摘要：本文针对传统教学中重理论轻实践，学生普遍感觉抽象难懂，更缺乏单片机的实际应用能力和系统开发能力等问题，提出并尝试了《单片机原理及接口技术》课程“教、学、做”一体化教学模式。实践证明，一体化教学极大地激发了学生的学习兴趣，促进了学生创新能力的发展，为学生实现零距离就业打下了良好的基础。
关键词：湖南科技大学学报,单片机,教学做一体化,实践教学
《单片机原理及接口技术》是高校电气类专业的一门专业必修课，具有很强的实践性。该课程的教学目的不仅要求学生掌握单片机的结构原理和汇编语言源程序的编写，更重要的是培养学生单片机的实际应用能力和系统综合开发能力。传统的教学模式是以教师为中心，以教科书为依据。教学内容上基本都是单片机的基本概念、硬件结构、指令系统、汇编语言、中断系统、定时/计数器、串行口、存储器的扩展、人机接口以及应用系统设计。学生在学习专业理论知识时，由于对单片机内部结构不了解，缺乏必要的感性认识，对抽象的理论知识只能死记硬背。学生在理论知识学习结束后仍然不了解单片机开发的完整过程，甚至不清楚编程器和仿真器的概念，很难做到对系统的深入理解和充分掌握。理论教学与实践教学相分离，造成学生的专业兴趣得不到激发，学习积极性难以调动，结果是越学越乏味，从而产生厌学情绪。为了提高学生的学习积极性，提升学生的综合应用及系统开发能力，我院在机电类专业的《单片机原理及接口技术》课程教学上尝试了“教、学、做”一体化教学模式的研究与实践，取得了较好的效果。
一、教、学、做一体化教学模式特点
“教、学、做”一体化教学是指在同一空间和时间内同步进行的教学，理论和实践交替进行，直观和抽象交错出现，没有固定的先实后理或先理后实顺序，而是教师的教和学生的学有机结合，边教边做，边学边做，这就是“教、学、做”一体化概念。一体化教学符合学生的认知规律，能够把复杂的知识直观化，项目化。这种教学模式可使理论知识的学习与实际操作的训练紧密结合，使教学内容更具有针对性，使学生真正做到知行合一。“教、学、做”一体化教学模式可以较好地激发学生的学习兴趣，增强学生的动手能力，同时也使教学内容更具有针对性，使学生真正做到知行合一，对于学生零距离就业有极大的好处。“教、学、做”一体化教学方法具有以下特点：①实践性。在真实或仿真的环境下利用实物、模型或仿真视频，在“做”的过程中“教”，在“做”的过程中“学”，整个过程在实践中进行。②实用性。教学做一体化教学内容可根据职业岗位能力需求设定，即学即用。③自主性。学生能自主、自由地学习，激发了学生的学习兴趣，促进了学生自主创新能力的发展。④注重综合素质的培养。在教学实施过程中，可以最大限度地培养学生的思维能力、观察能力和动手能力，同时形成良好的职业素养。
二、“教、学、做”一体化教学模式实施方案
1.以项目为载体，以实训为手段，融“教、学、做”为一体。将项目驱动法引入单片机教学，就是要结合具体项目，把所要讲授的各项理论知识和实践技能按由浅入深、现学现用的原则分解到一个个具有明确应用目标的任务中。让学生在理论知识的学习中，时刻联系自己的项目所需要的知识点，学习的目的性更加明确，学习更加积极主动。教师选择项目要以理论知识为依据，注重实用性、创新性和前瞻性，既能进一步巩固理论知识，又能训练学生的实践操作，增强学生解决实际问题的能力。引导学生掌握提出问题、分析问题和解决问题的方法，最终让学生通过自己的努力和教师的指导，完成任务。在传统的单片机实验室即可进行单片机项目教学，还可以构建基于Proteus和Keil软件的虚拟单片机实验室，不需额外增加大量的硬件设备。项目教学可分以下几个环节：①分配任务，收集资料阶段。在学期初始，将项目的难易等级分为A、B、C三级，保证每个学生都能真正参与到项目中，并有所收获，如银行自动取款机、交通灯、电子万年等。学生可根据自己的能力差异和兴趣爱好，加入不同等级的项目团队，并到任课老师处填写项目任务书，领取项目。学生根据领取的项目查阅相关资料，选取合适的单片机型号和相关外围部件。如智能交通灯，硬件包括单片机、发光二极管、数码管或液晶显示器等，选择硬件材料考虑的诸多因素由学生自行解决。②硬件电路搭建。整个项目进程要求学生本着“先硬后软”的思想，先搭建硬件电路图。根据普通教材的教学内容安排，第二章将讲授单片机的内部结构、外部引脚以及构成小型控制系统的设计方法。这一时期引导学生进行硬件电路搭建。③软件编程。当教材内容进入汇编语言指令和编程阶段，具体的软件指令被学生熟知并应用。项目组应进行相应的主功能程序设计。之后是中断、定时计数等内容，再进行相应的辅助功能程序设计。随后进入软件编程。④完成设计进行虚拟仿真。虚拟仿真阶段要利用Proteus和Keil两个仿真软件。在硬件与软件设计过程结束后，先用Proteus软件画出项目原理图，再用Keil C51编写项目驱动源程序并进行编译，产生一个扩展名为.hex的可执行文件。最后把该可执行文件嵌入Proteus软件中的虚拟单片机中去，学生就可以进行仿真调试，从而形成一个基于Proteus和Keil的虚拟单片机实验室。⑤实验室软硬件调试验证。最后重要环节是在实验室进行软硬件调试验证。根据Proteus软件仿真通过的项目电路，在单片机实验箱或实验平台上进行实物连接，并利用下载器或仿真器验证器件功能。若出现故障，小组讨论、查找并排除。实际操作使学生熟悉各种器件的规格、型号及性能，并提高了学生的动手能力。
2.利用课程设计，进一步提高学生的系统开发能力和综合应用能力。课程设计是一种课程形式，也是一种教学方法，其基本教学目的是加深学生对课程基础理论和基本知识的理解与掌握，培养学生综合运用基础理论和技能分析与解决实际问题的实践能力以及勇于探索的创新精神。课程设计内容的设立应与时俱进，注重先进性和开放性，并与学科的前沿技术相结合。突出学生的自主性、主动性，激发学生的创新意识，注重学生设计能力的培养和工程能力的训练。在课程设计的综合性、设计性环节给予学生更多的选择。选题没有固定的要求，只是给出一些提示，学生可以根据自己的设想进行硬件选择、软件设计，达到自己的设计目标。极大地发挥了学生的主观能动性和创新性。 3.以电子设计竞赛为契机开设第二课堂。为了培养学生独立工作能力和实践能力，在人力、物力上积极支持学生开展课外科技活动。实验室开放是开设第二课堂的前提条件。将学校现有的实验室在管理制度上开放，为学生自主实验提供场所及设备。第二课堂的开设以学生的兴趣为出发点，以电子设计竞赛为目标，将第二课堂分为日常活动及竞赛准备两种。日常活动鼓励学生自主设计一些小发明小制作，自行制作印刷电路板。引导学生申请大学生创新项目(UIT)立项，自己找方向、写材料、定方案、开展项目研究。鼓励学生积极参与各种电子设计竞赛，提高创新能力。电子设计竞赛准备阶段要专门抽调教师进行专业指导，以减少学生的盲目性，提高学生的体系化、目标化及竞赛能力，在赛前还组织了参赛队员的集训。
4.与企业建立紧密合作关系，共建实习基地。建设校内生产性实训基地，由学校提供场地和管理，企业提供设备、技术和师资支持，以企业为主组织实训，构建校企联盟，实现学校培养目标与企业需求对接，全面提高学生综合技术应用能力。对某些小型产品，可以带到学校进行组装，既加强学生应用技能的培养，又可为学生勤工俭学创造条件。此外，学院在师资选择方面，突破传统的全职教师模式，广纳社会精英，积极引进企业有经验的“双师型”教师，现任课教师中“双师型”教师已超过20%。单片机原理及应用课程就聘请了某研究所的高级工程师来承担，不仅传授给学生许多实用知识与实践技能，还帮、带、教出了一批中青年教师，极大地提升了这些专职教师的专业技术能力。
5.通过“预就业”，使学生提前进入生产现场。“预就业”培养模式是一种与就业相结合，校企联合培养的开放式教育模式。近年来，学院与山西本省及一些外省企业建立了广泛的合作关系。学生前两年半在学校学习基础课、专业基础课及部分专业课，从第六学期以“预就业”的形式分批进入用人单位，边学习边实习，同时接受学校教师的网上授课与考查。学校的专业课教师借助网络平台，给“预就业”学生提供专业学习指导与考核。经过几年的摸索与实践，现已形成一种较为成熟的培养模式，并且与众多企业建立了紧密合作关系。目前，我院毕业生除了在山西省的企业广泛就业，还有很多学生进人到上海、北京、江苏、内蒙古等多家大型企业。
三、建立综合评价机制
在“教、学、做”一体化教学模式下，需改变传统考核方式，建立综合评价机制，构建能力评价体系。对学生的考核，从注重分数转变成注重能力。期末总成绩由理论考试成绩、实验实训成绩、项目设计完成情况成绩等几个方面共同组成。理论考核仍采用试卷考试形式，但考试内容应体现以能力为本的理念，题型以灵活的选择、判断题为主。不同的实训内容制订不同的考核评价方案。实验实训考核在实训内容的基础之上模仿企业的真实情况进行模拟情景练习，注重过程，按步骤打分。项目设计及完成情况重在除考核个人能力和团队协作能力。
四、结论
“教、学、做”一体化教学模式符合学生的认知规律，能够把复杂的知识直观化、项目化。实践证明，近几年在学校开展项目教学法、第二课堂，改革课程设计的内容和形式，融“教、学、做”三个环节为一体，不仅极大地激发了学生的学习兴趣，缩短了理论教学与实际应用之间的差距，同时也提高学生的综合应用能力和单片机系统开发能力，为学生实现零距离就业创造了良好的条件。
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基金项目：太原科技大学教学研究项目(X2012029)
作者简介：张翠英(1971-)，女，太原科技大学化学与生物工程学院副教授，硕士。
