以产品为教学载体设计单片机课程学习情境探究

徐江海 王海燕

（淮安信息职业技术学院，江苏 淮安 223003）

以工作过程为导向的课程教学方式，已成为近年来职业教育课程改革的热门话题。工作过程导向的课程的实质，在于课程的内容和结构追求的不是学科架构的系统化，而是工作过程的系统化。单片机课程作为高职高专院校电子、电气、机电、计算机与通信等专业的一门专业课，是一门综合性和实践性较强的课程，适合按照工作过程导向的模式组织教学。单片机课程的教学目的是为从事电子产品、机电产品设计的企业培养具有单片机应用产品设计、分析、调试和创作能力的实践性人才，单片机应用的过程就是用单片机设计产品的过程。以电子产品作为单片机课程的教学载体，将产品的设计制作过程与单片机的知识点有机结合组织教学内容，可以抓住单片机教学的切入点和着力点，教学过程有明确的实践目标——完成电子产品设计，紧密联系单片机应用的实践，有利于提高学生的学习积极性和主动性，提高教学效果。本文以“循环流水灯”、“电子钟”、“温度测量报警系统”三个电子产品作为教学载体，按照系统化的工作过程系统化教学模式，构建单片机课程系统化的学习情境。

一、教学载体的选取原则

作为教学载体的电子产品应具有完整性。工作过程系统化的教学模式要求每个学习情境都是一个完整的过程，因此作为教学载体，它应是具有完整功能的电子产品，它的设计制作过程应当是一个完整的项目制作过程，包括如图1所示单片机应用产品的设计步骤。

图1 单片机应用产品的设计步骤

和传统教学方法中的实验有本质区别，传统的实验仅仅是为了验证部分理论知识的正确性，而“循环流水灯”、“电子钟”、“温度测量报警系统”在现实中都有产品原型，“循环流水灯”的原型是五彩缤纷的霓虹灯，“电子钟”的原型是学生都比较熟悉的电子手表，“温度测量报警系统”是典型测量控制系统。

作为教学载体的电子产品应具有系统性。根据工作过程系统化教学模式的要求，学习情境之间不仅要有内在的联系，而且不能是简单的重复，前面的学习情境是后面学习情境的基础，后面的学习情境是在前面基础上的拓展与综合。以上述三个产品为载体设计的学习情境，实施过程的步骤是重复的，而实施的内容上则是包含递进的，是一个螺旋上升的学习过程，在硬件设计、程序设计、软件工具使用、调试方法等方面都是包含和逐步递进的。以硬件设计为例，“循环流水灯”用I/O（输入/输出）口输出开关量，控制灯亮灭，“电子钟”用I/O口输出数据，在显示器件上显示字符，“温度测量报警系统”用I/O口输出其他芯片的工作时序，控制其他芯片按设定的方式工作。

作为教学载体的电子产品应具有拓展性。根据工作过程系统化教学模式的要求，学习情境应具有拓展性，拓展性是指学习情境应涵盖课程的所有知识点和该课程在实践中的典型工作任务。上述三个产品为载体的学习情境，涉及单片机所有资源应用：I/O口的输入、输出，外部中断，定时/计数器，串行口等，涉及单片机应用中的典型工作任务：开关量的输入输出控制、显示电路设计控制、键盘电路设计控制、并行接口器件扩展控制、串行接口器件控制和串行通信控制等。学生通过这些系统化的学习情境学习，可以掌握单片机应用产品的开发步骤、环节，掌握单片机资源的应用方法、步骤和技巧，并能应用于其他电子产品的设计中。

二、针对产品设计制作过程的系统化学习情境设计

从图1可知，单片机应用产品的开发是一个综合的系统工程，需要开发人员具有相应的职业能力、职业素养和工程意识。这里的职业能力是指基于单片机应用产品开发过程的职业技能，包括电子产品功能分析分解、资料检索引用、单片机资源调配、硬件电路设计、软件程序设计与调试、编程软件使用、产品制作调试、技术文件编制等。职业素养是基于企业文化的职业素质，包括认真努力、严谨规范、吃苦耐劳、遵纪守时、求真务实、团结协作、拓展创新等素养。工程意识是从社会经济角度考虑的最优设计制作方案，包括成本意识、安全性、可靠性、节能、环保等。本课程在教学组织中将职业能力、职业素养和工程意识的培养有机结合起来，特别是后二者融入教学体系中，更加突出了工学结合的特点，实现单片机课程的培养目标，包括知识目标和能力目标。

为便于课堂教学的组织实施，将每一个学习情境分解为几个学习任务（或子情境），如表1所示。在每个任务里学习相关的单片机知识点，进行相应的实践制作活动，完成相应的职业能力、职业素养和工程意识的训练，每个学习情境最后的学习任务都是对前面任务的综合。

表1 学习情境设置

三、学习情境实施

每个学习情境的实施按照图1所示单片机应用产品的开发步骤进行，依照“资讯、计划、决策、实施、检查、评估”的六步骤组织教学内容，将学生的职业能力、职业素养和工程意识的培养融于教学的过程中，针对不同的阶段采用恰当的教学方法。下面以第二个学习情境“电子钟设计”为例，简述学习情境的实施情况。在“产品功能分析”阶段，采用案例对比法，引导学生思考讨论，然后确定电子钟所应具有的功能，确定系统方案（功能模块）。在“器件资料准备”阶段，按照系统方案选择所需的器件资料，采用器件资料比较法，考虑器件使用的难易程度和成本。在“功能电路设计”阶段，采用示范引导法，可以将其他系统的对应电路移植并加以改进，或参照器件资料提供的应用电路。在“功能程序设计”阶段，采用积木编程法，先编写模块程序，再逐步综合构成系统软件。在“系统功能联调”阶段，采用头脑风暴法，引导学生讨论，按照系统的功能要求调配硬件，调试程序使之实现系统功能。在“产品制作”阶段，采用内外互补法，课外制作，课内检查。在“产品测试”阶段，采用自互评价法，由学生自己以及其他同学对作品进行检查评价，最后老师检查验收，综合学生自互评价，给一个综合的成绩。

在学习情境的实施过程中，我们充分利用现代教学手段，对于难以理解的内容，制作动态演示的电子课件帮助学生理解掌握，同时注重虚拟仿真技术的学习，依照学习情境开发系列的虚拟项目（Keil C软件模拟，Protues硬件模拟），供学生在课堂课外练习，这些项目也可以通过网络完成训练，突破学习训练在时间、空间上的局限性。另外，我们注重现代交流技术手段的应用，通过QQ群、电子邮件、MSN等建立网上论坛，实现了师生之间、学生之间的多样化交流。

四、结束语

以产品为载体的单片机课程学习情境设计体现了工作过程系统化课程的工学结合特点，以产品设计制作过程为导向，在“做”中“学”，在“学”中“练”，以练促学，为学生提供了更多实践动手机会，实践能力和综合能力都有很大提高。

［1］ 姜大源.关于工作过程系统化课程结构的理论基础［J］.职教通讯，2006，（1）：7-9.

［2］ 田淑波.基于工作过程课程设计初探［J］.教育论坛，2008，（11）：78.

［3］ 王永芬，边传周.基于工作过程开发的精品课程建设的思考与实践［J］.高等农业教育，2008，（12）：56-58.