基于工作过程的单片课程教学设计

叶 茎 何 琼

［摘要］本文分析了传统单片机教学存在的问题，提出了基于工作过程的单片机课程教学设计，有效地培乔学生的动手创新能力，让他们综合运用所学的单片机、电子设计等知识设计单片机产品，达到高职高专培养应用型人才的目的。

［关键词］工作过程单片机教学设计学习情境

随着单片机在信息自动化领域的广泛应用，各高职院校都开设了《单片机原理及应用技术》课程。它是电气自动化、电子信息、机电一体化及相关专业必修的职业技术课，培养的是学生将来在自动化设备和产品的运行、维护及辅助设计工作的最基本技能，教学效果将直接影响学生的就业及其在专业上的后续发展。

1.问题的提出。《单片机原理及应用技术》这门课程教学有一定难度，尤其涉及到硬件结构部分和汇编程序编写部分，学生感觉十分抽象，往往难以入门，造成他们学习时缺乏学习的热情，收不到良好的教学效果。产生问题主要有以下几个原因：

(1)学生缺乏计算机的知识基础。虽然有《计算机应用基础》及《程序设计基础》等与计算机相关的先修课程，但是学生对微机硬件结构原理的抽象概念不易理解，如存储器的结构，寄存器、位地址的概念等。

(2)教学结构不合理，存在与实践脱离倾向。许多教师的教学按照一般的单片机教材，把单片机知识系统分成硬件结构、指令系统、汇编程序设计、单片机的扩展和各种外围接口等，最后再加上综合实例。按照这种教学顺序，学生普遍感到难学，或者虽能听懂例题，却难以独立进行单片机的程序设计或者产品开发。

(3)对单片机的实践环节重视不够。实践条件有限。教师按照教材知识结构进行授课，实践教学往往是使用实验箱等教仪设备，以验证课程理论为主，学生较少主动思考创新。

(4)教师的综合水平有待提高。用单片机应用技术进行产品的开发，控制系统的设计，需要用到电子技术、电路设计、计算机等相关的知识，综合性、实践性很强，教师有电子产品研发和工程实践的经验，能更好地使学生对该课程产生理解、认同和兴趣。

2.基于工作过程的单片机课程教学设计。职业教育的特点决定了其课程应该打破原有的学科体系，借鉴德国职业教育理念，采用基于工作过程的课程开发方法，基于单片机应用产品开发典型工作过程，构建项目课程。以工作过程为导向的项目课程，就是以企业岗位的工作过程为中心构建一定的教学项目，围绕工作任务的实施来展开学习。-学生通过完成教学改造的项目工作任务，学到知识和技能，从而达到在开始工作时具备岗位能力。要对单片机课程教学进行改革，就得从教学实践环节的设计人手。

(1)与岗位相适应的学习情境的设计。学习情境是指在学习领域框架内的小型主题学习单元。《单片机原理及应用技术》是武汉软件工程职业学院(以下简称“我院”)电气自动化专业的一门核心课程和精品课程，课程活动内容的设计和组织，是通过一系列的企业调研与分析，得到企业中单片机应用产品研发和生产岗位的典型工作过程，经过教学改造，构建了一定的教学项目和产品，在这个项目和产品的基础上来设计和开发学习情境，做到每一个学习情境的实施都是一个完整的工作过程。

由于我院电子系电气自动化专业课程改革将《单片机原理及应用技术》和《微机原理与接口技术》课程整合：《单片机原理及应用技术》课程共54课时，讲解单片机硬件结构、指令系统、汇编程序设计、中断系统和定时器计数器；《微机原理与接口技术》共54课时，不再以x86{井授，而是用单片机讲解常用内部接口、外部接口扩展。笔者以《单片机原理及应用技术》课程为例，对单片机课程进行基于工作过程的课程教学设计。为实现课程教学目标，使学生掌握相关的专业技能，根据单片机相关产品的维护，辅助设计和研发的岗位特点，《单片机原理及应用技术》课程经过教学改造后的项目产品和学习情境设计如理论课程教学环节的设计表”惭示。教学环节设计中的拓展内容可以由教师灵活处理，也可以做为学生课余或是课程结束时，自己探索单片机应用的课题。

(2)课程实施过程的设计。学习情境的教学组织按照“资讯、计划、决策、实施、检查、评估”六步实施，其中，资讯、计划、实施、检查阶段以学生为主，教师只有在学生遇到问题时，才给予及时的指导。课程按照工作过程为导向构建的项目产品来设计学习情境，实施过程由教师在学习情境中提供详细的引导，加强学生计划、协调与组织工作能力，由学生独立完成工作过程，培养动手创新能力。

按照六步法，在课程实施过程要做出如下安排：第一步，由学生对任务进行分析，了解产品设计所需要用到的硬件、软件的知识，产品的成本、用途等市场信息，并自行分组。第二步，各组按任务进行分工协作，主要让学生发挥主动作用，培养学生团队合作的能力。第三步，各组经过讨论选择产品的最佳软硬件设计方案和流程，教师需要对学生设计的解决方案做出指导和修正。第四步，各组进行产品的制作，完成程序的下载。如果是课堂教学项目，则偏向于软件程序设计；如果是实训项目，则偏向于综合能力的锻炼，需要完成硬件焊接和软件编程。第五步，各组进行产品调试，功能检验，然后由学生自查是否完成了工作任务，实现了产品的功能。如果不能实现，则采用教师引导分析，学生互助的方式去查找纠正错误。第六步，各组先分别进行学生自评，然后由教师评价，最后由学生写出产品制作的总结报告。

(3)对教学环境的要求。基于工作过程的单片机课程教学，需要以学生为主体，教师为主导，教学互动，讲练结合，对教学环境有一定的要求。不能在普通教室实现教学，要求能在配置了多媒体教学设施，单片机编程器、仿真器、最小系统板等实践设备的实验实训室进行教学，才能实现“教、学、做”一体的教学模式。

3.结语。从单片机课程教学情况看来，采用基于工作过程的教学模式能提高学生对于微机硬件知识的认识，同时教学组织中给出工作任务，重视实践环节，单片机产品的设计制作过程也能让教师受益非浅，提高综合的动手能力；最重要的是，该教学设计更能激发学生的学习兴趣和求知欲，培养学生独立思考，团队合作和动手创新的能力，能有效改善学生认为课程理论、抽象、难度大的印象。实践证明，基于工作过程的单片机课程教学能充分调动学生学习的积极性，突显教学效果。