基于模块化的单片机项目开发系统在中职学生行动能力培养中的应用
学习和推广越来越受到职业教育部门和全社会的关注。但目前基于模块化的单片机项目开发系统在中职学生行动能力培养中的应用并不理想，迫切需要与之配套的改革措施。为了解决单片机教学与企业对于技能人才的行动能力要求之间的矛盾，本文以开发简易计算器项目为例，从项目教学法流程包含的信息资讯、计划、决策、实施、检查和评价阶段几个方面对学生进行全面的行动能力培养，使之成为符合企业需求的复合型高技能人才。
关键词：模块化设计 行动能力培养 项目教学法流程 简易计算器
一、单片机教学存在的矛盾与对策分析
1.单片机教学现状与企业要求的行动能力之间的矛盾
目前，笔者学校的单片机教学主要采用让广大学生在机房里使用Proteus电路仿真和Keil开发软件进行单片机应用课程的教学。学习仿真软件一段时间后，学生虽然对软件的使用较为娴熟，但是一旦遇到实际的电子产品维修、电气故障诊断与维护相关问题便不知所措。这和企业要求培养的应用型人才必备的行动能力不相吻合。企业要求从业人员具备的行动能力主要包括专业能力、方法能力、个人能力和社会能力。经调研，企业对笔者学校电气电子专业部分人才能力的需求如表1所示。
表1中的专业能力指应用专业知识解决问题的本领。表中列出了部分岗位对专业能力要求需要掌握的专业知识，所以专业能力是成为应用型人才的必要条件；表中方法能力反映的是技术人员对系统的软硬件调试及排故方法的掌握程度，所以对学生的培养更要加强方法能力方面的锻炼；个人能力反映的是学生个体之间的差异，主要表现在吃苦耐劳、超负荷工作和心理健康等方面，所以个人能力的培养也不容忽视；社会能力更注重团结协作、互帮互助等团队合作精神的培养。针对企业对以上四种能力的迫切需求，采用项目教学法，对每一位学生从专业、方法、个人和社会能力等方面进行全面培养和锻炼，必将使其形成一定的行动能力，满足企业对于维修、测试和电气安装岗位的能力要求。
2.具体解决矛盾的应对策略
鉴于目前笔者学校单片机教学与企业岗位对于行动能力的要求之间存在的矛盾，笔者设计了此款单片机开发系统。以单片机开发系统为载体，通过项目教学法锻炼和培养学生的专业、方法、个人和社会等能力。此开发系统采用模块化设计主要由单片机最小系统、电源模块、程序下载模块、输入输出模块、AD/DA模块等组成。设计效果如图1所示。
使用数据线将各个模块根据项目功能要求进行选择互连之后，便可实现简易计算器、密码锁、广告牌和太阳能上水控制器等项目的功能。广大学生在笔者的项目教学法的引导下，完成从信息资讯、计划、决策、实施、检查和评分等流程一系列个人和小组任务后，其行动能力必将得到有效提高和锻炼。此开发系统涉及的上述项目都将按照项目教学法流程进行训练，经过以培养行动能力为目标的项目教学法流程后，我们培养的学生必将得到社会的认可和用人单位的青睐。
二、以行动能力培养为目标的项目教学法的具体实施
本文以搭建简易计算器系统为例介绍项目教学法流程的具体实施过程。首先，在信息资讯阶段，教师首先要让学生知道简易计算器的功能要求，分成几个小组以及组内的任务分配。学生则要求阅读电路原理图并回答电路原理相关的核心问题。
计划阶段，学生要根据计算器原理图，列出元器件购买清单和焊接工具；根据计算器要实现的功能，制定好焊接装配顺序表和软件功能流程图。
决策阶段采用组内和组间互评和教师点评相结合的方式，对计划阶段制定的焊接顺序表和软件流程图的正确、合理和逻辑性进行技术讨论，做出最终的方案决定。
实施阶段，学生使用根据计划阶段制定的采购清单采购的元器件和计划阶段要求准备的焊接工具对设计有故障的PCB板进行元器件焊接加工。焊接加工后计算器模块实物如图2所示。根据决策阶段讨论决定的流程图编写计算器功能相关的底层驱动程序。接下来，通电后进行硬件故障查找和软件功能调试。在硬件故障查找环节，学生下载教师提供的调试好的程序，使用万用表和示波器，根据故障现象结合组内分工逐个模块查找故障点并排除板子上的两处故障，实现计算器的功能。软件功能调试环节，学生根据排故后的计算器线路板和上述没有调试的驱动程序，使用仿真器，结合单步、断点和全速运行的方式查找源代码的逻辑错误直到实现计算器要求的全部功能为止。
检查阶段，采用组内和组间互查的方式根据检查表完成硬件和软件工艺规范的检查。硬件上主要查看焊接的质量、查找故障点的方法和仪器仪表的操作安全规范。软件上主要查看流程图的逻辑是否合理、程序的编写是否规范和仿真调试的方法是否得当。
评分阶段，仍然采用组内和组间互评的方式根据事先制定的评分表给每一个学生负责的工作任务打分，并分析丢分的主要原因和需要改进提高的地方。
通过以上简易计算器项目教学法流程的实施，学生可能刚开始接触这种教学法有点不适应，尤其觉得写工作计划浪费时间。然而完成单片机开发系统涉及的所有项目后，学生已经开始有意识地按照项目教学法的流程训练并严格执行，最终便形成了各自独特的行动能力。
三、项目教学法实施的成效
首先是学生的学习兴趣增加、积极性提高、目标明确。不管自主完成还是小组讨论后完成工作，学生的效率都大幅提高，睡觉、玩手机等现象基本消除。部分传统课堂上的后进生，采用行为能力培养为导向的项目法后，学习态度大为转变，操作变得非常认真，课后还会主动查资料进行拓展学习。
其次是班风好。以项目教学法引导下的所有项目都是采用团队与个人相结合的模式管理，一个班级分成几个小组进行教学。经过一个学期的实训，每个小组的同学都变得更团结，同学关系更融洽，整个班级的凝聚力更强。
再次是企业需求的毕业生的行动能力得到培养。学生精通了专业能力，掌握了方法能力，锻炼了吃苦耐劳的个人能力，学会了团结合作的社会能力。
最后是学生的一次性就业率大幅提升。经过项目教学法流程培养的15、16届电子信息工程和机电一体化专业学生都顺利就业，并深受企业好评。
四、小结
以行动能力培养为导向的项目教学法是学院顶层教学设计的重要组成部分。在当前形势下，学生不仅能就业而且要扎根于企业，仍面临着许多困难和问题。教师的教学工作必须秉承现代职教理念，思企业之所急，不断研究创新教学方法，使每一位学生的行动能力都得到有效锻炼和提高，培养更多企业需要的有用人才。