单片机教学中自主学习能力的培养策略研究与实践

张红霞 桂伟

摘要：在对传统教学模式反思与改革的基础上，重点论述了单片机学习中自主学习能力培养的具体策略，指出传统的以教师为中心的学习模式将被学生积极参与的课内外自主学习教学模式所取代。

关键词：传统教学；自主学习；单片机教学

作者简介：张红霞（1982-），女，湖北孝感人，武汉商学院机电工程与汽车服务学院，讲师；桂伟（1980-），男，湖北武汉人，武汉商学院机电工程与汽车服务学院，讲师。（湖北 武汉 430056）

基金项目：本文系湖北省教育科学“十二五”规划课题“应用型本科院校工科专业课自主学习平台构建研究”（课题编号：2013B235）的研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）06-0060-02

信息化时代，每时每刻都有新的知识出现，人们就需要吸收新知识，掌握新技能。为了能够在社会中有一立足之地，人们不但要积累大量的信息，更要不断地自我发展，将知识转化为能力。这就要求学生具有可以独立于教师和课堂之外的自主学习能力，自主学习能力已成为新世纪人类生存的基本能力。

单片机的应用渗透到各行各业并控制着当今大多数的电子设备、家用电器与机器设备，已越来越引起人们的重视。为了适应社会的需求，许多中专、大专、本科学校自动化、电子类、机械类专业都开设了“单片机应用技术”课程，普遍反映单片机课程理论性强，实践性更强，入门难，但是技术含金量高，行业前景好，相关工作岗位待遇好，学生刚开始学习热情高涨，最后一路学来偃旗息鼓。经过几年的教学实践，笔者发现在单片机学习中适当的运用自主学习的教学方法对学习效果影响显著。

一、传统教学的反思

传统的单片机教学采用汇编语言进行控制程序设计。汇编语言的优点是比较灵活，但程序不易理解，学生很难掌握其编程方法，更难进行灵活的应用。尤为重要的是，在实际工作中，单片机应用产品的开发基本上不采用汇编语言程序。因此，采用C语言是本课程教学改革的重要内容。C语言程序易于阅读、理解，程序风格更加人性化且方便移植，目前已经成为单片机应用产品开发的主流语言。笔者以单片机应用为主线，把相关的C语言知识融合在工作任务中，以够用为度，让学生在技能训练中逐渐掌握编程方法，易教易学，避免了把C语言单独完整讲解，致使学生无法学以致用，影响学习效果。

经过课程组的研讨和教学实践，本课程基于七大学习情境共设计了十五项工作任务，针对每个具体能力要素的培养目标，精心选择训练任务，避免过大过繁，体现精学精练。同时，注重能力训练的延展性，每个任务既相对独立，又与前后任务之间保持密切的联系，具有扩展性，即后一个任务是在前一个任务基础之上进行功能扩展而实现的，使训练内容由点到线，由线到面，体现技能训练的综合性和系统性。在学习过程中，笔者特别注重学生自主学习能力的培养，在每一个任务的完成过程中，都设置了自主学习环节，甚至将自主学习延续到课后。

二、自主学习能力培养的实施策略

1.课程教学组织结构的优化

为提高人才培养质量，教师首先应更新教育观念，探索有利于培养学生自主学习能力的人才培养模式，通过充分的市场职业岗位人才需求调研，制订先进科学的人才培养方案，优化课程知识结构，给学生提供更多的自主选择学习空间和留出足够的开展自主学习的时间。因此，单片机应用技术课程的学习在教学组织设计中分为课堂学习和综合设计两部分。课堂学习以平时单项训练为主，比如完成“电子广告牌设计”这一任务，以单片机综合实训装置为载体，硬件部分主要完成电路的分析、接线操作。软件设计主要是培养编程能力，这种教学方式时间上是离散的，一周两次课，一次理论，一次实训。这种教学组织形式便于教学的实施，但是，只能完成小型项目设计，太复杂的就不太好进行，并且偏重于软件设计能力的培养，硬件设计部分相对弱化。综合设计类似于课程设计也是以学生自主学习为主完成课程教学任务，一般在学期末专业实训教学环节来进行，需要学生小组协作完成接受任务—查阅资料—制订任务实施方案—硬件制作—软件设计—联机调试—产品检测—项目报告这一过程，学习时间上比较连贯，如完成“智能测距系统产品设计”这项任务，学生需连续四天为这个产品做必要的准备和实施工作。单片机平时课堂学习和学期末的综合设计分别设置学分，在综合设计这个教学环节更加注重自主学习能力的培养，教师在教学过程中主要起监督和引导作用。任务的实施完全由学生分工协作完成，教师负责最后点评和评分。

2.课堂教学内容的设置

教师除传播知识外，还应进行教学内容和教学活动设计来培养学生的自主学习能力和职业素质。课堂教学内容要以学生的需要和市场、职业为导向，根据人才的培养目标，对课程进行科学的整合，将“微机原理”和“单片机原理与接口技术”整合为一门全新的课程“单片机应用技术”。在教学过程中，“微机原理”和“单片机原理与接口技术”课程内容相互渗透，根据职业岗位的能力要求及职业资格证书要求，侧重硬件电路分析、产品焊接、故障检测、软件编程设计方法，增加实验实训环节，进行综合设计操作训练。并通过项目驱动，合理安排一定时间让学生开展自主学习，帮助学生提高自主学习能力和实践应用能力。

笔者以職业行动能力由弱到强的递进规律为主线，遵循“智能电子产品设计与使用由简单到复杂，教师参与由多到少，学生自主行动由少到多”的顺序，将课程教学内容设计成七个学习情境，十二个学习子情境，即表1。

表1 学习情境设计表

学习情境 学习子情境

子情境1 子情境2 子情境3

彩灯控制系统设计 彩灯闪烁控制 流水灯控制 可控霓虹灯控制

交通灯控制系统设计 模拟汽车转向灯控制 模拟交通灯控制

秒表设计 BCD码显示秒表设计 数码显示秒表设计 秒表设计

电子广告牌控制 点阵式电子广告牌控制

单片机双机通信 单片机双机通信

测距系统设计与制作 简易波形发生器 智能测距系统综合设计

基于工作过程，根据实际工作任务，设计了十五项虚拟工作任务，融入学习情境，并合理分配教学学时。总学时98学时，80学时按单片机应用课程授课日历进行教学，其中理论学时35学时，实训学时45学时，见表2。

表2 工作任务及学时分配表

学习情境 任务 学时分配 总学时

彩灯控制系统设计 任务一 初识单片机开发系统 5 29

任务二 发光二级管的闪烁控制 5

任务四 彩灯多方式控制 6

任务五 流水灯控制 6

任务八 可控霓虹灯控制 7

交通灯控制系统设计 任务三 模拟汽车转向灯控制 6 16

任务六 简易密码锁设计 5

任务九 模拟交通灯控制 5

秒表设计 任务七 BCD码显示秒表设计 4 14

任务十 数码显示秒表设计 5

任务十二 秒表设计 5

电子广告牌控制 任务十一 电子广告牌设计 10 10

单片机双机通信 任务十三 单片机双机通信 5 5

测距系统设计与制作 任务十四 简易波形发生器 6 6

任务十五 智能测距系统综合设计 18

合计 （任务十五在专业技能实训中完成） 80

3.课堂教学的设计

在课堂上如何培养学生的自主学习能力是一个值得探讨的问题。为了培养学生自主学习能力，教师首先要改变教学方法。课堂教学应采取师生互动、问题推进、启发讨论等多种教学方式。在智能手机人手一部的现实课堂上，教师可以引导学生利用智能手机现场查阅资料，现学现卖，增进学生对课堂知识的关注度。比如教师提出问题“单片机开发工程师岗位必须具备什么技能，岗位待遇如何”，学生可通过搜索了解课程相关岗位知识要求情况、就业相关信息。这样既可以明确学习目标，又能够加强学生对就业的认识。适时地运用问题推进式教学有助于激发学生学习的好奇心，吸引学生的注意力。

教师可以根据教学内容、教学条件和教学目标，选择适宜的讨论方式。教师布置课题、提出要求、学生自学、检索阅读、小组讨论、组间交流，最后教师评价和进行课题总结。这种方式易于发挥求异思维，使学生成为学习的主人。如单片机教学中，第一部分通常会介绍单片机的应用领域、应用特点。在第一次课后笔者会布置一篇小论文作业，要求学生就单片机在某一领域的应用现状写一篇小论文，目的是促进学生课后自学、检索阅读、拓展专业知识面，并在下一次课堂花十分钟时间进行小组讨论，派代表演讲，谈谈自己对单片机的认识。启发讨论式教学可以活跃课堂气氛，使学生变被动为主动，主动进行探究式学习。

4.网络资源的建设与应用

单片机应用课程的相关内容如教学大纲、授课计划、电子教案、网络课件、任务指导书、教学录像、习题库、试题库、在线测试资料等资源均已上传至课程网站。课程网站已成为在校学生的网上助学平台，成为教师的教学辅助系统。网络资源的建设与应用将课堂教学延伸到课后，建立网络平台，便于学生开展自主学习。自主学习活动设计的基本出发点在与促进学生与教师之间、学生与学生之间的交流，促进学生积极投入到网络学习中，充分发挥自己的积极主动性，提高网络学习的参与度。自主学习活动对学生个性的发展、社会参与能力、协作意识与协作能力、知识学习与实践能力均有重要的训练作用。专业课程的学习光靠有限的课堂学习效果远远不够，网络资源的应用对于学生开展自主学习很有裨益，学生还可通过在线测试模块检查学习效果，做到有始有终。在网络发达的今天，利用网络来辅助自学是最便利的途径之一。

5.多样化考评方式的应用

单片机应用课程传统考核方式是期末为主、辅以出勤率考核。由于该课程实践性很强，这种考核方式侧重于记忆力考核、理论知识考核，不能反映实际专业水平。因此，笔者进行了考核方式改革，采用平时作业、任务考核和期末笔试按比例组合的考核形式，加强了学生学习过程的考核。其中任务考核是对任務教学过程中每次任务完成情况和实训报告的综合评分。本课程学期末开展的综合设计环节更是以自主学习为主，综合设计的成绩单独评分，这个环节主要是对学生自主学习能力的评价和考核。学生要想取得较好的成绩，要从每一个学习环节做起，不以一次考试论英雄，端正学生学习的态度，培养学生循序渐进、踏实勤勉的学风。

三、结束语

自主学习活动实施起来比较耗时，知识传递的效率没有课堂授课高，它主要针对学生的学习能力与基本素质的培养，它应在课程内容中占一定比例，但不能过多，否则，实施起来比较困难。另外，自主学习活动往往要求学生做深入的思考和广泛的调研。它针对复杂的教学内容比较有效，而对于简单的教学内容采用传统式的方式可能更加有效。因此教师进行课程内容设计时要充分考虑教学内容的特点。

培养学生自主学习能力是一个长期而艰巨的任务，它需要学生和教师的共同努力。教师要有意识地培养和引导学生自主学习，学生要认识自主学习能力的重要性，并积极树立学习目标，从小事做起。自主学习并不意味着教师的责任可以减少，相反，责任更重。教师必须设计各种教学活动，课前准备工作量大大增加。所以除了师生的共同努力外，学校也应该采取一些激励措施来鼓励和奖赏师生实施自主学习活动。

参考文献：

[1]庞维国.自主学习——学习与教的原理和策略[M].上海：华东师范大学出版社，2003.

[2]张凤.浅谈网络环境下自主学习模式设计[J].电脑学习，2010，（2）.

[3]张华.谈自主学习在英语教学中的实践[J].时代报告（学术版），

2011，（2）.

[4]张红霞.《单片机应用》课程教学改革与实践[J].武汉商业服务学院学报，2011，（3）.

（责任编辑：王意琴）