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摘要:引入arduino實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)板,增加新的教學(xué)內(nèi)容。在保持成本的狀況下,展現(xiàn)“理實(shí)一體”的教學(xué)模式,激發(fā)學(xué)生的興趣,提升學(xué)生創(chuàng)作靈感,展現(xiàn)良好的改革設(shè)計(jì)效果。
關(guān)鍵詞:Arduino;高職高專(zhuān);單片機(jī);課程改革
引言
單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程屬于我國(guó)高職高專(zhuān)院校電子電器專(zhuān)業(yè)的一個(gè)專(zhuān)業(yè)核心課程,展現(xiàn)了很強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性。對(duì)于A(yíng)rduino單片機(jī)的學(xué)習(xí)存在一個(gè)全新的認(rèn)識(shí),需要完善Arduino課程的設(shè)計(jì)方案。
1問(wèn)題的提出
從高職高專(zhuān)單片機(jī)相關(guān)課程的角度看,在教學(xué)的過(guò)程中,出現(xiàn)一些問(wèn)題。(1)單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程很多教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的實(shí)際需求出現(xiàn)了不協(xié)調(diào)的問(wèn)題。對(duì)于高職的學(xué)生來(lái)說(shuō),邏輯思維能力于本科院校的學(xué)生來(lái)說(shuō),自學(xué)能力不夠強(qiáng),對(duì)于單片機(jī)的知識(shí),感覺(jué)學(xué)習(xí)起來(lái)比較的費(fèi)勁。對(duì)于單片機(jī)的教學(xué)來(lái)講,屬于理性的思維課程,學(xué)生只有具備較強(qiáng)的邏輯性,這樣才能掌握教學(xué)的重點(diǎn)[1]。面對(duì)這樣的問(wèn)題,高職高專(zhuān)院校為了激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)應(yīng)用課程的積極性,開(kāi)始引入項(xiàng)目化教學(xué)、教學(xué)做一體化等方面的教學(xué)模式,雖然取得了一定的進(jìn)步,但是大部分的學(xué)生還是出現(xiàn)了力不從心的狀態(tài)。依然不能從本質(zhì)上提高學(xué)生的學(xué)習(xí)技能和創(chuàng)新能力。另外,單片機(jī)的組成結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、接口電路等教學(xué)內(nèi)容原本就屬于高難度的問(wèn)題,在學(xué)生遇到較大的障礙之后,就很容易失去學(xué)習(xí)的興趣。(2)從教學(xué)方式上看,大部分的高職高專(zhuān)院校還在使用傳統(tǒng)理念下,填鴨式的教學(xué)方式,先講解理論的部分,之后再講解少量的驗(yàn)證試驗(yàn)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷延伸,信息化的不斷發(fā)展,此種研究的方式已經(jīng)不能適用于現(xiàn)代化的教學(xué)方式。在A(yíng)rduino單片機(jī)的教學(xué)呈現(xiàn)到大家的視野當(dāng)中之后,教師很多時(shí)候也會(huì)忽視對(duì)Arduino單片機(jī)的講解,在了解不深的情況下,教師就會(huì)對(duì)相關(guān)的知識(shí)產(chǎn)生一定的誤解。傳統(tǒng)的單片機(jī)課程教學(xué)都是在MCS-51芯片基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)施的,學(xué)生學(xué)習(xí)中涉及的軟件較多,從安裝到熟練使用軟件,需要較長(zhǎng)的時(shí)間磨合。并且,在萬(wàn)能板上組裝焊接項(xiàng)目電路時(shí),出錯(cuò)不易修改,編程語(yǔ)言既有匯編又有C語(yǔ)言,加大了學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)??己朔绞讲荒芸陀^(guān)反映學(xué)生的能力。因此,這個(gè)時(shí)候,高職高專(zhuān)院校,就需要打破原有的教學(xué)方式,將理論和實(shí)踐結(jié)合起來(lái)。正確的使用Arduino單片機(jī)教學(xué)方式,不斷的針對(duì)重點(diǎn)和難點(diǎn)實(shí)施有效的規(guī)劃,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,增強(qiáng)教學(xué)的質(zhì)量,提高教學(xué)的效率。
2Arduino單片機(jī)
Arduino屬于一個(gè)軟硬件平臺(tái),屬于一款開(kāi)源的電子型平臺(tái),展現(xiàn)了很強(qiáng)的靈活性。Arduino主要是由兩個(gè)部分組建而成:(1)硬件,硬件的型號(hào)是Arduino板。(2)軟件[2],simpleI/O界面,可以融入JAVAC語(yǔ)言,完成對(duì)應(yīng)的Wiring開(kāi)發(fā)工作。另外,Arduino板帶有USB接口相互連接,這樣就可以完成對(duì)應(yīng)的外延工作。例如:小型的電動(dòng)機(jī),麥克風(fēng)或者是傳感器等,全部都屬于外延的范疇。接著,可以安裝在Windows等操作系統(tǒng)的微機(jī)上免費(fèi)試用。滿(mǎn)足自己需要的價(jià)格低廉的Arduino開(kāi)發(fā)板。學(xué)習(xí)Arduino過(guò)程的時(shí)候,并不需要學(xué)生對(duì)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)或者是寄存器等設(shè)備實(shí)施了解。明確端口的作用,學(xué)習(xí)比較簡(jiǎn)單,使用Arduino語(yǔ)言中的幾個(gè)指令,可以完成靈活性的操作。因此,Arduino應(yīng)用的范圍比較的廣泛。不少人使用Arduino構(gòu)建一個(gè)較為小型的反饋系統(tǒng),在感知的狀況下,制作很多單片機(jī)的項(xiàng)目[3]。例如多彩LED燈實(shí)驗(yàn)、光控聲音實(shí)驗(yàn)、溫度報(bào)警實(shí)驗(yàn)、交通燈實(shí)驗(yàn)等全部都屬于單片機(jī)相關(guān)課程探究的范疇。
3基于A(yíng)rduino單片機(jī)的課程改革設(shè)計(jì)
(1)建設(shè)單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)理實(shí)一體教室。在單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程改革的時(shí)候,高職高專(zhuān)的院校需要結(jié)合自身的實(shí)際情況,建立合理的電子實(shí)訓(xùn)教室。一般的情況下,需要3~5個(gè)人一組,并且需要圍繞教室的布置,盡可能將黑板的部分展現(xiàn)出來(lái),中間是演示臺(tái),接著是Arduino實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)板[4]。學(xué)生可以在面包板上直接連接線(xiàn)路,不需要再經(jīng)歷焊接等步驟,就可以完成有效的循環(huán)使用,為課程的改革提供了合理的發(fā)展依據(jù)。(2)結(jié)合職業(yè)能力要求合理選擇教學(xué)內(nèi)容。從市場(chǎng)化的角度看,最終培養(yǎng)人才的目的就是為了滿(mǎn)足學(xué)生的就業(yè)需求,滿(mǎn)足企業(yè)的用人需求。這個(gè)時(shí)候,在構(gòu)建教學(xué)內(nèi)容的時(shí)候,就需要按照職業(yè)性的規(guī)劃需求,對(duì)崗位的知識(shí)構(gòu)建對(duì)應(yīng)的課程體系。還需要思考Arduino實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)板的應(yīng)用性。將典型的電子產(chǎn)品調(diào)試作為教學(xué)的載體,構(gòu)建對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)計(jì)劃[5]。在單片機(jī)的應(yīng)用課程當(dāng)中,分解教學(xué),加強(qiáng)崗位知識(shí)的訓(xùn)練。轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)情境,在電子產(chǎn)品組件目標(biāo)當(dāng)中,涵蓋基礎(chǔ)知識(shí),在模擬實(shí)際的情境下,完成教、學(xué)、做結(jié)合,培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)感。(3)基于工作過(guò)程開(kāi)展教學(xué)組織。從另外一個(gè)角度看,在教學(xué)實(shí)施的過(guò)程中,一般離不開(kāi)學(xué)生之間的合作與交流。這個(gè)時(shí)候,教師就可以根據(jù)自己的需求分組,并按照一定的步驟性,進(jìn)行任務(wù)布置,任務(wù)實(shí)施,任務(wù)考核。教師也可以根據(jù)任務(wù)書(shū)的新要求,制定創(chuàng)新性的課程。例如:“交通燈控制電路設(shè)計(jì)”教學(xué)的過(guò)程中,首先,教師需要布置任務(wù)。這個(gè)階段需要使用Arduino實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)板,接著再使用一般的單片機(jī)分別按照課程的要求,制作對(duì)應(yīng)的控制電路。并及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生明確重點(diǎn),根據(jù)問(wèn)題,引導(dǎo)導(dǎo)向,安全操作,提高規(guī)范性。每個(gè)小組在小組長(zhǎng)的帶領(lǐng)下,就可以制定本小組計(jì)劃,并在問(wèn)題的導(dǎo)向下,記錄下來(lái),作為下一步學(xué)習(xí)的依據(jù)。其次,教師需要實(shí)施任務(wù)。這部分的主要內(nèi)容就是需要根據(jù)小組設(shè)計(jì)的方式,不斷的優(yōu)化,最終將任務(wù)落實(shí)到個(gè)人身上。對(duì)比不同的開(kāi)放項(xiàng)目,不同的要求。適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)學(xué)生調(diào)整工作計(jì)劃,增加豐富的功能,使用Arduino實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā),完成簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)。最后,需要檢查考核,這個(gè)時(shí)候,就需要根據(jù)小組的計(jì)劃,匯報(bào)結(jié)果,評(píng)選出優(yōu)秀的小組,根據(jù)反饋的意見(jiàn),制定出合理的解決措施。在考核的時(shí)候,不可以受到成績(jī)的限制,需要在過(guò)程的基礎(chǔ)上,完成對(duì)應(yīng)考核和監(jiān)督[6]。(4)競(jìng)賽融入教學(xué)設(shè)計(jì),考核方式要因課程而異。在教學(xué)的過(guò)程中,教師還可以使用Arduino技術(shù),引入電子類(lèi)競(jìng)賽,不僅在實(shí)踐的過(guò)程中,加強(qiáng)了單片機(jī)知識(shí)的應(yīng)用。同時(shí),提高了學(xué)生的合作能力和創(chuàng)新能力。在評(píng)價(jià)的時(shí)候,需要將教師、學(xué)生、企業(yè)等結(jié)合起來(lái),還可引入項(xiàng)目組互評(píng)、教師考評(píng)等內(nèi)容。在構(gòu)建的時(shí)候,課時(shí)安排要科學(xué),重視Arduino的單片機(jī)課程教材建設(shè)Arduino實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)的過(guò)程中,教師需要合理安排時(shí)間,這個(gè)時(shí)間不可以太短。編程教學(xué)內(nèi)容占30%的比例,電路教學(xué)占30%的比例,綜合應(yīng)用部分占40%的比例[7]。將學(xué)生真實(shí)的教學(xué)效果反映出來(lái)。另外,可以使用一些戰(zhàn)略性的手段,加入戰(zhàn)略性機(jī)器人制作比賽,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。
4結(jié)語(yǔ)
高職高專(zhuān)單片機(jī)教學(xué)的過(guò)程中,傳統(tǒng)理念下的教學(xué)方式,由于邏輯性太強(qiáng),不符合高職高專(zhuān)學(xué)生發(fā)展的特征,影響了單片機(jī)教學(xué)的質(zhì)量。因此,這個(gè)時(shí)候,就需要高職高專(zhuān),加入Arduino單片機(jī)的學(xué)習(xí)理念,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。在一體化的教學(xué)模式上,關(guān)注重點(diǎn)和難點(diǎn),在對(duì)比當(dāng)中,讓學(xué)生提高邏輯思維能力。在實(shí)踐的角度上,加深對(duì)Arduino的正確了解。在多維的考核過(guò)程中,真實(shí)地反映出學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。
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作者:王蕓蕓 單位:武漢職業(yè)技術(shù)學(xué)院