張佳賢

摘 要：江蘇省江陰中等專業(yè)學(xué)校屬于中職學(xué)校，從該校電氣系歷年以來(lái)的單片機(jī)教學(xué)狀況分析可得，采用傳統(tǒng)的單片機(jī)授課，教師講授理論晦澀難懂，而學(xué)生接受知識(shí)難度較大，因此對(duì)于單片機(jī)課程的教學(xué)改革迫在眉睫。近兩年該校電氣系對(duì)單片機(jī)課程進(jìn)行了改革，將傳統(tǒng)授課變?yōu)轫?xiàng)目式教學(xué)，融入單片機(jī)教學(xué)中，并以實(shí)驗(yàn)的形式呈現(xiàn)給學(xué)生。

關(guān)鍵詞：中職學(xué)校 單片機(jī) 項(xiàng)目式教學(xué) 改革探索

中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）09（b）-0160-02

1 單片機(jī)專業(yè)教學(xué)背景

筆者學(xué)校電氣系有4個(gè)電類相關(guān)專業(yè)，其中兩個(gè)弱電專業(yè)，兩個(gè)強(qiáng)電專業(yè)。它們到高年級(jí)都有相應(yīng)的單片機(jī)課程開(kāi)設(shè)。之前學(xué)校由于沒(méi)有擴(kuò)建，沒(méi)有專門的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室，因此導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備不足、損耗率高，實(shí)驗(yàn)開(kāi)出率也低，學(xué)生很難進(jìn)行自主探究實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)積極性不高，創(chuàng)新能力和自主學(xué)習(xí)能力得不到提高。近幾年，學(xué)校新建的實(shí)訓(xùn)大樓，也安排了單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室。單片機(jī)項(xiàng)目式教學(xué)可激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

2 單片機(jī)項(xiàng)目式法教學(xué)理念

傳統(tǒng)的單片機(jī)教學(xué)是以老師為主體，學(xué)生為輔體，書本知識(shí)往往貫穿整個(gè)課堂。通過(guò)教師不停的填鴨式灌授，學(xué)生學(xué)習(xí)只能被動(dòng)接受。由于被動(dòng)式學(xué)習(xí)帶來(lái)了一系列的蝴蝶效應(yīng)，導(dǎo)致學(xué)生并沒(méi)有接受新知識(shí)，掌握新內(nèi)容。教師也不知道學(xué)生學(xué)習(xí)到一個(gè)什么程度。

將項(xiàng)目式教學(xué)加載在單片機(jī)課程中，讓老師打破原來(lái)書本知識(shí)點(diǎn)的局限，對(duì)教材中的知識(shí)點(diǎn)重新進(jìn)行排列組合。把教材里的內(nèi)容安排成每一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)某種功能的項(xiàng)目，并把單片機(jī)中出現(xiàn)的零散的知識(shí)點(diǎn)穿插到每個(gè)項(xiàng)目中去，這樣我們就可以將項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)步驟作為教師教學(xué)的順序，由此穿針引線，讓學(xué)生通過(guò)項(xiàng)目來(lái)做實(shí)驗(yàn)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)，總結(jié)相關(guān)知識(shí)，從而掌握知識(shí)。引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)中實(shí)驗(yàn)，當(dāng)一個(gè)項(xiàng)目完成了，學(xué)生也能逐漸掌握課程相關(guān)內(nèi)容。

3 單片機(jī)項(xiàng)目教學(xué)改革實(shí)施內(nèi)容

3.1 項(xiàng)目?jī)?nèi)容設(shè)計(jì)

單片機(jī)項(xiàng)目式教學(xué)能順利開(kāi)展，取決于一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，那就是對(duì)項(xiàng)目?jī)?nèi)容進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。第一，教師在編排教學(xué)內(nèi)容過(guò)程中必須選擇適合學(xué)生的項(xiàng)目，這就要把單片機(jī)課程教材中的原有知識(shí)點(diǎn)根據(jù)項(xiàng)目?jī)?nèi)容要求進(jìn)行重新編排、整合，構(gòu)成每一個(gè)合適的項(xiàng)目。

具體項(xiàng)目?jī)?nèi)容分為以下9項(xiàng)。

（1）單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)（包括單片機(jī)最小系統(tǒng)、點(diǎn)亮一盞小燈）。

（2）流水燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（花樣流水彩燈的設(shè)計(jì)）。

（3）交通燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)（模擬交通燈）。

（4）按鍵計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)（多個(gè)數(shù)碼管顯示）。

（5）電子萬(wàn)年歷系統(tǒng)設(shè)計(jì)（LCD液晶顯示器）。

（6）數(shù)據(jù)采集與輸出系統(tǒng)設(shè)計(jì)（帶數(shù)顯的溫度計(jì)的設(shè)計(jì)）。

（7）串行通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)（單片機(jī)通信）。

（8）直流電機(jī)調(diào)速設(shè)計(jì)（直流電機(jī)調(diào)速）。

（9）單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)（搬運(yùn)機(jī)器人）。

我們還確定了相應(yīng)的教學(xué)目標(biāo)，分別是：

（1）熟悉單片機(jī)封裝，掌握單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)，了解單片機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)流程。

（2）掌握單片機(jī)流水燈的硬件電路，會(huì)編寫流水燈程序。

（3）掌握單片機(jī)交通燈硬件電路，會(huì)編寫單片機(jī)交通燈程序。

（4）掌握數(shù)碼管靜，動(dòng)態(tài)顯示原理以及硬件電路連接和編程。

（5）掌握硬件電路及LCD工作原理。

（6）掌握硬件電路及DS18B20溫度采集芯片工作原理。

（7）掌握多機(jī)通信工作原理與編程。

（8）掌握PWM技術(shù)及硬件電路及編程。

（9）掌握電路的可靠性設(shè)計(jì)與軟件的可靠性設(shè)計(jì)。

3.2 課堂教學(xué)環(huán)節(jié)

教師將要講解的知識(shí)點(diǎn)加進(jìn)每一個(gè)單片機(jī)項(xiàng)目實(shí)例中，帶領(lǐng)學(xué)生分析項(xiàng)目、分解任務(wù)、解決任務(wù)。首先，教師在初次教學(xué)中，應(yīng)該使學(xué)生正確認(rèn)識(shí)芯片、挑選合適芯片。其次，教師可通過(guò)多媒體課件、視頻或者Proteus仿真及Keil連調(diào)等形式，讓學(xué)生能觀察每一個(gè)項(xiàng)目中的電路能夠?qū)崿F(xiàn)功能。最后，項(xiàng)目的內(nèi)容設(shè)計(jì)分成硬件與軟件。其中硬件設(shè)計(jì)主要由Proteus仿真軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。教師在講授硬件相關(guān)知識(shí)點(diǎn)時(shí)，需涉及到相應(yīng)的基礎(chǔ)知識(shí)。軟件設(shè)計(jì)則通過(guò)Keil軟件的調(diào)試功能，學(xué)生一邊進(jìn)行單步調(diào)試程序，一邊進(jìn)行測(cè)試編程。教師在一旁可講解相關(guān)C語(yǔ)言語(yǔ)法和算法。

3.3 實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)

單片機(jī)的實(shí)踐操作環(huán)節(jié)是單片機(jī)項(xiàng)目學(xué)習(xí)中的一個(gè)十分重要環(huán)節(jié)，教師在此過(guò)程中要重視起來(lái)，學(xué)生是實(shí)踐的主體，教師是實(shí)踐的輔體，鼓勵(lì)學(xué)生將被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變成主動(dòng)學(xué)習(xí)。在教學(xué)中教師可根據(jù)項(xiàng)目實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)啟發(fā)學(xué)生思維，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)上的主動(dòng)性與創(chuàng)造性。

我們?cè)谶M(jìn)行項(xiàng)目式教學(xué)改革過(guò)程中，必須把著重點(diǎn)放到實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)上。可將實(shí)踐操作環(huán)節(jié)分為4個(gè)大塊。第一塊：教師在進(jìn)行理論教學(xué)時(shí)可通過(guò)Proteus仿真軟件、多媒體課件或者微課視頻對(duì)每一個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行直觀式講解，這樣能讓學(xué)生體驗(yàn)到將單片機(jī)成功編程的成就感。第二塊：學(xué)生在課后借助自己電腦中的Proteus仿真軟件及Keil 軟件對(duì)教師強(qiáng)調(diào)的內(nèi)容進(jìn)行動(dòng)手操作練習(xí)。第三塊：教師可在課余時(shí)間布置一些拓展性作業(yè)，就由學(xué)生選擇自己較為感興趣的內(nèi)容或者還想提高的內(nèi)容加深學(xué)習(xí)。第四塊：學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后，對(duì)具體的單片機(jī)項(xiàng)目的硬件電路進(jìn)行設(shè)計(jì)、搭建、焊接及調(diào)試運(yùn)行，最后觀察運(yùn)行結(jié)果。

4 教學(xué)改革效果分析

單片機(jī)項(xiàng)目式教學(xué)改革的實(shí)施，沖出了傳統(tǒng)單片機(jī)理論教學(xué)的束縛。硬件與軟件兩類教學(xué)平臺(tái)在單片機(jī)項(xiàng)目教學(xué)中的配合，讓教師能順利進(jìn)行教學(xué)研究，同時(shí)讓學(xué)生能進(jìn)行有效學(xué)習(xí)。再加上單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室配備的實(shí)驗(yàn)資源，能讓教師得心應(yīng)手地實(shí)施項(xiàng)目式教學(xué)，也讓學(xué)生用心專注于項(xiàng)目實(shí)踐。通過(guò)近兩年觀察研究，得出以下結(jié)論。

4.1 學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性、積極性明顯提高

這種軟、硬件平臺(tái)的項(xiàng)目式教學(xué)的教學(xué)手段能讓我校電類專業(yè)的學(xué)生非常清楚地觀察單片機(jī)及單片機(jī)項(xiàng)目研發(fā)的整個(gè)流程。教師不必上課將理論知識(shí)碎碎念，就能讓學(xué)生的操作能力、思維能力和整體能力發(fā)揮到一個(gè)較高的水平。

4.2 畢業(yè)設(shè)計(jì)選題選擇單片機(jī)類的題目明顯增多

一些學(xué)生通過(guò)單片機(jī)項(xiàng)目式開(kāi)發(fā)的方法構(gòu)建硬件電路，再通過(guò)軟件測(cè)試，實(shí)現(xiàn)了想要的成果。比如2013級(jí)電氣工程班的一個(gè)男生設(shè)計(jì)的單片機(jī)控制節(jié)能路燈在畢業(yè)答辯中就得到了較好的成績(jī)。同時(shí)電氣系電類專業(yè)學(xué)生踴躍報(bào)名參加相關(guān)單片機(jī)項(xiàng)目的比賽，比如，單片機(jī)的技能競(jìng)賽（機(jī)械臂、控制小車、智能機(jī)器人）。

5 結(jié)語(yǔ)

在當(dāng)下中職學(xué)校單片機(jī)教學(xué)中出現(xiàn)的問(wèn)題中，我們結(jié)合學(xué)校培養(yǎng)班組長(zhǎng)型人才的定位，來(lái)培養(yǎng)電類專業(yè)學(xué)生成為應(yīng)用型、操作性型及創(chuàng)新型人才。并實(shí)踐出一條單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的教學(xué)主線，將項(xiàng)目教學(xué)法為主，把Proteus仿真教學(xué)為輔，通過(guò)培養(yǎng)學(xué)生能力為目標(biāo)，建立出一條“單片機(jī)”教學(xué)改革新道路。

通過(guò)近兩年的教學(xué)實(shí)踐，我們將單片機(jī)課程的教學(xué)開(kāi)展為每一個(gè)小項(xiàng)目，讓學(xué)生通過(guò)Proteus軟件及Keil軟件來(lái)構(gòu)建相應(yīng)的硬件平臺(tái)從而實(shí)施項(xiàng)目式教學(xué)。實(shí)踐證明，利用單片機(jī)項(xiàng)目式教學(xué)手段，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣得到提高。

參考文獻(xiàn)

[1] 馮冬菊，王丹虹.基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的機(jī)械制圖教學(xué)改革[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2012，15（3）：25-27.

[2] 趙永熹，黃云峰.基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法的單片機(jī)課程體系建設(shè)[J].中國(guó)電力教育，2013（4）：55-56.

[3] 林立.單片機(jī)原理及應(yīng)用：基于Proteus和Keil C[M].北京： 電子工業(yè)出版社，2009.

[4] 杜志強(qiáng).機(jī)械類專業(yè)“單片機(jī)原理及應(yīng)用”課程教學(xué)探索與實(shí)踐[J].理工高教研究，2010，29（3）：121-124.