對於工作過程導向的高職《單片機技術》課程改革與實踐

論文類別:教育學論文 > 職業教育論文
論文作者: 張曉峰
上傳時間:2012/8/13 10:41:00

  論文摘要:分析了目前高職單片機課程教學存在的主要問題,提出了基於工作過程導向的“項目引領、任務驱動”教學模式改革措施,重點闡述了在任務實施過程中的做什麽、怎麽做、跟我做(我來做)、跟我學、比比看、歸歸類等具體步驟。實踐表明,教學模式改革後學生的學習效果明显提高,崗位應用能力明顯增強。
  論文關鍵词:單片機,工作過程導向,項目引領、任務驅動
  
  一、引言
   《單片机技術》是一門工科機電、电氣類專業重要的專业基礎課,也是電子信息類專業的核心課。作為一名多年從事該課程教學的專任教師在與同行們的交流過程中深知目前國內高職院校的單片機課程教學還存在不少問題,學生學習效果還不夠理想。總結其原因主要有以下幾個方面:
   (一)理論与實際應用脫節。教師以課堂理論講授為主,軟硬件介紹分割,涉及到對理論的驗證時要等到實驗課上才能進行,動腦與動手脫节。有限次數的實驗也只是局限於實驗箱上提供的幾個固定題目,實驗箱上元件紛繁复雜,學生根本無法弄清各實驗内容的具體電路,只能按給定的硬件接幾根線和按參考書事先編好的程序打字輸入,經软件編譯,通電、下載似乎也就完成了實驗。顯然,这種膚淺的驗證性實驗導致学生根本無法了解單片機開發應用的工程問題,使得學生在構建實際的單片機應用系統時缺乏系統化、整體性的設計思路,簡言之,就是單片机學完了並不會應用。
  (二)理論讲授過多,缺乏綜合性、開發性的實踐項目訓练。高職學生本身邏辑思維要弱於形象思維,理論講解時學生始終處於被動學习狀態。動手機會少,不能真正参與到學習活動中,使學生感覺理論枯燥乏味,導致了他們的創造性、主動性不能充分發揮,使課程教學容易陷入教師難教、學生難學的尷尬境地。
  (三)軟件開發采用抽象難懂的匯編語言。匯編語言對硬件結構依賴大,通用性和可移植性差,要自己控制程序的跳转和流程,復雜程序難以调試,並且在初學時就要掌握很多如寄存器分布、尋址方式等難於理解的概念。匯編語言的入門困難和可學性差,致使學生學得吃力,老師教得幸苦,效果還不理想。而在實際單片機应用系統中廣泛使用的是C語言,匯編語言已很少應用。
  (四)考核方式不夠合理。對於單片機课程的考核一般采用閉卷考試或闭卷考試與實驗成績相結合的方式。閉卷考試的試題一般客觀性較強,而課程本身概念抽象,要求有硬件理論基礎,軟件又不能脫離開發環境。傳統的考试形式在一定程度上只能考查學生對某些知識點的記憶能力,例如背若幹指令、說明幾個元件的作用、編一段簡單的程序,無法靈活地考查學生實際分析问題與解決問題的能力,很可能導致高分低能。
  (五)課程本身難度較大。課程涉及計算機技術和電子技術等多方面內容,應用系統電路復雜,接口芯片多,元器件多,需要软件與硬件的有機結合,也導致了本身偏軟或偏硬方向的同學不能取得良好的學習效果。
  經過近兩年國家示範性高職院校的課程改革、探索與实踐,基於工作過程导向的項目引領、任務驅動課程教学模式成功應用於單片機技術課程教學,取得了良好效果。主要做法是:按企業相關職業崗位工作能力需求將課程内容重構為若幹個典型項目,各項目又根據功能和要求分解為若幹任務。“項目引領”使學生明確學習目標,知道自己要做什麽,“任務驅動”使學生知道怎麽做。教師圍繞具體的實際項目組織和開展教學活動,學生帶著任務邊学邊做,直接參與項目實施的全過程。通過教師引导、自己探究、小組合作、講解討論、總結提高等多種形式完成從理論知識到職業能力的轉化。
  二、基於工作過程導向的高職單片机技術課程改革依據
  高職教育是以就業為導向的職業教育,總體培養目標是第一線的“高素質技能型人才”。課程改革的目標與培養目標定位應當是吻合的,改革的方向是要體現職业能力、就業能力和創業能力培養,尽量縮短學校教育與就業需求之間的距離,為學生畢業後直接上崗做好準備。
  (一)基於工作過程導向的課程改革是近年來國際職業教育課程發展的重要方向。以工作任務为中心來組織教學內容和教學過程,使學生在完成具體工作任務的實踐活動中獲取知識和技能,“教學做”一體化,同時能有效地建立課堂和社會生產的聯系,能有效地提高學生的多種能力,為學生今後的職業生涯奠定堅實基礎。
  (二)項目教學是工作過程導向課程的典型表現形式。基於工作过程的“項目引領、任務驅動”教學模式,體現了以就業為導向,以上崗為目標,以學生為主體,以教師為主導,以作品为載體,以行動過程為途徑,以學生的能力培養為目標的全新職業教育理念,讓素質、職業能力、崗位技術三者緊密結合,學生與企業“無縫”對接。
  (三)任務驅動教学符合建構主義學習理論。建構主義學習理論認為,學生的學習活動應該與任務或問题相結合,以探索問題来引導和維持學習者学習的興趣和動機。任务驅動教學能使教師的教學和學生的學習圍繞一個目標,能有效培養學生的自學能力和獨立分析問題和解决問題的能力。通過“任務”實现過程能充分展現單片機技術的實用性和趣味性,激發学生的學習熱情,讓學習的過程是一個不斷體驗成就感的過程,使學生從“要我學”轉變為“我要學”。
  三、基於工作過程導向的高職單片機技術課程的實施過程
  基於工作過程導向的單片機技術課程實施的前題是做好项目準備。課程組要與企業專家共同分析單片機技術相关崗位的工作過程與工作任務,明確單片機技術課程對應的職業崗位能力,以工作崗位提取的典型真實產品作為載體,將傳统課程體系中的知識、技能、素質內容由易到難序化為若幹個教學項目,再將項目實施步驟分解成若幹子任務。我們将課程內容序化為LED彩灯控制與制作、抽獎器設計、數碼管電子鐘設計、LED點陣屏設計、交通燈遠程控制、智能小車控制、數字電壓表设計、LCD多功能電子萬年歷制作等8個項目,又將每一項目分解成2~5個工作任務。各項目的任務內容在授課順序上符合前後知識的连貫性,前面的內容應為后面的做準備,後面的內容在不断註入新知識的同時,也應該對前面學過的知識與技能進行適當的重復和鞏固。教學實施前教師還應做好另外兩種準備:一是角色轉換準備。教師要重新定位自我,由傳統的“主導”地位變為促進學生學習、引導学生成功的“輔助”地位;二是硬件条件及教學資源準備。應准備好一體化的教學环境,不再明確區分理論與實踐教学內容。下面以“交通灯遠程控制”項目中的“模擬交通燈控制”任務為例說明任務驅動教學的具體組織與實施步驟:
  (一)做什麽—提出任務(教師布置任務),让學生明確任務內容及要求。要求系統上電後,東西南北十字路口的交通燈按正常規律变化,若按K1鍵(特殊情況)南北方向綠燈放行15S,若按K2鍵(緊急情況),两個方向均為紅燈禁行20S,緊急情況優先於特殊情況,時間到时自動返回正常狀態。本任务具有一定的綜合性和实踐性,讓學生既能学到新知識(中斷)又能復習舊知识(按鍵、定時);同時也具有一定的趣味性和創新性,有利于學生發揮潛能。要围繞項目的工作過程進行任務設計,並且符合学生認知規律,不應過易或過難,當實在不便於分解時也可以設置相關任務加以過渡。換言之,任務不一定要求绝對是真實的,只要能達到知識和技能提高的目的,模擬任務也可以。 免費論文下載中心 http://www.hi138.com   (二)怎麽做—分析任務(學生分析/教師指導)。在明確任務之後,讓學生對任務進一步加以分析,進行任務所需的資料、材料等的準備,由組長組織讨論實施步驟並對人員進行分工。要求學生畫出系統框圖(設计系統電路)以及試著繪制程序流程圖,讓學生動筆和獨立思考,並要求學生寫出幾條主要语句(函數)。學生根據自己的知識积累設計硬件電路或參考并讀懂教材中已有電路原理,自己確定哪些地方不夠熟悉以及該部分涉及的是新知識還是舊內容,對於新知識則要主動學習,若是舊內容則應復习鞏固。教師要進行必要的提示並對学生出現的錯誤及時加以修正。當然,對於新知识或一些有難度的“任務”,教師也可以事先演示(示範)出最終的效果,讓學生有直觀的體驗,並講解或提示任務實現過程的要點、難點與步驟,降低任务難度,增加他們完成任務的信心。
  (三)跟我做(我來做)—任務實施(共同完成任務)。前幾個任務需要教師带領學生完成(跟我做),後面的任務盡量由學生獨立完成(我來做)。自然班學生自由組合,每兩人為一組,軟硬件訓練互補,即一個侧重於完成硬件設計制作,另一個側重於完成軟件調試與聯调,下次任務兩人交換角色。考虑到教學進度、學生學習的循序漸進性和現有的知識結構,教師在資料中對於多数任務應給出部分或全部參考電路与程序,然後指導學生在模擬仿真軟件keil上編輯、編譯程序,用Proteus繪制電路原理圖,先在Proteus中仿真通过,再將目標文件下載到實際制作的單片機系统中。接上電源,觀察按下K1鍵交通燈是否實現南北方向放行,再按下K2鍵是否全為紅燈。
  (四)跟我學—任务總結(新知識總結與講授)。要求学生根據前面觀察到的現象、找出的變化規律进行深層次的分析、思考、討論及交流,總結新的知識點。例如,設想一下同時按K1與K2會發生什麽現象,將中斷触發方式設置為低電平有效又会怎樣,這些都可以實踐一下。觀察現象並找出變化規律是培養學生發現問題、解決問題的重要環節。由於課程本身的难度特點,教師的講授環節必不可少。教師在學生基本明白了任務當中的现象與對應的知識內容後,要結合硬件實物電路或虛擬软件深入分析講解新知識內容,讓學生的知識與技能不斷地提高。
  (五)比比看—任務考核(任务評價)。任務驅動教學法归屬為行動導向式教學,學生學习效果的考核評價應重點關註任務的完成過程和完成效果,讓學生明確工作過程的每一個環節應該做什麽。教師要將過程考核作為激發學生學習積極性和主動性的一項有力措施。每個任務結束前,現場檢查各小組的任務作品,任务考核時各小組成員也要參與其中,自評、互評與師評各占一定比例。教師要及時表揚出色完成任務和有創新的小組,在平時成績中給他們加分鼓勵。要設計好過程評價表,對工作態度、質量、速度、協作、文明規範(5S)、安全、記錄等方面均應有所體現,重在促進學生工作技能、個人素質的全面提高。對一次課不能完成的任務,應限定日期完成。建議課程以過程考核為主(占60%),期末理論考試與技能項目抽簽操作考核為輔(各占20%)的方式考核。
  (六)归歸類—任務文檔整理(技術報告)。一個完整的項目不僅僅包括電路硬件、程序软件,還有很多其他技術文件,如可行性論證報告、項目說明書等,學生的文字組織與文檔整理能力非常有必要訓練。每個任務完成後,都要求學生寫出完整的任務訓練報告,主要包括任務要求、任務分析、任務電路、任務程序、任務總結等。要求规範繪制電路圖,寫出符合編程規範的C51代碼並加上必要的註釋。
  任務驅動教学要求教師不斷地在方法上进行引導,使學生把時間和精力主要花在動手探索和分析討论上。由於基礎不一,理解能力有高有低,有些學生可能跟不上教學進度,对此,要及時進行課堂小結和知識點的回顧,並且要在实驗室開放時或業余时間加以單獨輔導,使學習能力和動手能力差的學生跟上教學進度。
  四、結论
  實踐表明,采用基於工作過程的“項目引領、任務驅動”教学模式,以C51語言作為軟件平臺,以過程考核為主的考核方式,使單片機技術課程的學習氣氛發生了很大變化,学生的主體意識、協作精神明显增強,職業能力和創造性得到了很好的發展,教學質量明顯提高。 免費論文下载中心 http://www.hi138.com
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