基于学习视角的高职单片机课程教学方法探寻
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1672-5727（2012）01-0114-02
单片机课程的知识特点决定了在单片机的课程学习过程中，不仅要适当地记忆部分重要知识点，还要能够熟练地掌握相关开发软件的操作技能。高职学生往往在学习的主动性和抽象思维能力上相对较弱，因此，单片机课程学习的难度就成为不少学生学习的重要障碍。在我院的单片机精品课程建设实践中，笔者有以下几点体会。
思维方式的探索
在单片机的理论知识教学中，对于单片机的引脚结构、存储器结构等知识的记忆是必需的。无论是在后续知识的学习理解，还是在单片机应用系统的实际开发应用过程中，这些知识都是非常重要的。在这部分知识的学习中，学生由于刚刚开始接触单片机，记忆知识点过多往往是学生觉得学习困难的重要原因。
形象思维的探索 在教学实践中，充分发挥形象思维的作用，将理论知识图形化，无论是对于学生的理解还是记忆都会起到良好的教学效果。在课程建设中，我们将本部分知识点归纳成三个大图：单片机引脚结构图、程序存储器结构图及数据存储器结构图。在教学实践中，这种做法不仅让学生更好地把握住了知识要点，也达到了更好的记忆效果。同时，为了加强学生对单片机结构图的理解，我们专门对数据存储器结构图进行了细化，见图1。单片机内部结构与引脚部分的知识尽量围绕这三幅图展开教学，客观上降低了学生的学习难度。
发散思维的探索 在单片机的教学实践中，部分知识点的记忆比较困难。许多需要记忆的内容都是一些表面上看来没有关联的英文单词缩写，这对于初学单片机的学生来说，无疑增加了困难。具体而言，比如，在单片机P3口第二功能中，对于P3.0到P3.7的RXD、TXD、INT0、INT1、T0、T1、WR、RD这8个引脚功能的知识点掌握中，采用情境化的讲生活故事的方式，学生记忆效果十分明显。结合单片机引脚功能的简图（见图2）我们设计了如下故事：由于你没有汽车，所以，收到（RXD的首字母R理解为receive）别人给你的车，然后你发车出去（TXD的首字母T理解为transfer），由于你不会开车，所以路上熄火2次（INT0、INT1），浪费了2次时间（T0、T1），遇到交警被写了（WR）罚单，自己走上去看了一下罚单（RD）。通过这个小小的故事，不仅让学生快速记住了P3口的第二功能，还活跃了课堂气氛，提高了学生学习兴趣。
实践教学工具的探索
单片机是一门实践性非常强的课程，其课程的实践教学非常重要。在传统单片机课程的实践教学中，往往较多地采用了实验箱。实验箱集成了数十个实验，且单个实验的设备成本很低。但它的缺陷是：一旦实验箱发生故障，维修起来非常麻烦，对于大多数高职院校学生而言，过多的实验集成在一起，反而妨碍理解基本的实验电路。针对目前学生自己配置计算机比较普遍的情况，采用给学生配置开发板，结合计算机仿真实验，将实验室“搬进”学生宿舍，收到了良好的效果。
开发板的应用探索 在教学实践中，我们的单片机选用了某公司生产的STC89C51系列单片机。该款单片机的程序下载可以直接通过串口在线编程，不需要专门的编程器。因此，只要将单片机开发板发给学生，学生就可以课后在宿舍或者教室自己做实验，将实验室搬进学生宿舍，可使学生的实验与实践得到保障。学生在领取开发板以后，往往将开发板看成是自己的物品，特别注重对于开发板的保护。一般开发板成本都在200元以内，电路也相对传统的实验箱简单很多，多数学生在指导教师的帮助下，能够理解电路板上的电路，一旦发生故障，教师检查、维修比较方便，即使偶尔出现损坏，成本也不是很高。部分家庭条件比较好的学生，甚至自己愿意买下开发板。
独立实验板的应用探索 在单片机开发相关的Proteus等软件、电路焊接与调试等技能的训练中，我们采用了独立实验板的教学方式，见图3。在教学实践中，从实验演示到学生设计电路板，再到安装调试的过程，均采用从开发板上拆解下来的某一个具体的实验，同时，再通过学生按照要求采取部分变化与改进的方式，在教学实践中取得了良好的效果。
软件仿真应用探索 Proteus和MULTISIM软件均具有单片机仿真功能，有些高职院校编写的教材中，甚至比较系统地设计出了基于Proteus软件的实验。的确，仿真软件的使用对于单片机课程的教学，不仅可以大大提高实验效率，不存在实验耗材的损耗，而且能够有利于学生理解相关电路，同时，对于学生训练单片机开发过程中需要使用的KEIL等软件也有一定的好处。但在应用中，需要注意的是，仿真的内容毕竟与实际产品有一定的距离，因此，在教学中，仿真环境与实际产品的差异需要特别注意强调。
项目实践中的任务驱动探索
在单片机课程的实践教学中，项目化的任务驱动教学效果良好。在实践教学中，我们在项目任务说明材料、仿真效果图解读、原理分析后，要求学生对已完成的项目进行改进，并设计出PCB图，在电路板上调试，完成项目报告的方式，使学生较好地理解单片机应用系统的开发流程。具体教学流程见图4。
在理论知识教学中，由于单片机课程知识体系逻辑性强，为促进学生对于必要的知识点的掌握，保障实践教学的良好效果，结合课程考核方式的改革，采用分单元测验的方法，并作为主要的平时成绩记入总成绩的方式，在实践教学中取得了良好的效果。
教学目标分层次的探索
高职学生的个体差异比较大，即便是在本科院校单片机的教学实践中，也不能保证所有学生都能够达到一个比较高的水平。同时，在实际的单片机应用系统的生产、开发、应用过程中，也不是要求所有技术人员都具有同样的水平。因此，在单片机课程教学中，尝试分层次教学能够更好地实现因材施教。这一点与英语、数学等基础学科分级教学的实践是有相似之处的。在教学实践中，我们将教学目标定位为三个层次：了解与认识、理解与应用、应用与开发。能够在企业技术人员的指导下，做一些辅助性的工作；能够在企业已有产品的基础上，根据需要作适当改进，实现新功能；结合兴趣小组，大学生创新项目等，培养能够根据实际生产需要设计应用系统的人才是针对三个层次的具体要求。
总之，在单片机的教学实践中，要根据学生的客观实际情况，结合单片机应用系统的发展状况和相应的实验、实训条件，灵活地采用教学方式，最大限度地实现因材施教的目标。
