中职学校单片机课程项目化的教学模式改革探讨
2022-06-09
一、背景
近年来，中等职业教育的办学思想发生深刻转变，"以服务为宗旨、以就业为导向"的职业教育办学方针推动中等职业教育向市场驱动转变，向就业导向转变，要求职业教育，特别是中等职业教育进一步深化教育教学改革，根据市场和社会需要，不断更新教学内容，改进教学方法。
单片机技术是硬件电路和软件编程集为一体的综合学科。对于中职学生而言，尤其是电类专业的学生，掌握了单片机的软硬件技术，不但赢得就业市场的竞争力，还将受益终生，因此中职电类相关专业普遍开设单片机的原理与实验课程。单片机虽好，关键是要使学生掌握其开发、调试的相关技能，并熟练掌握。但是中职学生在学习该门课程时，普遍感到难度很大，既要求有数字电路、模拟电路的基础知识，还要掌握单片机开发技术，又要有一定的逻辑思维能力。这对单片机相关课程的教学改革提出要求。
二、现状
1、单片机理论教学和实验教学分离。
单片机课程是电类相关专业的核心课程之一，理论知识的重要性不言而喻，但是它又是一门实践性很强的学科。传统教学方式中，教师主要注重理论知识的完整和知识结构的完备。单片机课程的开课都是从理论知识讲授开始，先讲单片机的发展历史，然后讲解单片机内部架构、指令系统、中断、计时器、外部扩展，最后才是实验学习。学生从一开始就进入复杂的原理学习，在没有单片机实践经验的情况下，所学知识难于理解。很多学生对单片机理论知识的学习如同空中楼阁，有些学生甚至根本听不懂。这样使学生还没有真正接触单片机就已经感觉学不下去了，大多半途而废。教师教的费时费心，学生兴趣也荡然无存。
2、教师自身情况
中职学校学生数量的增加，并没有使教师数量相应同比例增加。教师承担的课时量太大，教学压力过重，甚至有些教师还承担这班级管理的重任。具体到单片机这类专业性和实验性都非常强的课程，存在着精力投入不够，没有充足时间钻研单片机课程教学改革的问题。
3、评价体系
目前普遍实行的仍然是以分数的高低来评价学生学习成绩的好坏。一般采用平时成绩、实验成绩、考试成绩各占总成绩的一定比例来得到学生课程的最后得分。对有些课程来说这种方法是比较科学的，但对单片机课程而言，就会存在以下问题：
3.1某些学生成绩不低，但一旦面临实际问题时，无从入手，没有达到本课程的教学目标。
3.2某些学生成绩很低，因为理论知识和实验脱节，学生根本建立不了学习兴趣，也就无法学会单片机。
三、项目化教学特点
项目化教学即项目教学法，是师生通过共同实施一个完整的项目工作而进行的教学活动。它具有以下特点：
1.实践性：项目的主题与生产实际密切联系，学生的学习更加具有针对性和实用性。
2.自主性：提供学生根据自己的兴趣选择内容和展示形式的决策机会，学生能够自主、自由地进行学习，从而有效地促进学生创造能力的发展。
3.发展性：长期项目与阶段项目相结合，构成为实现教育目标的认知过程。
4.综合性：具有学科交叉性和综合能力的运用的特点。
5.开放性：体现在学生围绕主题所探索的方式、方法和展示、评价具有多样性和选择性。
评价特点：项目型教学的评价注重学生在项目活动中能力发展的过程，测评内容包括学生参与活动各环节的表现以及项目完成质量。
四、单片机课程项目化教学法可行性分析
针对项目化教学和单片机课程自身的特点，单片机课程项目化教学的可行性分析如下：
首先，单片机课程是理实一体课程。理论知识的掌握建立在大量丰富的实践基础上，先做再学，边学边做的项目化教学，把学习单片机变得轻松愉快，使学生能快速入门。
其次，先理论再实验的教学方法不适应学生学习。单片机技术本身就是一门多学科知识综合体，它包含硬件电路知识，软件程序设计知识，及其开发调试技术。中职学生在学习本课程之前，还未建立起这些知识综合的脉络，使学生无所适从。引入项目化的方法教学，以项目任务为中心，将理论知识融于项目任务当中，以实践问题解决为纽带，实现理论、实践，知识，技能，以及情感态度的有机整合符合学生对单片机技术的认知规律。
最后，项目化的教学方法符合生产生活实际。完成一个学习任务即完成一个单片机项目，每一个项目就是一个完整的单片机开发过程，通过项目化单片机教学能使学生在学习单片机课程时，就已经有工作实际情况的体验，贴近了未来工作需要，学以致用，为中职学生顺利进入工作现场打好基础。
五、解决对策
为提高单片机课程教学效果，培养学生解决实际问题的能力，提高单片机项目化教学的质量是教学改革的重点，应从以下几点改革：
1、针对中职学生的特点，降低理论知识难度。
目前中职学生基础知识水平不高，理论知识如果牵扯太多专业概念，会使中职学生把握不住学习重点。以"必须、够用"为原则，在理论教学中，应通过实际项目需求，把相关的理论知识分解在各个项目实验中，再依据不同的项目，把理论知识串起来讲解。这样既降低了单片机课程理论知识的起点，也把单片机课程中理论知识的难点分散。使激发了学生对单片机后续课程学习的兴趣。例如，对单片机结构的知识点讲解，可以设置七到八个项目任务，分别包含单片机的I/O、定时/计数器、中断、AD转换这些单片机内部的硬件知识。
2、针对课程特点，设计好项目内容。
首先做简单项目，即基础项目。例如设计认识单片机及其开发工具的项目。设计一个单片机能"跑"起来的最小应用系统，完成第一个项目--流水灯，让中职学生对单片机系统有一个感性认识。然后熟练掌握单片机开发使用的仿真器、编程器、下载方式方法。熟练使用单片机开发工具软件及单片机开发设计语言。这一阶段虽然还没有深入了解单片机的硬件，但是是后续单片机项目顺利实施的基础，这一阶段可以适当增加课时数。
然后设计单片机I/O口的控制的项目，即简单的设计性的项目。例如设计闪烁发光二极管的电路制作；广告灯的制作；控制直流电动机的设计这些项目。因为单片机的输入检测，输出控制是通过对其I/O的控制实现的。学生掌握了这些控制方法，也就打好了基本功。为后续项目的顺利实施打好基础。
在此基础上适当增加后续项目的难度，即复杂的设计性项目。例如，设计数字显示的的电压表项目，在此项目中设计应用单片机与AD转换芯片之间的接口与编程。设计一个防盗报警器项目，在此项目中设计应用单片机内部的中断功能实现。
每个项目以此设计单片机课程项目符合循序渐进的教学规律，实现了该课程理论与实践的完美结合。在此过程中，设计性实验项目的开设基本覆盖了单片机原理与接口技术的所有知识点，使学生牢固掌握基本理论，熟练掌握基本设计思路，综合应用基本设计方法，从而达到学以致用的根本目的。
近年来，中等职业教育的办学思想发生深刻转变，"以服务为宗旨、以就业为导向"的职业教育办学方针推动中等职业教育向市场驱动转变，向就业导向转变，要求职业教育，特别是中等职业教育进一步深化教育教学改革，根据市场和社会需要，不断更新教学内容，改进教学方法。
单片机技术是硬件电路和软件编程集为一体的综合学科。对于中职学生而言，尤其是电类专业的学生，掌握了单片机的软硬件技术，不但赢得就业市场的竞争力，还将受益终生，因此中职电类相关专业普遍开设单片机的原理与实验课程。单片机虽好，关键是要使学生掌握其开发、调试的相关技能，并熟练掌握。但是中职学生在学习该门课程时，普遍感到难度很大，既要求有数字电路、模拟电路的基础知识，还要掌握单片机开发技术，又要有一定的逻辑思维能力。这对单片机相关课程的教学改革提出要求。
二、现状
1、单片机理论教学和实验教学分离。
单片机课程是电类相关专业的核心课程之一，理论知识的重要性不言而喻，但是它又是一门实践性很强的学科。传统教学方式中，教师主要注重理论知识的完整和知识结构的完备。单片机课程的开课都是从理论知识讲授开始，先讲单片机的发展历史，然后讲解单片机内部架构、指令系统、中断、计时器、外部扩展，最后才是实验学习。学生从一开始就进入复杂的原理学习，在没有单片机实践经验的情况下，所学知识难于理解。很多学生对单片机理论知识的学习如同空中楼阁，有些学生甚至根本听不懂。这样使学生还没有真正接触单片机就已经感觉学不下去了，大多半途而废。教师教的费时费心，学生兴趣也荡然无存。
2、教师自身情况
中职学校学生数量的增加，并没有使教师数量相应同比例增加。教师承担的课时量太大，教学压力过重，甚至有些教师还承担这班级管理的重任。具体到单片机这类专业性和实验性都非常强的课程，存在着精力投入不够，没有充足时间钻研单片机课程教学改革的问题。
3、评价体系
目前普遍实行的仍然是以分数的高低来评价学生学习成绩的好坏。一般采用平时成绩、实验成绩、考试成绩各占总成绩的一定比例来得到学生课程的最后得分。对有些课程来说这种方法是比较科学的，但对单片机课程而言，就会存在以下问题：
3.1某些学生成绩不低，但一旦面临实际问题时，无从入手，没有达到本课程的教学目标。
3.2某些学生成绩很低，因为理论知识和实验脱节，学生根本建立不了学习兴趣，也就无法学会单片机。
三、项目化教学特点
项目化教学即项目教学法，是师生通过共同实施一个完整的项目工作而进行的教学活动。它具有以下特点：
1.实践性：项目的主题与生产实际密切联系，学生的学习更加具有针对性和实用性。
2.自主性：提供学生根据自己的兴趣选择内容和展示形式的决策机会，学生能够自主、自由地进行学习，从而有效地促进学生创造能力的发展。
3.发展性：长期项目与阶段项目相结合，构成为实现教育目标的认知过程。
4.综合性：具有学科交叉性和综合能力的运用的特点。
5.开放性：体现在学生围绕主题所探索的方式、方法和展示、评价具有多样性和选择性。
评价特点：项目型教学的评价注重学生在项目活动中能力发展的过程，测评内容包括学生参与活动各环节的表现以及项目完成质量。
四、单片机课程项目化教学法可行性分析
针对项目化教学和单片机课程自身的特点，单片机课程项目化教学的可行性分析如下：
首先，单片机课程是理实一体课程。理论知识的掌握建立在大量丰富的实践基础上，先做再学，边学边做的项目化教学，把学习单片机变得轻松愉快，使学生能快速入门。
其次，先理论再实验的教学方法不适应学生学习。单片机技术本身就是一门多学科知识综合体，它包含硬件电路知识，软件程序设计知识，及其开发调试技术。中职学生在学习本课程之前，还未建立起这些知识综合的脉络，使学生无所适从。引入项目化的方法教学，以项目任务为中心，将理论知识融于项目任务当中，以实践问题解决为纽带，实现理论、实践，知识，技能，以及情感态度的有机整合符合学生对单片机技术的认知规律。
最后，项目化的教学方法符合生产生活实际。完成一个学习任务即完成一个单片机项目，每一个项目就是一个完整的单片机开发过程，通过项目化单片机教学能使学生在学习单片机课程时，就已经有工作实际情况的体验，贴近了未来工作需要，学以致用，为中职学生顺利进入工作现场打好基础。
五、解决对策
为提高单片机课程教学效果，培养学生解决实际问题的能力，提高单片机项目化教学的质量是教学改革的重点，应从以下几点改革：
1、针对中职学生的特点，降低理论知识难度。
目前中职学生基础知识水平不高，理论知识如果牵扯太多专业概念，会使中职学生把握不住学习重点。以"必须、够用"为原则，在理论教学中，应通过实际项目需求，把相关的理论知识分解在各个项目实验中，再依据不同的项目，把理论知识串起来讲解。这样既降低了单片机课程理论知识的起点，也把单片机课程中理论知识的难点分散。使激发了学生对单片机后续课程学习的兴趣。例如，对单片机结构的知识点讲解，可以设置七到八个项目任务，分别包含单片机的I/O、定时/计数器、中断、AD转换这些单片机内部的硬件知识。
2、针对课程特点，设计好项目内容。
首先做简单项目，即基础项目。例如设计认识单片机及其开发工具的项目。设计一个单片机能"跑"起来的最小应用系统，完成第一个项目--流水灯，让中职学生对单片机系统有一个感性认识。然后熟练掌握单片机开发使用的仿真器、编程器、下载方式方法。熟练使用单片机开发工具软件及单片机开发设计语言。这一阶段虽然还没有深入了解单片机的硬件，但是是后续单片机项目顺利实施的基础，这一阶段可以适当增加课时数。
然后设计单片机I/O口的控制的项目，即简单的设计性的项目。例如设计闪烁发光二极管的电路制作；广告灯的制作；控制直流电动机的设计这些项目。因为单片机的输入检测，输出控制是通过对其I/O的控制实现的。学生掌握了这些控制方法，也就打好了基本功。为后续项目的顺利实施打好基础。
在此基础上适当增加后续项目的难度，即复杂的设计性项目。例如，设计数字显示的的电压表项目，在此项目中设计应用单片机与AD转换芯片之间的接口与编程。设计一个防盗报警器项目，在此项目中设计应用单片机内部的中断功能实现。
每个项目以此设计单片机课程项目符合循序渐进的教学规律，实现了该课程理论与实践的完美结合。在此过程中，设计性实验项目的开设基本覆盖了单片机原理与接口技术的所有知识点，使学生牢固掌握基本理论，熟练掌握基本设计思路，综合应用基本设计方法，从而达到学以致用的根本目的。