“单片机应用技术”课程自主探究式教学模式探索

摘要：针对目前高职类电子信息工程技术专业“单片机应用技术”课程的教学现状、教学改革的特点分析存在的问题，提出基于项目驱动下的自主探究式教学模式，讨论“单片机应用技术”课程的多元评价方式，从教学内容和教学手段上对“单片机应用技术”课程教学改革进行探索和研究，切实提高学生运用单片机解决实际问题的能力。

关键词：单片机；项目驱动；自主探究；多元评价

作者简介：陈梅（1979-），女，重庆人，乌鲁木齐市职业大学信息工程学院，讲师；李自臣（1979-），男，四川广汉人，乌鲁木齐市职业大学信息工程学院，讲师。（新疆 乌鲁木齐 830002）

基金项目：本文系乌鲁木齐职业大学教学改革项目《公司周报模式教学方式研究》（项目编号：13XJG07）的阶段性研究成果。

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）03-0134-02

“单片机应用技术”课程是高职类电子信息工程技术专业的主干课程，其内容丰富，实践性强。单片机技术广泛应用于工业自动化、智能仪器仪表、家用电器等各种设备仪器中，[1]本文在分析“单片机应用技术”课程教学现状的基础上，探讨了课程项目教学改革中存在的问题，提出基于项目驱动的自主探究式教学模式，将其应用于课程教学中，在教学中改变学生被动学习的观念，引导学生进行自主、合作、探究性的学习，促进学生能力的发展。

一、“单片机应用技术”课程教学现状

“单片机应用技术”是一门专业核心课程，是学生专业能力的重要组成部分。课程在大学二年级下学期开设，共60学时，4学分。本课程是学生先修完“电工基础”、“单片机原理”、“C语言”、“模拟电子技术基础”、“数字电子技术基础”等课程之后，学生对单片机技术的应用及如何将C语言和单片机结合起来进行电子终端设备的控制有了初步认识。课程学习中学生要了解单片机系统设计的方法，熟悉C语言的应用，理解常用单片机系统设计的控制方式、特点，具备单片机系统设计、安装和调试的初步能力。其后续课程“嵌入式系统开发”、“传感器技术”及专业实习和顶岗实习中都以它为基础。

由于单片机微电子化的工作过程，使得“单片机应用技术”课程的学习抽象，不易理解。传统的以知识点为核心的讲授方式，学生以被动学习为主，无法激发学生学习兴趣。

该课程在传统的实践教学环节上主要以知识验证性实验为主，难以提高学生运用单片机技术解决实际问题的能力。此外，该课程传统的考核方式是以平时成绩（考勤20%+作业20%=40%）+期末试卷考试（60%）=总成绩为主，这种考核方式不利于激发学生的主动性和创造性。

目前“单片机应用技术”课程教学改革主要以“项目驱动”、“案例教学”、“工学结合”等教学模式为主，突出以学生为主的项目导向、任务驱动等教学模式。但在教学改革的实际应用中，也出现了一些问题：

第一，学生的实践能力得到提高和锻炼，忽视了对理论基础进行自我学习的重要性。

第二，目前项目驱动教学的形式主要是“大项目+小任务”，教师的项目实践经验、资源和企业真实项目开发的要求存在一定差距。

第三，在项目驱动教学模式的实施过程中未能深入细致地结合自身课程特色和企业需求，完成对学生在学习方法、团队合作、创新研究方面的指导，学生自主式学习和探究的习惯也就无法养成。

第四，在具体的教学过程中，虽然进行了分组学习，但小组成员中主要是基础较好的学生在完成任务，以独立完成为主，缺乏团队合作与交流，完成的创新质量也不高，主要是仿照网络、参考书，或者将任务到一些专业论坛中请他人完成等。

二、基于项目驱动的自主探究教学模式理论

项目驱动教学（Project-Based Learning，简称PBL），是一种以学生为中心的教育方式和原则，要求学生通过一系列个人或合作完成的任务，借助他人（包括教师和学习伙伴）的帮助，利用必要的学习资料，解决现实中的问题，获取知识和技能。[2]

自主探究式教学模式建立在“以学生为中心”的教学理念上，鼓励学生自我学习、自我实现，培养学生的独立性、自主性和创造性，可以使学生的主体能动性得到充分展现，学习由“被动”变为“主动”。[3]在单片机应用技术的教学过程中，教师的角色转变为学生学习的引导者与合作探究者，其主要职责是激发学生的学习兴趣和动力，为学生提供项目驱动指导，准备信息化教学资源等。学生在教师指导下参与项目的学习完成一系列的任务时，主动探究，合作学习，有利于提高学习兴趣，促进学习动机，进而培养学习自主性。

三、项目探究式教学模式的实施要点

1.与行业、企业对职业技能型人才需求相结合，构建课程项目体系

参照电子信息工程技术专业职业岗位标准及职业能力素质要求，将课程内容依照难易程度并结合企业产品设计模式修订为八个项目进行教学（见表1）。项目设定的难度由易到难，每一个项目都对本课程的职业能力及素质要求进行训练，更贴近由新手到职业人的提升过程。

2.教学环节和教学流程的设计

每个教学项目的实施流程都以下列的工厂产品设计模式（见表2）进行，教学设计根据本专业所对应职业能力的需要及教学内容和学生特点进行，以构建不同控制要求的单片机系统为目标完成“项目”的方式进行知识与技能的重组。教师在教学中努力营造探究性学习、协同学习的环境，有利于学生专业能力的形成。在理论知识教学中采用问题引导法、启发式法、讨论等多种方式；实训环节中采用项目导向、任务驱动、案例演示、行为引导、小组协作、项目总结等形式，主要目的是激发学生的学习兴趣和培养学生的自主探究能力和团队合作能力。

整个教学实施环节以工厂产品设计为主线，项目实施的前期以基础理论为主，按照“教师导入—学生自主学习—讨论交流—知识拓展”的教学流程实施。中后期依据“理实—体化”的教学特点，按照“项目任务—小组探究—任务创新拓展—完成评价”的流程实施。

3.课程学习平台的搭建和学习资源包建设

“单片机应用技术”课程学习平台的搭建是实施项目驱动与自主探究模式的重要环节。本课程以校园精品课程网站和课程qq群空间为平台，提供了各种学习资源，支持学生作业与项目成果的与交流机制，保证了整个教学过程的顺利实施。

课程资源包依托精品课程网站为学生提供了多媒体课件资源、每个项目的基础案例演示视频、keil仿真软件、C语言学习包、工具软件包、开发板说明书等资源，课程qq群空间和课程资源包在教学实践中随着课程的进展、学生成果的与交流而不断完善。

4.建立课程项目多元评价体系

通过网络qq群平台或者校园网络课程管理平台等加大对学生学习过程的监控，把项目实训报告、小组讨论、项目设计成果、项目答辩表现、创新能力及实践操作能力等因素纳入多元评价体系中。多元化课程评价与考核包括：每个项目评价（百分制）=不同环节每个小组成员完成的任务50%+小组合作20%+其他小组互评10%+教师点评20%，最终将每个学生各个项目评价成绩求平均即为该课程的评定成绩。教师在单个项目中主要进行亮点点评和激励、表扬或启发引导为主。该评价体系确保了学生成绩评定的客观公平，杜绝了浑水摸鱼的现象，提高了学生的学习积极性。

四、教学案例

下面以本课程中项目1舞台灯（见表1）为例，介绍该教学模式的实施步骤。

1.课前准备

（1）本课程实训所需要的硬件平台是教师提前准备好的（从厂家购买），厂家已经将所需要的硬件元器件焊接在开发板上，但是都是独立的元件，根据不同的项目需求，学生自己去进行线路连接的。

（2）参照表1和表2的内容，教师要提前做好项目任务书、项目过程报告文档模板、本项目教学中需要用到的学习资源包，包括学习视频、keil软件、C语言中选择结构、循环结构、位操作函数等。

（3）将班级学生进行项目分组，3～4人一组（成员甲、乙、丙、丁），其中必须有男女生组合，便于优势互补。兼顾以宿舍为单位，便于讨论与合作完成项目的综合任务。

2.项目教学阶段

第一阶段（1课时）：教师为主导，介绍项目1舞台灯的应用背景，以点亮一个led灯为实现目标，由教师按照表2项目任务分解表六大步骤的顺序去演示如何完成相应环节需要做的工作（文档的填写、学习资源的获取、编写程序、硬件调试等）。

第二阶段（2课时）：学生为主体，根据前面教师示范的过程，完成点亮一个灯的项目实施六大步工作，这个过程大致需要1课时，此后教师展示由点亮一个灯到点亮八个灯、一个闪烁灯、两排双闪交替灯、走马灯的系统运行效果演示（代码的调整不能提前提供给学生）。这个环节主要是启发学生进行知识扩展和创新，此时教学以“学生自主探究”为主体，教师只是提出项目功能的差异，主要难点在哪里，并提示学生在学习资源包中哪里能进行编程难点知识查阅。此时学生的学习积极性得到充分的调动，教师借机分配具体的项目任务给各个小组，让学生开始进行自主探究式学习。

第三阶段（2课时）：学生领取到任务后，以小组为单位进行讨论和交流，教师听取每个小组成员甲对实现思路的描述，这个过程中，教师可以提示学生可能会遇到的问题，或者建议学生将功能实现得更好的关键点。在这个过程中对教师的要求较高，需要提前设想出很多本项目中可以实施的不同创新思路。每个小组在这个过程中成员乙可以对项目过程文档报告进行记录填写，同时成员丙进行编程和仿真。

第四阶段（2课时）：本阶段主要是在课外进行，学生需要将在上一环节没有完成的软件编程调试、文档填写任务、硬件设备连线和综合调试继续完成。这个过程中如果遇到问题，及时记录，通过qq群可以咨询教师、其他同学等。教师根据学生的问题描述，提示学生到哪里去找答案，硬件中哪里可能出现连接问题。

第五阶段（1课时）：在本阶段，由成员乙上台讲授，交流小组完成项目的情况，成员丙进行系统运行演示，成员甲回答教师和其他学生提出的问题。每个小组交流和教师点评控制在5分钟内完成，课程最后留下10分钟进行自评和互评环节。

3.注意事项

（1）教师要精心设计实训环节，提高学生自主学习、探究问题及创新的能力。

（2）教师在课程教学中要循序渐进，尊重学生的认知规律，避免急于求成。

（3）在实训环节，教师要对学生进行操作安全教育。

（4）为调动学生在项目小组中的积极性，每个学生的工作角色或创新点将在项目答辩交流中进行考评。

五、结语

通过基于项目的自主探究式教学模式的改革，学生的能力在项目驱动式教学中得到加强，教师在科研和教学过程中不断提高了自身的素质。同时本教学改革也促进了“单片机应用技术”精品课程的建设，从而更好地为社会培养单片机应用人才。随着物联网应用技术的不断兴起，电子技术的深入发展，单片机技术也将不断应用与发展，笔者会将“单片机应用技术”课程的教学改革持续推行下去。

参考文献：

[1]周冠玲，冯占英，李战.“单片机原理及应用”课程教学改革的探讨[J].中国电化教育，2012，（6）：105-107.

[2]赵永熹，黄云峰.基于项目驱动法的单片机课程体系设计[J].中国电力教育，2013，（4）：55，64.

[3]李小辉.基于元认知策略的项目驱动教学与学生自主学习能力培养[J].黑龙江生态工程职业学院学报，2011，（9）：111-112.