谷小婭　王梅　宋述林

摘 要 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程是電子類專業(yè)學(xué)生必修的專業(yè)基礎(chǔ)課程，在專業(yè)課程體系中起到承上啟下的作用。本課程教學(xué)改革的探索從項(xiàng)目化教學(xué)出發(fā)，以構(gòu)建單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)為主線，將每個(gè)項(xiàng)目都呈現(xiàn)出可視化的結(jié)果，能使理論與實(shí)踐真正融為一體。

關(guān)鍵詞 單片機(jī) 項(xiàng)目化教學(xué) 數(shù)碼管

中圖分類號(hào)：G424文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2015.02.057

Vocational College Single-chip Computer Application

Technology Curriculum Project Teaching Reform

GU Xiaoya， WANG Mei， SONG Shulin

（Industrial Design School of He'nan Province，Zhengzhou， He'nan 450002）

Abstract Single-chip computer application technology course is a compulsory students majoring in electronics professional basic course， plays the essential role in the professional curriculum system. This course is the exploration of teaching reform， based on project teaching， to build a single chip microcomputer application system as the main line， each project will present a visual result，can make the real integrated theory with practice.

Key words single-chip computer; project teaching; digital tube

1 課程簡(jiǎn)介

單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程是我校電子信息工程技術(shù)、電子工藝與管理、電氣自動(dòng)化三個(gè)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是本專業(yè)學(xué)生必修的專業(yè)技術(shù)課程，是學(xué)生專業(yè)能力的重要組成部分。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生全面了解單片機(jī)的硬件系統(tǒng)、并行I/O端口的應(yīng)用、顯示和鍵盤接口技術(shù)應(yīng)用、定時(shí)與中斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)、串行通信技術(shù)應(yīng)用等方面的內(nèi)容，在專業(yè)課程體系中起到承上啟下的作用。

2 項(xiàng)目化教學(xué)設(shè)計(jì)思路

2.1 傳統(tǒng)教學(xué)模式之弊端

單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程內(nèi)容豐富，其綜合性強(qiáng)，這就要求在教學(xué)過程中更多地體現(xiàn)理論聯(lián)系實(shí)際。在理論學(xué)習(xí)方面，要學(xué)好單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和應(yīng)用系統(tǒng)，就要求學(xué)生有扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)，廣博的知識(shí)面。在實(shí)踐方面，要求學(xué)生有較強(qiáng)的動(dòng)手實(shí)踐能力，并且能夠綜合運(yùn)用知識(shí)，將理論和實(shí)踐有機(jī)地結(jié)合起來。但是高職學(xué)生理論知識(shí)普遍較為薄弱，學(xué)習(xí)自控能力較差，且缺乏生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，學(xué)習(xí)單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和硬件電路中難免感覺抽象、難懂。

傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，先集中學(xué)習(xí)理論，后進(jìn)行綜合實(shí)踐，這就使得理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)無法連接：一方面學(xué)生在學(xué)習(xí)理論知識(shí)時(shí)，感覺學(xué)習(xí)內(nèi)容不具體，過于抽象，逐漸失去學(xué)習(xí)興趣，導(dǎo)致課程無法向下進(jìn)行;而另一方面，在實(shí)踐訓(xùn)練時(shí)，學(xué)生往往會(huì)由于理論知識(shí)的欠缺，只操作而不知道為什么要這樣操作，由于沒有理論的支撐而無法做到靈活運(yùn)用。

2.2 解決方案

從以上情況分析，本課程教學(xué)改革的探索應(yīng)從項(xiàng)目化教學(xué)出發(fā)，以構(gòu)建單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)為主線，采用模塊化教學(xué)，將整個(gè)課程分為6大模塊，并以項(xiàng)目的形式呈現(xiàn)，且每個(gè)項(xiàng)目都有可視化的結(jié)果，將理論與實(shí)踐融為一體。在內(nèi)容的選擇上降低理論重心，突出實(shí)際應(yīng)用，強(qiáng)調(diào)“呈現(xiàn)項(xiàng)目結(jié)果”，注重培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力和解決問題的實(shí)際工作能力。

本課程以項(xiàng)目為單位組織教學(xué)，并以典型設(shè)備為載體，通過具體任務(wù)案例，按單片機(jī)項(xiàng)目實(shí)施的順序逐步展開，讓學(xué)生在掌握技能的同時(shí)，引出相關(guān)專業(yè)理論知識(shí)，使學(xué)生在技能訓(xùn)練過程中加深對(duì)專業(yè)知識(shí)、技能的理解和應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的綜合職業(yè)能力，滿足學(xué)生職業(yè)生涯發(fā)展的需要。

3 項(xiàng)目化教學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)建與實(shí)施

單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)經(jīng)常需要連接一些外部設(shè)備，其中顯示和鍵盤是構(gòu)成人機(jī)對(duì)話的一種基本方式，使用最為頻繁。下面以這個(gè)項(xiàng)目中的一個(gè)典型的工作任務(wù)8路搶答器設(shè)計(jì)為例，來淺談單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程項(xiàng)目化教學(xué)法的改革探索。該項(xiàng)目的教學(xué)目標(biāo)是掌握單片機(jī)與LED數(shù)碼管的接口電路設(shè)計(jì)，編程控制方法。

（1）情景導(dǎo)入：首先教師在課件上播放一些圖片，在家里，在辦公室，在公共場(chǎng)所，隨處可以見到各種電子時(shí)鐘，在商場(chǎng)購(gòu)物時(shí)，也可以看到各種類型的電子秤，上面所用到的顯示部分就是比發(fā)光二極管LED更直觀的數(shù)字顯示，這種顯示方式稱為數(shù)碼管。在各種知識(shí)搶答賽的現(xiàn)場(chǎng)，參賽者分為若干隊(duì)，按下?lián)尨鸢粹o，數(shù)碼管上就會(huì)顯示相應(yīng)的數(shù)字，開始回答問題時(shí)，還會(huì)顯示倒計(jì)時(shí)和所得分?jǐn)?shù)。通過這些圖片，吸引學(xué)生的注意力，引出本次課程8路搶答器，并說明任務(wù)要求：電路上電后，數(shù)碼管上顯示字符“-”，當(dāng)其中某一按鍵按下時(shí)，數(shù)碼管上顯示相應(yīng)的數(shù)字，直到復(fù)位按鍵按下，又開始下一輪的搶答，并在幻燈片上給出硬件電路圖如圖1所示。

圖1 8路搶答器硬件電路圖

（2）任務(wù)分析：采用課堂提問，實(shí)物、影片展示等教學(xué)手段，來引導(dǎo)學(xué)生自己總結(jié)本次課程要求完成的工作任務(wù)：利用單片機(jī)I/O口輸出實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管控制?；疽鬄閿?shù)碼管實(shí)現(xiàn)數(shù)字“0-7”，字符“-”的顯示，拓展任務(wù)為在此基礎(chǔ)上添加按鍵控制。該環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)意圖是培養(yǎng)學(xué)生分析實(shí)際問題、提煉工作任務(wù)的能力。

（3）分組討論及方案制定：根據(jù)這一任務(wù)的難易程度，將學(xué)生分為3人一組，在分組過程中適當(dāng)考慮男女生搭配、動(dòng)手能力、對(duì)理論知識(shí)的理解能力問題，統(tǒng)籌解決。在方案制定的過程中，由師生共同討論，并結(jié)合多媒體幻燈片引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)，工作原理，字型編碼，一維數(shù)組等跟完成這一任務(wù)相關(guān)的儲(chǔ)備知識(shí)。如圖2所示是共陽(yáng)極數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)。

圖2 共陽(yáng)極數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)

將所有的發(fā)光二極管的負(fù)極接到P1口的8根I/O線上，就能夠通過控制這8根I/O線輸出0或1來點(diǎn)亮或熄滅相應(yīng)的字段。要在數(shù)碼管上顯示0，就需要點(diǎn)亮a，b，c，d，e，f這六個(gè)字段，也就是要向P1口傳送數(shù)據(jù)11000000B，0xC0，這就稱為0的共陽(yáng)極字型編碼。以此類推，得到1到7，-的字型編碼，將它們定義在一個(gè)數(shù)組里，這就要學(xué)生學(xué)習(xí)一維數(shù)組的定義和引用方法。經(jīng)過分析和討論，制定出該任務(wù)最終方案：用一維數(shù)組定義數(shù)字“0-7”，字符“-”的字型編碼;P1口提供段碼。

（4）方案實(shí)施：教師給出該任務(wù)的參考程序代碼。

學(xué)生按任務(wù)解決方案及實(shí)施計(jì)劃以小組分工的形式完成8路搶答器的設(shè)計(jì)。首先是繪制硬件電路原理圖，并用Proteus+Keil仿真軟件進(jìn)行任務(wù)的驗(yàn)證，若正確無誤，則繪制出PCB板圖，用華文默克雕刻機(jī)制板。然后，學(xué)生對(duì)電路所需元器件進(jìn)行數(shù)量和種類的統(tǒng)計(jì)，領(lǐng)取元器件并進(jìn)行測(cè)量，安裝焊接元器件，并將軟件代碼下載到單片機(jī)內(nèi)，調(diào)試并檢驗(yàn)數(shù)碼管顯示是否符合任務(wù)要求。

在學(xué)生實(shí)際操作過程中，教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行PCB板圖繪制、雕刻機(jī)制板、元器件檢測(cè)與電路板焊接、程序編譯出錯(cuò)、接線出錯(cuò)等問題進(jìn)行指導(dǎo)解決，對(duì)延時(shí)程序的必要性及延時(shí)時(shí)間的控制更要重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)。在整個(gè)任務(wù)完成的過程中，教師要隨時(shí)觀察小組進(jìn)行的情況，并予以提問，并給出每小組的過程考核分?jǐn)?shù)。

（5）小結(jié)與評(píng)價(jià)：總結(jié)完成本次任務(wù)應(yīng)該學(xué)習(xí)的新知識(shí)，包括LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)、工作原理、字型編碼、數(shù)組。對(duì)本次任務(wù)的完成情況，提出優(yōu)點(diǎn)和不足，針對(duì)出現(xiàn)的共性問題，予以解答。按“硬件電路板（40%）+軟件代碼（40%）+創(chuàng)新（20%）=總成績(jī)”的方式來進(jìn)行評(píng)價(jià)。

4 總結(jié)

在考核方式上，項(xiàng)目化教學(xué)較之傳統(tǒng)的教學(xué)法更多注重了過程考核，而且每一個(gè)項(xiàng)目均考查學(xué)生的基礎(chǔ)理論知識(shí)、硬件電路、軟件調(diào)試、特色創(chuàng)新等方面，提高了每一個(gè)學(xué)生的參與程度，大多數(shù)學(xué)生參與項(xiàng)目化教學(xué)會(huì)更加積極主動(dòng)，學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解也不單單停留在理論層面上，大大提升了學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，使高職的單片機(jī)課程教學(xué)更加貼近于高職培養(yǎng)“高素質(zhì)、技能型”專門人才的目標(biāo)。

項(xiàng)目編號(hào)：河南省職業(yè)教育教學(xué)改革項(xiàng)目（ZJB14160）