn)行一次評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)主要分為三個(gè)步驟:(1)學(xué)生(或?qū)W生小組)現(xiàn)場(chǎng)演示并講解作品(大約用15分鐘);(2)分別進(jìn)行任課教師評(píng)價(jià)和學(xué)生評(píng)價(jià);(3)評(píng)定出成績(jī)并折算出學(xué)分。

任務(wù)中若涉及硬件,要求學(xué)生自己設(shè)計(jì)電路,畫出電路原理圖、電路連線圖,自己焊接電路板,編寫程序,最終完成任務(wù)寫出任務(wù)報(bào)告。任務(wù)報(bào)告要求學(xué)生對(duì)自己在項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)過程中碰到的軟硬件問題及解決過程進(jìn)行詳細(xì)描述,報(bào)告的最后一項(xiàng)是寫出完成這個(gè)項(xiàng)目后自己的體會(huì)和收獲。學(xué)生通過完成這樣精心設(shè)計(jì)的3~5個(gè)由簡(jiǎn)到難的項(xiàng)目,即可掌握單片機(jī)課程的基本內(nèi)容。如課程的時(shí)間寬裕,可再安排幾個(gè)單片機(jī)的新應(yīng)用項(xiàng)目,介紹一些新器件及新總線技術(shù)(如單總線傳輸技術(shù)),以擴(kuò)充學(xué)生的知識(shí)面和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

課程結(jié)束后,要布置項(xiàng)目對(duì)學(xué)生進(jìn)行測(cè)試。要求學(xué)生自己對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行分析和分解,確定實(shí)現(xiàn)方案。有些項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)方案不止一種,則應(yīng)要求學(xué)生論證不同方案的可行性及各自方案的優(yōu)缺點(diǎn),選取認(rèn)為較好的方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。

積木式項(xiàng)目教學(xué)法效果分析

對(duì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用專業(yè)2006級(jí)某班(40人)應(yīng)用積木式項(xiàng)目教學(xué)法,其他三個(gè)班的教學(xué)仍采用傳統(tǒng)教學(xué)方法,實(shí)驗(yàn)時(shí)間為一個(gè)學(xué)期,以理論測(cè)驗(yàn)、實(shí)踐項(xiàng)目完成情況、問卷調(diào)查為測(cè)量手段,衡量學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握程度、項(xiàng)目完成情況以及他們自己對(duì)此課程學(xué)習(xí)后的滿意程度,比較兩種教學(xué)法的效果。結(jié)果顯示,積木式項(xiàng)目教學(xué)法激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,學(xué)生在自己動(dòng)手實(shí)現(xiàn)任務(wù)的過程中體會(huì)到了成就感,增強(qiáng)了自信,同時(shí)也提高了學(xué)習(xí)積極性。通過小組成員協(xié)作完成任務(wù),培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神。實(shí)驗(yàn)班級(jí)的學(xué)生普遍反映通過一學(xué)期的學(xué)習(xí)自己收獲很大,希望其他工程類課程也采用同樣的形式進(jìn)行。

在實(shí)驗(yàn)過程中,我們發(fā)現(xiàn),須注意解決如下幾個(gè)突出問題:(1)師資:應(yīng)安排理論實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的教師承擔(dān)項(xiàng)目教學(xué)。(2)環(huán)境:在實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)基地應(yīng)具備多媒體電化教學(xué)設(shè)備,足夠的單片機(jī)教學(xué)仿真、開發(fā)設(shè)備和必需的電子制作條件;如果碰到學(xué)生普遍存在的問題,教師可通過多媒體統(tǒng)一講解。(3)教材:目前的教材基本都是根據(jù)學(xué)科體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行編寫的,在實(shí)施積木式項(xiàng)目教學(xué)法時(shí)不能按照教材的章節(jié)順序來進(jìn)行,因此要求教師在設(shè)計(jì)教學(xué)時(shí)花心思選擇項(xiàng)目,大項(xiàng)目要能合理地分解為小問題,讓學(xué)生一步完成。最好由幾個(gè)教師一起根據(jù)學(xué)校情況和目前行業(yè)最新技術(shù)應(yīng)用編寫課堂講義,而把傳統(tǒng)教材作為參考書目。

在高職教育推行工學(xué)結(jié)合教學(xué)模式的重大變革形勢(shì)下,采用積木式項(xiàng)目教學(xué)法確實(shí)在一定程度上解決了學(xué)生單片機(jī)實(shí)際應(yīng)用能力不足的問題,是一種比較有效的教學(xué)方法。它突破了傳統(tǒng)的教學(xué)模式,通過真正讓學(xué)生自己解決問題實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握,大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性,使他們的動(dòng)手能力、解決實(shí)際復(fù)雜問題的能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、書面材料的書寫能力都有了很大提高。當(dāng)然,此教法還有待于在進(jìn)一步的實(shí)踐中加以完善。

參考文獻(xiàn):

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[3]賈方亮,等.以電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽為載體培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)能力[J].職業(yè)技術(shù)教育(教科版),2004,(28).

[4]蔣慶斌,郝超.高職項(xiàng)目課程開發(fā)的實(shí)踐探索[J].教育與職業(yè),2007,(2).

作者簡(jiǎn)介:

劉璟(1974—),女,陜西鳳翔人,碩士,陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息系講師,研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)。

劉泉海(1955—),男,陜西澄城人,陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息系教授,研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)控制技術(shù)。

(本文責(zé)任編輯:謝良才)

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