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1、单片机技术与应用课程教学模式的改革与实践国家级示范校电子电器应用与维修专业建设典型案例一、实施背景1.单片机技术与应用是社会发展的需要：无论是尖端科技，如军事、通信、能源、机器人、交通、航天，还是现代家用电器、工业、农业、汽车电子系统、玩具及个人信息终端等诸多领域，各行各业都离不开单片机，其使用率和普及率远远超过了其他类型的计算机。2.单片机技术与应用是相关专业群发展的需要：单片机技术的应用涉及到电子通讯技术，机电智能化等等各个领域，不同的专业。因此该课程在中职学校的电子类、电气类等专业的教学计划中有着特殊的地位。这些专业除了单独设课程外，在涉及的许多实践环节，如课程设计、工程案例、校办工厂中
2、，单片机系统都是应用最广泛的手段之一。近年来，在中技中职类学校大力推行的各种技能竞赛中，单片机电路的设计制作已成为一项重要的专业技术和技能。3.单片机技术与应用课程教学改革是专业教学发展的需要：单片机技术及应用是一门理论性和实践性都很强的课程，在重视理论教学的同时，必须重视实验实操教学。传统的教学形式单一、方法呆板，实验课一直以教师为中心，学生在规定的时间内，用统一的模式，按照指导书上规定的步骤做相同的实验。实验技术、手段相对较落后，效率不高。这种实验教学方法不利于培养学生的动手能力、创新能力和综合运用知识的能力，也不能进一步激发学生的学习兴趣和主观能动性，为了让学生更好的了解单片机的性能，更
3、好的掌握单片机的应用技术，必须对单片机技术与应用教学进行改革。二、 案例目标学生通过单片机硬件电路设计，编制软件程序，仿真调试和工程案例等实践实操过程，掌握单片机的理论知识和专业技能，同时培养学生的动手能力，创新能力和综合应用知识的能力，从而形成一套以培养学生单片机的技术应用能力的为主的教学和模式和对应的精品课程体系。三、工作思路通过对相关企业及相关专业群进行调研，结合中职学生的特点，确定课程教学内容；根据教学内容的特点，结合实验室实训设备情况，开展教学内容及教学方式的研究；根据研究反馈结果，形成初步教学方案，最终成为是有专业影响力和覆盖的精品课程。四、建设过程1.加强专业课程调研，确定专业教
4、学内容通过走访相关企业以及机电类，计算类等相关专业群的调研，了解它们对该课程的专业理论知识要求和专业技能要求，结合我们中职学生的特点，确定专业教学内容为基础知识，基本操作；综合设计实践三个部分如附图一。基础知识主要有硬件的认知、指令系统实验、C语言程序设计实验。这些课程的设置是建立在专业学生的专业基础上而设置，学生通过自己的自学和老师的讲解了解单片机的基本知识，为单片机的进一步学习打下基础。 基本实验实操安排在课堂进行，是实验教学的重点。它包括硬件接线与软件编程两部分。学生在进行实验时，首先要根据实验任务完成硬件设计、搭建主体电路，然后编写程序，最后调试。 实践环节应充分发挥学生的自主性。传统
5、的单片机教学中，实验内容通常是理论知识的验证，很少有应用理论知识去解决实际问题的综合设计性实验。综合设计与实操旨在帮助学生全面掌握所学内容，提高综合运用所学知识解决实际问题的能力。安排的内容主要是简单电子产品的设计。在进行综合设计实验时，老师只给出任务、要求和原理性说明，学生根据目的和要求，独立完成软硬件设计和调试。学生要自己分析解决实际中出现的问题，在解决问题的过程中进一步加深对单片机系统软硬件设计的理解。观察实验现象，分析实验结果，写出实验报告。 正确处理好三个部分之间的关系。基础知识、基本实验是综合型实操的基础。必要的基础知识是必不可缺少的，学生可以通过基本实验掌握单片机的基本原理。综合
6、设计型实操可以培养学生的动手能力和综合应用知识的能力，充分发挥学生的主观能动性，激发学生的学习兴趣。基本实验可安排在教学环节的前期，其目的在于在教学开始之初帮助学生熟悉单片机软硬件环境。而综合设计实操以及工程案例是为了培养学生综合运用所学知识的能力，使学生受到更为实际、更加全面的科学研究训练，没有现成的模式可循，主要利用实验后期、开放实验室结合课程设计、课外兴趣小组、电子设计大赛和工程案例进行。综合设计实操和工程案例虽然有一定难度和深度，但对学生很有吸引力，能使学生从被动应付实验变成主动实验，不仅提高了基本操作技能，也发挥了学生的学习自主性和创造性。 单片机技术与应用知识结构学习步骤教学目的基
7、础知识硬件认识掌握相关的专业基础知识指令系统实验C语言程序设计基本操作硬件连线硬件设计1、熟悉单片机的环境2、掌握单片机的基本原理搭建电路软件编程编写程序调试硬件设计实践教师布置任务1、培养学生综合运用能力2、增强学生的实际运用能力学生编写程序调试、解决实际问题分析结果、写实验总报告附图一2.根据学生的实际情况，精选实验实操内容单片机的构成芯片都不尽相同，根据单片机的芯片共有特点，将实操内容分为主控模块、电源模块、显示模块、指令模块、ADC/DAC模块、继电器模块、交直流电机控制模块和步进电机控制模块、传感器模块等基本单元模块实训，综合实训。如附图二。基础实训单元模块综合应用模块主控模块电子广
8、告牌电源模块二级菜单液晶显示应用显示模块交直流电机控制指令模块步进电机控制ADC/DAC模块数模转换应用继电器模块机械手应用交直流电机控制模块步进电机控制模块传感器模块通过对单片机对单个内容的强化理解后，逐步向综合应用实操和创新实操类型发展，增强学生的参与意识，提高学生的动手能力，增加以设计性、系统性为主的实验内容。单片机实验既要进行硬件接线，又要编写程序，且程序的准确编写是实验成功的前提条件；有些实验，学生要在有限的时间内完成任务是不容易的。因此，编写实验指导书和指导性教材时，要精心设计，对程序比较复杂的实验，给出部分的程序，并将其中的关键语句删去或是用错误的语句来取代，由学生去完善。这样可
9、以缩短学生编写程序的时间，又能使学生掌握其中的关键。重视思考分析题的设计，使学生通过完成思考分析题，拓宽知识面、提高分析问题和解决问题的能力。3.结合实验实训情况，改进实验实操教学方法方法 （1）强化学生实验预习. 实验预习是提高实验效果的一个重要环节。在每次实验完成后，就布置下一个实验的内容，并在上实验课时通过提问、检查预习报告等形式进行检查。学生通过自编教材预习新课，并听了教师的讲授之后，在做实验时就能做到心中有数，实验操作的过程也比较容易实现，还能提出一些问题与指导教师探讨，效果较好。 （2）启发式教学 在实验实操过程中，积极对学生进行引导，最大限度地调动和发挥学生在实验中的主体作用。对
10、学生在实验过程中提出的问题，不做正面的回答，而是围绕问题引导学生积极地对待实验中出现的问题，并自己动手独立解决问题。将传统的以教师和课堂教学为主的教学模式，逐步演变成基础实验以教师为主导，综合实操教师与学生并重，创新实验以学生为主的多种形式。鼓励学生结合实际自己立项，独立完成项目。在实验过程中启发学生寻找解决方法，就能训练学生遇到问题（提出问题）寻找方法（分析问题）解决问题的方法和技巧，培养独立工作能力，使实验更具有实践性和实用性。同时根据学生的问题和解决方法进行总结，形成一套行之有效的启发式教学模式。（3） 通过多种渠道实现实操教学 教学过程中要与学生的实践活动紧密结合，通过课堂实践教学、课
11、外科研训练实践、电子设计竞赛等多种渠道实现真正的创新型实践教学。利用课程设计进行系统设计级综合实验，使学生将各章学到的知识进行综合归纳，提高学生对单片机应用系统的认识和应用水平。通过各种实践环节，增加实践的可行性内容，保证形成的教学资源更具有实用性和可持续性。（4）鼓励学生利用课外时间接单进行来样来料加工电子产品 开办家庭式工厂是由教师组织学生利用课余时间开展的教学活动，它是对课堂教学的补充和完善，是学生独立思考、亲自动手的实操环节，也是解决学时少与内容多这一矛盾的重要手段。基础好的同学得到了施展才能的机会，可以产生一定的经济效益，写出很好的电子产品制造报告，一般同学也会感到有压力，增强了动手
12、实操的自觉性。通过该方式增加学生成就感的同时，也逐步探索中职“以室养室”实验实训方式。（5） 规范实验报告，改革考核模式 针对中职学校学生的实际情况，实验实操完成后，要求学生按规范写出实验报告。实验报告的规范完成，是实验效果的综合反映。 教师根据各章节模块的内容重点编制出相应的题纲思路，编出各种习题、练习和报告格式给学生去做，强化巩固所学的技能。并且可以通过学生的实验报告，完善指导教材内容和实训方案。改革考核模式，从理论和实践两方面进行，重点考核和评价学生的实际应用和创新能力。考试成绩采用百分制：期末考试占30%、平时成绩（作业、答疑、课堂提问）占10%、实验占30%，实操占30%，加大实验成
13、绩在整个课程成绩的比重，以促进学生应用创新能力的培养与提高。若实验成绩不合格，则取消其笔试资格。实验成绩的评定方法为：预习报告占10%，硬件电路连接占25%，软件设计占25%，系统调试占25%，实验报告占15%。另外，对实验中出现的问题，根据解决的情况可奖励050分（百分制）。 五、示范和贡献1.充分利用多媒体载体，建立网上虚拟实验室，形成资源共享。充分运用现代信息技术手段辅助实验教学，结合实验项目的内容和教学大纲的要求，将相应的实验原理、实验步骤、实验设备和仪器、实验所用到的芯片工作原理和外形通过多媒体技术设计制作出将文字、图形、图像、声音、视频、动画等集于一体的多媒体虚拟实验软件。形象逼真
14、地将相关的实验内容展现在学生面前，产生动静结合的画面和智能性启发诱导功能，使学生身临其境，直接去感受、体验，便于学生进一步巩固课堂上所学的基础理论，同时了解实验基本技能，使学生在较短的时间内获得较多的信息量，为教学提供高效、交互、实时的操作环境和良好的服务。大大提高了实验教学效率，保证了实验实操教学效果。 同时让该课程资源具有引领性和示范性，增强专业群建设的影响力和专业群引导的规范性。2.加强课程内容建设，形成精品课程示范为了进一步加强单片机技术与应用的应用，在专业课程设计中融入单片机应用内容，使之成为专业课程设计的重要组成部分，从而使学生通过专业课程设计获得综合培养和锻炼，具备单片机应用系统
15、的设计、开发能力。学生通过对学生的实训，完善教学内容，规范实训标准，形成精品课程。六、保障措施1.具有良好的专业教师和兼职教师队伍2.具有完备的实验实训条件3.具有严格的管理制度4.具有实有的课程体系建设结构和验收标准5.具有充裕的建设经费保障6.具有丰富的建设资源七、体会与反思通过对单片机技术与应用课程教学改革的探索，这种教学变革能够提高学生的创新能力和综合素质，激发学生的学习积极性、主动性；使学生能够学到更多的知识，实际操作能力也得到了一定程度的提高。此外还能使学生更加热爱科技技能，同时对稳定学校的教学生活秩序大有益处，从而提高学校的知名度，创出学校独特的课程，为学校取得社会效益做出贡献！ 为同类专业的发展具有引领性，是专业群建设的重要基础课程，同时我们还要看到单片机技术与应用这门课程建设中，实验实操是单片机教学改革的一项长期而复杂的任务。我们只有立足单片机实验实操教学的实际，逐步深入，取长补短，推陈出新，才能建立起一套完整的实验教学体系和新的具备更新体系，新的教学方法才能日趋完善，也才能真正达到通过教材可以自学，通过学习可以和实际操作零距离的对接，只有这样，才能达到职教学目的，才能为社会和专业培养一批具有紧跟时代的专业人才。
