黃青穎（江蘇城鄉(xiāng)建設(shè)職業(yè)學(xué)院,江蘇　常州　213147）

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單片機(jī)之《LED燈》項目化教學(xué)探索

黃青穎
（江蘇城鄉(xiāng)建設(shè)職業(yè)學(xué)院,江蘇常州213147）

摘 要：《單片機(jī)原理及應(yīng)用》是一門理論和實踐性都很強(qiáng)的課程，也是建筑電氣工程技術(shù)專業(yè)課程。Led燈實驗則是《單片機(jī)原理及應(yīng)用》的基礎(chǔ)硬件實驗。教育改革的不斷深入，傳統(tǒng)的教學(xué)受到嚴(yán)重的沖擊。項目化教學(xué)法是通過實施一個完整的項目而進(jìn)行的教學(xué)活動，其目的是在課堂教學(xué)中把理論與實踐教學(xué)有機(jī)地結(jié)合起來，充分發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)造潛能，培養(yǎng)學(xué)生分析解決問題的能力。

關(guān)鍵詞：高等職業(yè)教育; 單片機(jī); 教學(xué)改革

1　傳統(tǒng)單片機(jī)的教學(xué)模式

目前，大多數(shù)單片機(jī)的教材章節(jié)以單片機(jī)的結(jié)構(gòu)原理為主要學(xué)習(xí)內(nèi)容，先介紹單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)及匯編語言，然后是單片機(jī)的擴(kuò)展技術(shù)和接口技術(shù)，最后介紹單片機(jī)的系統(tǒng)開發(fā)和一些實例。我校單片機(jī)傳統(tǒng)的教學(xué)分為理論教學(xué)和實訓(xùn)教學(xué)。在理論教學(xué)中，概念多，內(nèi)容抽象，并且各部分知識銜接緊密，一環(huán)扣一環(huán)，職校學(xué)生難以適應(yīng)，普遍感到入門難。而實訓(xùn)教學(xué)，多數(shù)是驗證性實驗，以調(diào)試程序為主，缺少學(xué)生自己動手做的小制作。

學(xué)生對理論知識是一知半解，在實踐中僅以實驗來驗證程序是否正確，鮮有設(shè)計。很難達(dá)到“讓學(xué)生具有建筑電氣控制單元的基本知識和基本技能，能根據(jù)系統(tǒng)的總體要求熟練地進(jìn)行硬件設(shè)計和軟件設(shè)計，進(jìn)行常用控制系統(tǒng)的接線、調(diào)試和運(yùn)行”要求。

原來的“Led燈實驗”是在指令系統(tǒng)學(xué)完后上的實驗課。先給學(xué)生Led燈的實驗任務(wù)，分析任務(wù)，寫出程序，然后到實驗室在實驗箱上接線，最后用電腦輸入程序調(diào)試運(yùn)行，驗證程序的正確性。這種教學(xué)模式，存在一些問題(1)學(xué)生對理論部分沒有掌握，對程序的錯誤改正都有困難，更談不上設(shè)計程序（2）實踐中存在的問題：由于是在實驗箱上進(jìn)行操作，線路和器件都已定好，學(xué)生不用選擇元器件，不用進(jìn)行線路設(shè)計。（3）驗證性實驗，只是判斷程序是否正確，而不是單片機(jī)開發(fā)過程的展現(xiàn)，所以學(xué)生對單片機(jī)的開發(fā)過程并不了解。

2　采用項目教學(xué)法進(jìn)行課堂改革

“項目教學(xué)法”是通過實施一個完整的項目而進(jìn)行的教學(xué)活動，其目的是在課堂教學(xué)中把理論與實踐教學(xué)有機(jī)地結(jié)合起來，充分發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)造潛能，提高學(xué)生解決實際問題的綜合能力。在教學(xué)活動中，教師將需要解決的問題或任務(wù)以項目的形式交給學(xué)生。學(xué)生在教師指導(dǎo)下以個人或小組工作方式，按照實際工作的程序，共同制定計劃，共同或分工完成項目。

我以項目為引領(lǐng)、任務(wù)驅(qū)動、理實一體化模式展開《Led燈》項目教學(xué)，把項目分成六個任務(wù)。每一個任務(wù)，學(xué)生4人一組，教師把任務(wù)的要求和目的告知學(xué)生，由學(xué)生小組制定計劃完成，教師及時對成果評價。

3　改革后的教學(xué)流程

六個任務(wù)：任務(wù)一：一只快樂的Led燈；任務(wù)二、制作ISP下載線；任務(wù)三、8只Led燈電路制作；任務(wù)四、下載程序，讓8只Led燈閃爍；任務(wù)五、學(xué)習(xí)流程圖，分析、改寫程序。任務(wù)六：制作“閃閃發(fā)光的愛心”（圖1）。

3.1任務(wù)一、一只快樂的Led燈

教師指導(dǎo)學(xué)生用5v電池盒、STC12C2052單片機(jī)，一只Led燈，在面包板上搭接電路。電池的正、負(fù)極接單片機(jī)的電源極和接地極。Led燈的陽、陰極分別與芯片20腳和19腳相連，電源接通后Led燈閃爍。

這個任務(wù)的目的是讓學(xué)生認(rèn)識部分單片機(jī)的管腳，初步了解單片機(jī)的控制功能，對單片機(jī)的學(xué)習(xí)產(chǎn)生興趣。教師展示學(xué)生的成果。根據(jù)接線的正確與否，給學(xué)生評分。

3.2任務(wù)二、制作ISP下載線，實現(xiàn)電腦和單片機(jī)的握手

電腦與單片機(jī)的握手要通過下載線。學(xué)生在教師示范指導(dǎo)下，制作ISP下載線。在制作的過程中，教師向?qū)W生介紹USB轉(zhuǎn)UART模塊、芯片座、杜邦接頭、排線等知識；學(xué)生用自己做的下載線連接電腦和單片機(jī)，在電腦中安裝驅(qū)動程序，設(shè)置下載編程燒錄軟件，實現(xiàn)電腦與單片機(jī)的握手。

3.3任務(wù)三、利用面包板制作8只Led燈的電路

要讓8只Led燈輪流點(diǎn)亮，面包板上的電路該如何搭接呢？教師先演示，然后學(xué)生完成。這個過程可以讓學(xué)生了解面包板的電路結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步單片掌握單片機(jī)的管腳功能和單片機(jī)的最小系統(tǒng)：單片機(jī)、晶振電路、復(fù)位電路。

邊做邊學(xué)，做中學(xué)，學(xué)生有很高的興趣。評價采用小組互評分和教師評分結(jié)合的方式。

3.4任務(wù)四、8只Led燈快樂閃爍

從網(wǎng)上下載程序存放在電腦中，學(xué)生通過燒錄軟件，把程序下載到單片機(jī)中，調(diào)試運(yùn)行、觀察現(xiàn)象。現(xiàn)象不正確的小組，檢查電路和燒錄軟件設(shè)置，排除故障。

此任務(wù)的目的是讓學(xué)生掌握怎樣下載程序到單片機(jī)中，從而實現(xiàn)控制功能。

教學(xué)中，教師讓學(xué)生從網(wǎng)上下載現(xiàn)成的程序是為了降低難度，由易到難，讓學(xué)生保持學(xué)習(xí)的興趣。

3.5任務(wù)五、畫出流程圖，分析、改寫程序

以8只Led閃爍燈為案例，畫出流程圖，復(fù)習(xí)相關(guān)的指令；對照流程圖，對現(xiàn)成的程序進(jìn)行分析。提出要求：把8只Led燈輪流點(diǎn)亮改成4燈交替亮滅，該如何改寫程序？

教師引導(dǎo)學(xué)生畫出流程圖，編寫程序，上機(jī)編譯、調(diào)試程序。評價采用小測試的方式，改變Led燈花樣，讓學(xué)生畫出流程圖、編程，教師打分。

3.6任務(wù)六、制作閃閃發(fā)光的愛心

任務(wù)六：在電路板上焊接30個Led燈和相關(guān)元件、導(dǎo)線，led燈分布成心形，用單片機(jī)程序控制Led燈的閃爍。學(xué)生分析任務(wù)，進(jìn)行硬件設(shè)計和軟件設(shè)計，在洞洞板上按自己設(shè)計的電路圖焊接元件、導(dǎo)線；在實訓(xùn)室編程、編譯、調(diào)試、運(yùn)行程序，這個任務(wù)可以讓學(xué)生初步體驗單片機(jī)開發(fā)的過程。教師展示學(xué)生作品，評價采用互評和教師評分結(jié)合的方式。

4　教學(xué)效果

《Led燈》項目被分成了6個任務(wù)，每個任務(wù)都是理論與實踐的結(jié)合。（1）通過“理實一體”的教學(xué)模式，師生雙方邊教、邊學(xué)、邊做，學(xué)生加深了理解，提高了動手能力。（2）教學(xué)內(nèi)容由易到難，循序漸進(jìn)；教學(xué)過程增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性，利于學(xué)生發(fā)現(xiàn)和解決問題，學(xué)習(xí)的興趣和熱情得到提高。（3）評價采用學(xué)生自評、小組互評及教師評價相結(jié)合的方式，產(chǎn)生較好的激勵功能，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

要讓學(xué)生在一學(xué)期的學(xué)習(xí)中精通單片機(jī)，是十分困難的，做為一名職業(yè)學(xué)校的老師，我們應(yīng)該盡最大的努力使學(xué)生在學(xué)習(xí)單片機(jī)中找到樂趣，最大程度的使學(xué)生們感覺到單片機(jī)這門課，“好學(xué)”、“易學(xué)”、“想學(xué)”。 單片機(jī)教學(xué)需要教師付出更多的努力、更多的學(xué)習(xí)、更多的探索和更多的創(chuàng)新！

參考文獻(xiàn)：

[1]鄧澤民,陳慶合.職業(yè)教育課程設(shè)計[M].中國鐵道出版社,2006.

[2]姜大源.職業(yè)教育學(xué)研究新論[M].教育科學(xué)出版社,2007.

作者簡介：黃青穎（1975-），女，碩士，講師。

DOI :10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.01.230