单片机应用"做中学"——
单片机应用课程教学方式探讨
南京嵌入之梦工作室
单片机应用"做中学"
—— "单片机应用"课程教学方式探讨
简介:
本文介绍了一种国外新颖的教学构思,并提出了其在"单片机应用"教学上应用的可能. 作者根据自己的工作经验,提出了对单片机应用课程教学目标的理解,与施教者交流. 基于作者理解的教学目标,参考国外这一教学构思,提出了一种新的课程模式,并阐述 了其可以带来的好处. 最后详细介绍了为这个课程模式实施所设计的一套"智能小车 DIY 套件" ,阐释了设计 中针对教学所作的努力.
一, 背景
我是一名从事智能仪表设计的工程技术人员,单片机的出现使这个领域产生了根本的变 化,如何应用单片机成了设计的核心.但是,从目前毕业的学生看,能够真正使用单片机解 决实际问题的几乎没有,令人倍感困惑! 我曾站在学生的角度去思考过:为何会有如此的局面 不恰当的教学模式难辞其咎,学生固然有一定责任,但教学模式,实践手段陈旧才是根 本原因. 四年前,由于兴趣驱使,我转行至 Semia 公司(一家 LEGO 教育器材的代理商) ,成为 其销售技术支持.在此期间,我研究了国外使用 LEGO 辅助教学的案例,并且涉猎了一些相 关的教育理论书籍,探讨了其理论依据 —— "知识建构理论"及"做中学"理念.
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期间,Semia 公司引进的一本《LEGO 组件和 ROBOLAB 软件在工程学中的应用》 (美 国 Eric.L.Wang 等著)一书触动了了我,作者全新的教学理念及生动的课程设计完全颠覆了 我心中固有的教学模式,帮助我找到了目前"单片机应用"教学效果不佳的症结. 我曾努力按其思路构想过如何将其实施,并且作了一些尝试,可 LEGO 组件高昂的成本 使我毫无建树,器材成了最大的障碍. 两年的努力,没有任何突破,我无奈离开了 Semia 公司,开始自己另辟蹊径的尝试. 这次我将目标从宽泛的"工程学"缩小至"单片机应用"这一主题,以期通过缩小需求来降 低实施的难度. 经过两年的努力,总算在内容和成本之间找到了平衡,针对"单片机应用"课程设计出 了一套可以按上述模式组织课程的器材.
二,课程需求分析
"单片机应用" 课应该是一门实践课, 它本身没有任何属于自己的知识点, 是建筑在 "计 算机原理""C 语言编程""电子技术基础"等课程基础上的,是这些知识在具体产品(单 , , 片机)中的应用.而学生学习它的目的主要是学会运用上述基础知识看懂某个产品(单片机) 的技术资料,并且通过使用之验证自己的理解,培养阅读,设计,实践的能力. 从需求分析角度考量,这门课应该达到: 上述基础知识掌握程度,运用能力的检验; 技术资料搜集方式的锻炼; 技术资料阅读,理解能力的锻炼; 如何将单片机应用于具体问题的设计能力的培养; 通过实施自己的设计体验从设计到产品的过程,锻炼其实际工作能力;
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通过实践过程锻炼交流,合作,书写技术文档等基本技能; 如有可能,在实施过程中学会某种规范的设计方法,如状态图,UML 等. 上述所有需求都无法通过传统的讲授方式满足,必须每个学习者自己去做,去感受,才 能发现存在的问题,也才能意识到需要加强什么 弥补什么 很难想象,如果不通过做一个项目,如何考察出一个学生的搜集,阅读资料的能力 编程能力也是如此,如果没有一定难度的需求,没有可以发挥的空间,如何能发现一个 学生具备很好的编程潜质 又如何能培养一个学生良好的编程习惯 所以, 这门课的重点不是教会学生用某一种单片机, 或者告诉学生某种单片机有些什么. 而是通过实践,运用所学知识借助于单片机解决一些具体问题,从而熟悉工程问题的解决过 程,掌握通过查找,阅读资料方式来选择,使用现有产品(单片机)的能力,至于用哪种, 哪个厂家的单片机并不重要.
三,课程设计初探
在此,我无意越俎代庖,毕竟我不是老师.只想将我所阅读的那本书略作介绍,并且基 于其提出自己的初步设想,期望能起到抛砖引玉的作用. 首先介绍一下 LEGO 组件和 ROBOLAB 软件. LEGO 组件是丹麦 LEGO 公司为儿童设计的一套塑料积木, 但其内容远超出一般积木的 概念,包含的许多知识性的内容,特别是其教育系列,更是涉及了工程中的许多内容,从简 单机械 —— 滑轮,杠杆,凸轮,齿轮等到一些气动部件,一应俱全,在国外已是男孩子的 首选玩具,并在许多学校用于辅助教学. 1998 年,MIT(麻省理工大学)为其设计了一个控制器 RCX,使之步入智能玩具领域, LEGO 公司为其配套设计了多种电机,传感器部件,使这套玩具的内涵丰富了许多.同时还

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