高职单片机原理与应用课程教改浅论

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  摘要:在现代教育事业发展中,高职院校在具体实施单片机的相关内容教学时,由于单片机知识具有较高的抽象性和枯燥性,会对学生课堂学习造成很大的不利影响,教师需要对其进行深入分析,强化学生实践应用能力,本文综合探究高职院校开展课程教学的具体策略。
  关键词:高职院校;单片机;原理与应用;课程教改
  引言
  在现代科技发展过程中,单片机在各行各业得到了较为普遍的应用,高职院校在具体进行单片机教学时,需要对学生整体情况进行综合分析,合理优化课堂教学过程,确保学生能够充分理解单片机原理,保证学生在实践活动中能够对其进行更为有效的应用,提升整体教学效果,为了进一步明确如何更为高效的开展课堂教学,特此进行本次研究。
  一、单片机原理与应用课程现存问题
  (一)理论实践脱节
  在高职院校开展单片机课程时,教师普遍是分开进行理论部分教学和实践部分教学,教师在进行教学活动之前,根据教材内容设计教学计划,然后在班级内开展理论教学,此时教师像学生单纯讲解单片机的分析程序和基本原理,使学生全面掌握相关基础知识。而在具体实施课堂教学时,学生普遍处于被动地位,虽然实训课教师会引导学生开展实验实训,但是并没有交替进行实训环节和课堂教学环节,使学生操作和课堂教学无法融为一体,而实践课教师和理论课教师分开教学,会使学生程序分析和理论知识脱节,对学生课堂学习效果造成很大影响。
  (二)教学内容陈旧
  在现阶段,高职院校在具体开展单片机教学时,选择应用的单片机系列普遍为Mcs—51,该类单片机程序在进行写入时,需要利用专门编程器,缺乏JTAG接口,不可以进行在线编程。在现代电子技术的高速发展过程中,Msp430,Stc系列单片机在应用时不需要利用外部晶振和外部复位,单片机芯片可以实现直接仿真,不需要利用专用仿真器。教师在进行具体教学时,可以使用手机数据线作为开发板下载线,同时还可以直接利用充电宝作为电源,演示过程具有较高的便利性。虽然应用传统单片机可以使学生迅速入门,但是其相关知识较为陈旧缺乏前沿性,需要在单片机教学中合理融入红外线,遥控触摸屏,液晶显示等高新技术。
  (三)教学方法老套
  在我国现阶段,大部分高职院校在开展理论教学时,其教学模式相对固定,都是先向学生讲解基础知识,然后讲解应用的具体方向,虽然该种教学方法具有思路清晰的特点,但是却存在较高的机械化,导致单片机学习具有较高的乏味性和枯燥性,无法对学生学习兴趣进行有效激发,对其教学效果造成极大的限制。实践教学存在形式单一的特性,同时,相关部门对其缺乏重视,在我国现阶段具体开展实践课教学时,教师普遍是利用单片机实验箱开展实验活动,而实验类型大多为验证性实验,大部分学生是完全根据实验指导书进行实验,没有对其程序流程进行自主分析,同时,在实验过程中,如果需要应用电路硬件,学生也普遍是根据实验指导书进行简单连线,对其电气原理缺乏整体认识。
  二、课程改革具体策略
  (一)更新教学理念
  一般情况下,单片机存在很多专有名词教学内容具有较高的抽象性,同时和电路性质和电路原理存在一定的联系,如果完全由教师进行讲解,这会使学生很难对其产生深刻的了解,基于传统教学思路,学生通常是课程学习的最后阶段才可以应用单片机,而在之前进行课堂学习时,由于缺乏明确的学习目标,学生不能主动参与课堂学习,进而使其学习兴趣相对薄弱,在后期学习中出现后期动力不足的情况。为了保障学生具有较高的学习兴趣,强化整体教学质量,高职教师需要对其教学理念进行合理更新,强调学生中心地位,对学生学习的主动性进行有效激发,此时教师作为学生学习的辅导者和引导者需要给予学生充分的时间,确保学生能够相互协作,自主探究。其次,教师还需要进行实践教学理念的科学树立,综合分析中职学生学习特点,在开始课堂学习时,教师首先需要为学生设置简单的任务确保能够对学生进行有效引导,使其对单片机基础具有充分的了解,对学生自学潜能和学习兴趣进行有效激发。例如在进行期结构原理的学习时,在学生初次接触单片机时,教师可以要求学生自主一个闪烁的信号灯,引导学生基于电路知识进行电路的有效连接,同时,教师还需要向学生演示电路的控制过程,对学生求知欲进行有效激发,使其在学习中具有更高的目的性,提升整体教学效率,最后教师还需要将其任务难度适当增加。
  (二)合理编制教材
  首先,中职学校需要对学生的特点进行综合分析,根据学生具体情况编写教材,并对其进行合理优化,一般情况下,高职院校在开展教育工作时,就业是其教学活动的主要目标,提升学生技能使其教育工作的最终目的,所以在编制教材活动时,需要对单片机的应用加强重视,不仅是完善整体教学理论。在我国现阶段,高职院校普遍是根据技术书籍和本科教材编写单片机教材,将单片机原理作为课堂学习的重点,实践环节缺乏。与此同时,和形象思维相比较而言,学生逻辑思维相对较弱,教师在讲解理论知识时,学生的学习状态具有一定的被动性,因此学习效果存在很大的不足,针对该种情况,高职院校在编排教材内容时,需要确保其合理性,使其深入浅出,简单扼要,同时还需要确保实例的选择具有较强的可读性和典型性,
  (三)改革教学形式
  首先需要科学组建教学团队,高职院校在具体进行单片机知识的教学时,需要合理优化教学团队,综合讨论课堂教学活动,针对学生具体情况和教学内容制定教学计划,此时教师不仅需要掌握充分的理论知识,同时还需要不断强化自身实践经验。与此同时,在现代科技的高速发展中,单片机的更新速度不断加快,逐渐涌现出新的技术,因此,教师需要定期参与相关培训,确保能够充分掌握最新技术,进而保障能够科学使用各项新器件。其次,还需要科学改进教学方法,在具体进行单片机教学时,实践操作是学生必须掌握的一项技能,教师必须对其教学方式进行科学改革,合理应用任务驱动教学,精选课堂教学内容,并在课堂教学中科学引入生活实例,确保能够对学生独立思考进行有效的启发,使学生对解决相关问题具有明确的思路,然后讲解在完成本次任務中需要掌握的理论知识,基本方法和基本原理,确保能够使其教学难点和教学重点得到有效突出,然后引导学生在完成任务中合理应用所学知识,确保学生能够更为高效地完成编程任务。例如在进行定时器中断的相关内容教学时,教师可以有效结合红绿灯控制,确保能够使其课堂教学具有更高的趣味性,同时还可以使其和学生现实生活有效联系,使学生能够更为深刻的理解相关知识,更为具体的呈现理论知识点,此时学生还可以对其课堂所学知识进行更为深刻的分析,使其在后期解决问题中可以举一反三。   (四)优化教学内容
  该课程具有相对广泛的知识面和丰富的教学内容,教师不仅需要科学选择教材文本,同时还需要合理分配讲述内容,确保能够对学生设计能力进行科学培养,针对学生实践能力选取教学内容,在讲解教学知识的同时,还需要强化实践操作,确保教学内容具有明确的侧重点,同时,教师还需要引导学生自主提出问题,确保学生能够对其进行有效解决。在具体实施教育工作时,教师首先需要向学生简单介绍单片机,同时还可以利用多媒体技术向学生演示相关实例,使学生明确现实生活中应用单片机技术的重要意义,进而对学生学习兴趣进行有效激发。其次,教师还需要进行单片机结构的深入讲解,主要讲解在现阶段应用频率较高的单片机,通过科学设置基本实验,对单片机各个引脚的具体功能进行深入讲解,确保学生对单片机结构具有充分的了解,例如,教师通过开展输入输出实验,使学生充分掌握输入输出功能,教师可以在实验室内完成该部分内容。随后,教师可以有效结合重点讲述和自主学习的方式讲解程序设计和指令系统的相关内容,同时还需要利用软件开展仿真测试,使学生对堆栈指针与寄存器的变化具有更为直观的认识,结合实践讲解相关内容,在讲解过程中,还需要引导学生进行有效练习,确保学生能够更为深入的了解相关理论知识。最后再对单片机应用及其系统扩展技术进行重点讲解时,教师还需要引导学生自主设计控制系统,利用控制案例开展课堂教学,通过深入分析应用原理,了解系统的扩展部分,主板部分和整体构成,同时还可以进一步明确如何实现程序。
  (五)重视实践教学
  高职教师在开展单片机教学时,实践环节是其非常重要的一个教学环节,通过合理优化实践环节,能够有效增强学生实践操作能力。教师在具体开展实践教学时,首先需要引导学生进行基础性实验,组织学生练习指令,编写基本程序,引导学生进入实验,确保学生能够在规定时间内独立进行实验,随后提交实验报告,该项环节的有效落实能够在一定程度内巩固学生课堂理论知识,为综合性实验的科学设置创建良好条件。接着综合性实验,对学生理论基础具有较高的要求,要求学生能够对问题进行有效的分析和解决,使学生对常见接口进行仿真测试,软件编写和硬件设计,在基础性实验完成之后,教师需要组织学生开展综合性实验,为学生提出明确的实验要求和实验目的,要求学生根据个人具体情况自主设计实验方案,首先进行电路原理图的科学设计,随后开展编程设计工作,最后完成整个实验,使学生能够对理论知识进行有效的应用,进而提升学生实践动手能力[1]。最后在具体进行实践教学时,课程设计也是其非常重要的一个环节,对其设计内容并没有明确的要求,只是需要保障将电单片机作为核心部件,此时学生需要充分发挥自身创造性,进行自主创新,同时,教师还可以引导学生组建学习小组,要求学生在课余时间完成实验。此时学生可以结合往年毕业设计内容展开试验,确保能够对其实验兴趣进行有效激发,使其实验教学内容得到合理丰富,进而强化学生学习兴趣,同时,对于学生发现的优秀设计,教师还需要引导学生进行更为深入的研究,同时还可以进行创新科技项目的申报,确保学生在实践活动中能够学习更为丰富的知识,进而实现学生设计创新能力,进一步提升保障学生在后期能够更为高效的参与该方面工作。
  (六)转变实验模式
  首先,教师需要进行虚拟实验室的科学设置,一般情况下,单片机课程具有较高的抽象性,教师在进行实验教学,如果直接应用板书进行演示,则很难保证教学效果,此时,利用虚拟仿真软件进行演示具有较高的意义。利用虚拟仿真软件设置单片机实验时,只需要利用电脑便可以完成实验操作,与此同时,学生只需要在相关软件上便可以完成实验活动,不会造成硬件损坏,有效避免设计错误浪费硬件投入,进而使其使用成本得到有效降低。在软件上便可以进行原理图的绘制和程序的编制,在执行程序时,可以更为直观的看到各元件的运行,同时,调试过程具有较高的便捷性,所以,将Keilc和proteus编程调试软件引入单片机教学,科学应用现代多媒体技术,可以在课堂上调试软硬件,同时还可以完成系统集成教学。其次,教师还可以利用实验开发板开展单片机教学,应用实验开发板具有较高的便利性,在线阶段,已经实现了对LED显示器,流水灯,键盘等硬件进行有效集成的通用外围设备,与此同时,线路连接也相对简单,可以针对多个基础项目开展实训。通过利用开发板进行学习实践,可以使学生迅速掌握单片机的硬件知识,同时还可以使其更为深刻的了解其工作原理。最后,教师还需要结合多个学科开展综合实践,部分高职院校在完成单片机课程学习之后,虽然对单片机知识具有了充分的了解,但是无法将其融入其他课程,所以教师需要有效联系单片机内容和其他课程知识。例如可以有效结合protel课程,引导学生通过protel系统进行开发板PCB图的设计,同时进行PCB开发板的科学制作,要求学生对所有元器件进行有效焊接,然后实施系统调试,学生在参与具体实验中,能够进一步感受劳动的乐趣,进而确保对Protel知识具有更为全面的了解,使其对各种元器件的硬件连接具有更为全面的认识,更为深入的了解模拟电路和数字电路的工作特点,强化学生综合实践能力。
  (七)强化项目教学
  高职教师在具体开展单片机教学时,需要有效结合项目教学方法,使其教育工作实现理论结合实践,教师在具体实施项目教学法时,需要组织学生进行小组合作,根据实际工作程序制定项目计划,通过分工合作完成整个项目。一般情况下,高职学生的基础相对薄弱,教师不能完全应用传统教学模式,会对学生学习兴趣造成一定的打击,此时教师需要有效结合项目教学法,在具体项目中,合理融入所学理论知识,此时,教师需要确保项目难度逐渐增加,同时还需要保障选择的项目和学生实际生活具有密切的联系,引导学生在设计相关项目时,对其相关知识点进行深入挖掘,进而确保学生能够在实践活动中合理融入理论知识[2]。高职教师在对该种教学方法进行具体应用时,首先需要根据学生情况和教学内容提出具体任务,然后引导学生分析本次任务,提出在本次任务中需要应用的所有知识,随后,深入讲解相关知识,最后進行任务步骤的科学讲解。
  (八)改进考核方式
  在以往进行课程考核时,学生平时成绩和期末闭卷考试的比例通常为3:7,导致时间缓解的作用无法得到充分体现,考核方式不仅能够对学生学习水平和教师教学效果进行科学检验,同时还可以对学生学习进行有效引导,教师需要对其考核方式进行科学开改革,此时,教师需要以2:3:5的比例有效融合学生平时成绩,期末考试成绩和实践部分成绩。其中平时成绩具体包括实验报告,作业和出勤,课堂表现四个部分。而实践部分成绩则具体包括课程设计,综合设计实验和基础性实验,基础性实验在实验部分成绩中占据10%,教师需要引导学生独立完成实验,确保学生在实验操作中严格遵循相关规范,使其能够得出最终结果。而综合性实验占据20%,学生在参与该类实验时,需要根据相关要求进行实验过程的合理设计,确保能够获得最终正确结论,然后写出实验报告。而课程设计部分则占据20%,教师在对其进行评价时,需要分析其设计内容的合理性,和创新性,然后通过答辩给出学生最终成绩。
  结束语
  高职院校在开展单片机教学时,通过更新教学理念,合理编制教材,改革教学形式,优化教学内容,重视实践教学,转变实验模式,强化项目教学,改进考核方式可以使学生更为充分的理解单片机其原理,进而确保学生能够对其进行更为有效的应用,强化学生实践能力,推进现代教育发展。
  参考文献
  [1]王文霞.高职院校单片机原理及应用课程教学改革的探讨与实践[J].现代职业教育,2019,000(007):148-149.
  [2]龙小丽,李欣雪.以培养应用型人才为目标的《单片机原理与应用》课程教改探讨[J].电子世界,2019,000(007):55-56.
  作者简介
  韦飞腾,女(1994.1-),壮族,本科,广西现代职业技术学院,助教,研究方向:电气自动化。
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