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基于任务驱动的“单片机应用技术”课程开发与应用探索

  • 投稿变美
  • 更新时间2015-09-07
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汪海燕

(浙江警官职业学院 浙江 杭州 310018)

摘要:“单片机应用技术”是安全防范技术专业的一门主干课程,面向安防产品开发、生产、测试一线工作岗位,直接培养学生“安防单片机产品调试”的核心职业能力。针对课程的特点,应从安防行业实际出发,引入“任务驱动”理念,为培养学生工程实践能力和创新能力,在课程设计理念、教学内容选取与组织、教学方法手段、考核等方面进行教学改革。

教育期刊网 http://www.jyqkw.com
关键词 :单片机应用技术;安防;教学改革;任务驱动

中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1672-5727(2014)08-0094-03

现状分析

安全防范技术专业是为顺应安防产业发展而建立的专业。作为一个公共安全与技术防范紧密结合的新兴产业,迫切需要安防产品开发、生产、测试一线岗位的高素质技能型安防专业人才。“单片机应用技术”是安全防范技术专业的专业基础课,面向安防产品开发、生产、测试一线工作岗位,直接培养学生“安防单片机产品调试”的核心职业能力,是一门面向应用的、具有很强的实践性与综合性的课程,具有承前启后的重要地位。学好单片机课程,可为学生在以后学习监控技术和消防等课程打下坚实的基础。同时,单片机技术是开发安防智能仪器仪表的关键技术,具有中央控制器的作用,安防产品几乎离不开单片机,学好单片机课程,有利于学生在以后工作中的可持续发展。

单片机的传统教学采用的是先基础、后应用的模式,重理论教学,借大量的原理引导学生入门,应用技术只是点缀,各个知识点不能紧密结合,并且实践操作存在一定的时间滞后性,使学生对单片机的学习一直局限于抽象的理论学习中,理解起来困难,而且感觉枯燥乏味,学习兴趣不浓厚。

基于目前的现状,应根据项目导向、任务驱动教学的需要开发建设“单片机应用技术”课程,以提高学生的学习兴趣,增强学生的操作技能和实践能力。

课程设计理念

为使高职学生具备一定的安防单片机产品组装与调试、维护维修、产品设计的辅助能力,“单片机应用技术”课程打破了传统的学科教学模式,以职业岗位要求为前提,以职业能力的培养为重点,从以下几个方面进行了课程设计。

首先,企业全程参与课程设计。通过与省内安防企业的合作,向安防产品研发生产企业设计、测试等一线人员以及在安防行业从事产品测试、维管的往届毕业生征求关于课程建设的建议。

其次,以工作任务为载体,引入“任务驱动”思想,构建课程内容。通过单片机在安防产品中应用情况的调研和分析,紧扣单片机的开发流程,筛选得出了安防产品维护员、安防设备维修员、安防产品调试员、安防产品设计助理等岗位的典型工作任务。每个工作任务的教学内容和过程都按照完整的开发流程展开,根据不同的对象和系统,各环节的教学要求有所侧重,着重培养学生安防产品的软件调试与软硬件联调能力。

再次,以激发学生学习兴趣为目的选择设计对象,尽量贴近学生的活动领域和生活经验,采取简单易懂的实例,从而增强学生的自信心,提高学习兴趣。

教学内容选取

针对职业岗位进行能力需求分析 在深入调研的基础上,针对安防产品组装与调试、安防产品设计助理、安防产品维护维修等岗位,在课程专家指导下,由行业专家和专业教师共同分析岗位中的典型工作任务,推衍出对应的职业能力,如表1所示。这些职业能力都是基于安防单片机应用产品设计、制作与调试工作过程中应具备的基本工作能力分解出来的。

工作任务的设计 “单片机应用技术”课程的知识点主要包括存储器、I/O接口、指令系统、定时器/计数器、中断、汇编语言的应用、接口技术的运用等。安全防范系统主要包括入侵报警系统、视频监控系统、门禁控制系统、消防控制系统等,如图1所示。本课程从这四大独立系统的常见产品着手,收集了大量与安防专业有关的安防单片机一线实例,筛选、整合成7个典型的工作任务,把这7个任务作为线索穿插于单片机硬件、指令系统、汇编语言、接口技术的讲解中,让学生在具体的工作任务中学到理论知识,同时进行仿真和硬件实验,变抽象为具体。7个任务由浅入深,始终围绕典型的单片机开发设计过程展开,注重学生软件调试与软硬件联调能力的培养,从而使学生的能力得到逐步提高。同时注重理念、方法和职业素质的培养,以利于学生将能力拓展到其他领域。7个任务各自对应的知识、技能和素质要求如表2所示。在进行知识学习的同时,加强实践训练,通过课程实训、毕业设计等实训环节的系统化训练,使学生获得单片机应用的基本知识和技能,为学生的可持续发展打下良好的基础。

教学内容组织与安排

基于真实任务,遵循学习规律,按照单片机开发工作过程组织安排教学内容。

教学内容的组织突破了传统知识体系结构,按照单片机开发工作流程的要求,重组、序化内容。实际上,单片机开发的安防产品牵涉面广,具有一定的复杂性和特定性。根据能力培养的基本规律,在课程设计中对实际安防单片机产品一线的任务进行了筛选、简化,基于企业真实案例得到充足的教学素材,然后根据安全技术防范系统的组成,选择常见安防单片机产品,遵循学生职业能力培养递进规律,由浅入深组织教学,共设置了7个工作任务(即简单家庭紧急报警电路的实现、可燃气体检测报警器的实现、安防报警信号灯的控制、消防水箱水位的控制、反射型红外探测器在单片机中的应用、电子密码键盘的实现、电动云台的控制)。

每一个工作任务的实施,都按照单片机的实际开发工作过程组织安排教学内容,注重学生软硬件调试能力的培养,体现职业性与实践性。在每个任务最后还安排一个产品调试维修分析环节,使学生在具备一定的软硬件调试、维护维修能力的基础上,进一步开阔其视野,提升其能力。每个工作过程的实施过程如图2所示。课程内容的组织与安排如图3所示。

教学方法与手段改革

以学生为主体,穿插应用分组讨论、自学答疑、课堂提问、启发教学等教学方法引导学生积极思考、主动学习、灵活运用。同时,根据不同的学习内容、不同的工作任务,采用不同的教学方法。下面介绍几种常用教学方法的具体运用。

任务驱动法 在课程的每个阶段,定出具体任务。例如,学习单片机的指令系统知识之前,先下达“使用信号灯模拟报警主机防区指示灯”的工作任务,然后分析工作流程,最后得出要完成这个工作任务需要哪些知识,进而进入知识点的学习,学好后再来解决这个工作任务。做到边做边学,学中做,做中学。

引导文法 在课程中以引导文法展开教学,包括:(1)给出一个任务以及功能要求的文字引导文件;(2)确定初步设计方案;(3)分析系统硬件构成图;(4)设计流程图;(5)编程并调试,使学生在实训中熟悉单片机软硬件设计的方法和技巧。

示例教学法 边操作示范,边讲解相应的理论知识,使学生熟悉项目的完成过程。比如教师在介绍单片机系统的调试要领时,将现成的试验箱与计算机系统连接,通过单步、断点调试程序,实时观察实验效果,使学生真实领会调试过程的要领。

理论讲解教学法 课程内容部分采用教师理论讲解教学法,使学生直接了解和掌握相关知识点。比如,在介绍单片机存储器的结构时,通过动画板书形象展示存储器的构成。

实例教学法 在教学过程中使用大量的实例进行教学。比如,在介绍单片机的基础知识时,列举大量单片机在安防设备、工业控制设备、医疗仪器中的应用实例,使学生比较全面地了解单片机的作用。

考核方法改革

采用与本课程教学相适应的多种考核形式,一方面注重平时成绩,另一方面注重实际能力,克服“读死书、为了考试而学习”的高分低能的现象,培养工程型应用人才。成绩评定采取三部分考核评价体系,即“笔试+实验考试+平时成绩”,其中笔试占50%,实验考核占30%,提问、作业、平时表现等平时成绩占20%。

该课程是司法部精品课程。通过课程改革,使学生在各个工作任务的实现过程中,建立单片机系统的整体概念,使学生具有应用单片机系统进行软硬件开发的初步能力,能将理论基础知识与安防工程应用相结合,培养学生的工程实践能力和创新能力、理论联系实际能力及解决实际问题的能力。

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参考文献

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[2]徐国庆.职业教育项目课程的几个关键问题[J].中国职业技术教育,2007(4).

[3]刘艳.案例教学法在单片机教学中的应用[J].电脑知识与技术,2008(5).

[4]李全利.单片机原理及应用技术[M].北京:高等教育出版社,2001.

[5]汪海燕.《单片机应用技术》课程实验实训项目改革探索[J].价值工程,2011(2).

(责任编辑:王恒)