王建國

（廣東省工商高級技工學(xué)校 廣東 樂昌 512200）

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和社會的進步，單片機的應(yīng)用已滲透到各個領(lǐng)域，從航天裝置、智能機器人、工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)采集及處理，到我們?nèi)粘Ｉ钪械母鞣N家用電器，安全保障監(jiān)控系統(tǒng)、智能IC卡等，單片機在人們的生活中正發(fā)揮著越來越重要的作用。為了增強高級技工學(xué)生的就業(yè)競爭力及參加工作后的發(fā)展?jié)摿?，必須全面培養(yǎng)學(xué)生的項目開發(fā)能力，以適應(yīng)時代的發(fā)展要求。在高級技工技能學(xué)習(xí)中，學(xué)生不僅應(yīng)該掌握一定的理論與技術(shù)知識，而且應(yīng)該建立及培養(yǎng)相關(guān)項目開發(fā)的思維觀念與能力。

通過對單片機課程的改革設(shè)計，不僅使學(xué)生在理解單片機課程理論的基礎(chǔ)上，實際動手開發(fā)一個項目，而且培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)有的團隊協(xié)作、主動學(xué)習(xí)、創(chuàng)新思維、綜合運用、動手實踐等能力，使單片機課程教學(xué)成為開發(fā)學(xué)生潛力、培養(yǎng)實踐能力的“陣地”，成為體驗項目開發(fā)過程的“運動場”。

精心設(shè)計單片機課程教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的項目開發(fā)能力

圖1 教學(xué)內(nèi)容組織圖

圖2 遞進式技能訓(xùn)練圖

課程采用模塊教學(xué) 培養(yǎng)學(xué)生掌握單片機技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用，鍛煉學(xué)生動手實踐能力、創(chuàng)新能力和新產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)能力，為將來從事單片機新產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)、檢測和維護等工作奠定堅實的基礎(chǔ)。教學(xué)實施設(shè)想依據(jù)單片機系統(tǒng)的開發(fā)研制過程，將單片機課程內(nèi)容分成七個模塊 （見圖 1），每一個模塊又包含一些子課題。技能訓(xùn)練按照遞進式模式開展如圖2所示。模塊一單片機結(jié)構(gòu)及開發(fā)設(shè)計流程包含五個課題：單片機結(jié)構(gòu)、單片機工作條件、單片機輸入/輸出端口結(jié)構(gòu)、單片機開發(fā)設(shè)計常用軟件、單片機開發(fā)設(shè)計流程；模塊二單片機指令系統(tǒng)及匯編語言程序設(shè)計包含六個課題：程序設(shè)計基礎(chǔ)、延時程序、輸入輸出程序、代碼轉(zhuǎn)換程序、數(shù)據(jù)排序程序、算術(shù)運算程序；模塊三單片機簡單應(yīng)用電路設(shè)計包含九個課題：彩燈控制器設(shè)計、加法運算器設(shè)計、數(shù)顯搶答器設(shè)計、籃球比賽計分器設(shè)計、密碼電路設(shè)計、曝光定時器設(shè)計、送料小車控制器設(shè)計、LED點陣顯示器設(shè)計、交通燈控制器設(shè)計；模塊四單片機內(nèi)部三大功能包含三個課題：中斷系統(tǒng)及其應(yīng)用、定時/計數(shù)器及其應(yīng)用、串行通信及其應(yīng)用；模塊五單片機接口電路及其應(yīng)用包含四個課題：鍵盤接口電路及其應(yīng)用、顯示器接口電路及其應(yīng)用、模數(shù)轉(zhuǎn)換接口電路及其應(yīng)用、數(shù)模轉(zhuǎn)換接口電路及其應(yīng)用；模塊六單片機C語言程序設(shè)計包含兩個課題：C51程序設(shè)計基礎(chǔ)、C51簡單程序設(shè)計；模塊七單片機系統(tǒng)擴展包含五個課題：并行擴展、串行擴展、LCD液晶顯示應(yīng)用電路設(shè)計、基于I2C總線的E2PROM電路設(shè)計、基于SPI接口的D/A轉(zhuǎn)換電路設(shè)計。

教學(xué)內(nèi)容組織特色 將 Wave、Keil、Proteus、Protel軟件、仿真器和編程器應(yīng)用貫穿整個教學(xué)活動中；將指令融入程序設(shè)計中講解；設(shè)置多個系統(tǒng)化的單項及綜合應(yīng)用訓(xùn)練項目；有完整的電路原理圖、仿真電路圖、源程序清單、參考印制電路板。

通過模塊學(xué)習(xí)、技能遞進訓(xùn)練，學(xué)生可掌握單片機硬件設(shè)計和程序設(shè)計的相關(guān)知識，熟悉單片機應(yīng)用系統(tǒng)的組成和開發(fā)方法，懂得單片機系統(tǒng)調(diào)試與維護技術(shù)，并在實際制作的基礎(chǔ)上，了解單片機控制的電子產(chǎn)品生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)管理方法。在“教學(xué)做”一體的教學(xué)過程中，通過分組實施，提高學(xué)生的溝通能力、團隊合作及協(xié)調(diào)能力，培養(yǎng)嚴謹?shù)倪壿嬎季S能力、縝密的工作方式和強烈的責(zé)任意識。

采用適用單片機課程的教學(xué)方法，達到更理想的教學(xué)效果

依據(jù)教學(xué)內(nèi)容的組織，在單片機課程教學(xué)中，主要采用三種教學(xué)方法：任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法、項目教學(xué)法、工作過程導(dǎo)向教學(xué)法。根據(jù)不同內(nèi)容選擇相應(yīng)合適的教學(xué)方法，不能機械地采用某種單一教學(xué)方法。

任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法 適合非項目的知識和技能點教學(xué)。任務(wù)目標：提出本次課要解決的一個具體的工作任務(wù)；任務(wù)分析：分析解決本任務(wù)的方法及步驟；相關(guān)知識：講解實現(xiàn)本任務(wù)所必需的知識。任務(wù)實施：本任務(wù)實現(xiàn)的過程及結(jié)果。

項目教學(xué)法 適合單項項目教學(xué)。項目引入：提出一個具體要實現(xiàn)的工程應(yīng)用項目；相關(guān)知識：講解項目設(shè)計所必需的知識；項目實施：講解項目實施的步驟及結(jié)果；知識拓展：講解項目拓展應(yīng)用知識。

工作過程導(dǎo)向教學(xué)法 適合綜合項目教學(xué)。明確任務(wù)：明確本次設(shè)計的任務(wù)目標；制定計劃：通過自主學(xué)習(xí)制定本次設(shè)計的不同設(shè)計方案；做出決定：選擇一個最適合自己的設(shè)計方案；實施計劃：完成本次設(shè)計的步驟及結(jié)果；檢查控制：檢查是否符合本設(shè)計提出的各項設(shè)計任務(wù)要求；評定反饋：對完成的設(shè)計進行綜合評價，并給出評定意見。

設(shè)置項目開發(fā)課題，鍛煉學(xué)生項目開發(fā)設(shè)計應(yīng)用能力

通過單片機系統(tǒng)項目開發(fā)，檢驗學(xué)生單片機應(yīng)用技術(shù)的應(yīng)用能力，以及團隊協(xié)作能力、溝通及計劃組織能力，突出學(xué)生創(chuàng)新能力和實踐能力培養(yǎng)，從而提升學(xué)生職業(yè)能力和就業(yè)質(zhì)量。

項目開發(fā)課題 城市交道口交通燈控制系統(tǒng)，交道口模型如圖3所示。

圖3 交道口模型圖

任務(wù) 設(shè)計并制作一個城市交道口交通燈控制系統(tǒng)。

項目開發(fā)時間與方式 采取團隊方式進行，每組由3名學(xué)生組成，其中組長1名，并可配1名指導(dǎo)教師。項目開發(fā)時間一個月，以完成的質(zhì)量與速度作為評定標準。

要求 第一，基本要求。（1）在1m2左右木板上制作交道口模型，安裝交通燈。交道口模型如圖3所示。（2）交通燈控制規(guī)則。每個街口有左拐、右拐、直行及行人四種指示燈。每個燈有紅、綠兩種顏色。自行車與汽車共用左拐、右拐和直行燈。共有四種通行方式：一是車輛南北直行、各路右拐，南北向行人通行。南北向通行時間為1分鐘，各路右拐比直行滯后10秒鐘開放。二是南北向左拐、各路右拐，行人禁行。通行時間為1分鐘。三是東西向直行、各路右拐，東西向行人通行。東西向通行時間為1分鐘，各路右拐比直行滯后10秒鐘開放。四是東西向左拐、各路右拐。行人禁行。通行時間為1分鐘。在通行結(jié)束前10秒鐘，綠燈閃爍直至結(jié)束。第二，發(fā)揮部分。（1）有倒計時時間顯示。（2）若交道口出現(xiàn)緊急情況，交警可將系統(tǒng)設(shè)置成手動：全路口車輛禁行、行人通行。緊急情況結(jié)束后再轉(zhuǎn)成自動狀態(tài)。（3）當(dāng)有119、120等特種車輛通過時，系統(tǒng)自動轉(zhuǎn)為特種車放行、其他車輛禁止?fàn)顟B(tài)。特種車輛通過15秒鐘后，系統(tǒng)自動恢復(fù)，用模型車演示。

評分標準 基本要求：60分；發(fā)揮部分：20分；設(shè)計報告：20分。

改變課程考核評價體制，突出自主項目開發(fā)的重要性

按以往，這門課程結(jié)束后，參加學(xué)校組織的期末筆試，只要考試及格，該門課程就算考核通過。這樣做有諸多不利，學(xué)生為了應(yīng)付考試，只顧背指令、背程序，而忽視了單片機是一門實踐性的課程，不注重實際操作，結(jié)果導(dǎo)致許多卷面成績非常優(yōu)秀的學(xué)生，連一個流水燈實驗都不能完成。為此，學(xué)校應(yīng)打破傳統(tǒng)的筆試考核模式，學(xué)生仍然要參加期末考試，但是期末卷面成績在期末總評成績中所占的比重要大幅下降：期末卷面成績占30%，平時作業(yè)占30%，自主項目開發(fā)設(shè)計占40%。這樣，可利用考核評價體制，激發(fā)學(xué)生單片機的項目開發(fā)熱情，加強自身實踐動手能力培養(yǎng)。這也更為符合高級技工學(xué)校的學(xué)情，為日后學(xué)生應(yīng)用單片機知識解決工作實際問題打下良好的基礎(chǔ)。

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