李悅晨 耿麗清

[摘 要] 單片機原理與接口是自動化類、電子信息類、機器人類等專業(yè)領(lǐng)域的核心基礎(chǔ)課程，其課程相關(guān)理論知識抽象，并具有高度綜合性和實踐應(yīng)用性等特點，學(xué)生理解非常困難，傳統(tǒng)灌輸式的教學(xué)方法效果較差?；诖?，將項目式教學(xué)法應(yīng)用于單片機原理與接口課程中，創(chuàng)設(shè)與運用教學(xué)做一體化教學(xué)模式，充分調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)與探索的積極性，增強學(xué)生的實踐動手能力，有效提高教學(xué)效果。

[關(guān) 鍵 詞] 單片機原理與接口；項目式教學(xué)法；教學(xué)做一體化

[中圖分類號] G712 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號] 2096-0603（2018）21-0096-02

一、引言

單片機原理與接口課程在眾多學(xué)科領(lǐng)域都有所涉及，其先行課程包括電路基礎(chǔ)、數(shù)電、模電、C語言等，具有很強的綜合性與實踐性。同時，單片機芯片的高速發(fā)展與眾多科技領(lǐng)域的使用，讓單片機課程在學(xué)生的學(xué)習(xí)乃至日后的工作中變得極其重要。面對客觀存在的問題，項目性教學(xué)法的引入與“教學(xué)做”一體化教學(xué)模式系統(tǒng)的綜合運用成為提高學(xué)生綜合能力的利器。

二、當(dāng)前單片機原理與接口教學(xué)中存在的問題

（一）從教學(xué)理念來看，傳統(tǒng)教學(xué)模式重理論傳授、輕能力培養(yǎng)

理論教學(xué)作為傳統(tǒng)的教學(xué)方法在單片機課程中占很大一部分課，講授的主要內(nèi)容包括MCS-51單片機硬件系統(tǒng)、并行輸入輸出電路、C語言、中斷系統(tǒng)等。單片機的理論教學(xué)方法也較為單一，多數(shù)教師以講授知識為主，不太注重學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。大部分學(xué)生動手能力較差，對單片機的一些抽象概念很難理解，致使教師在教學(xué)過程中困難不斷，學(xué)生在學(xué)習(xí)中也經(jīng)常出現(xiàn)知識點銜接不上、編程錯誤頻出等問題。

（二）從實踐環(huán)節(jié)來看，理論與現(xiàn)實嚴(yán)重脫離

傳統(tǒng)的單片機課程的理論教學(xué)課時大大超過實驗課時，在實驗課程上安排少量課時，且每個實驗連貫性不強，也很難與理論教學(xué)的進(jìn)度相匹配。實驗課程可以把這些枯燥無味的知識讓學(xué)生在做中學(xué)，但實驗課時安排得過少致使很多重難點知識的學(xué)習(xí)與運用不夠全面和系統(tǒng)，很難提高學(xué)生對單片機的現(xiàn)實工程應(yīng)用能力。

（三）從考核方式來看，考核單一，學(xué)生能力不能充分體現(xiàn)

現(xiàn)如今單片機課程采取的考核方式主要是期末閉卷筆試考試，且考試成績占總成績的大部分。面對這種考核方式，會有學(xué)生不重視日常學(xué)習(xí)，養(yǎng)成臨近期末考試突擊和死記硬背等學(xué)習(xí)習(xí)慣。只通過一張試卷評定一個學(xué)生對單片機這門綜合性如此強的課程的整體學(xué)習(xí)情況是片面的、不夠科學(xué)的。

三、“教學(xué)做”一體化教學(xué)模式的創(chuàng)設(shè)與運用

“教學(xué)做”一體化教學(xué)模式是將理論教學(xué)與實踐教學(xué)有機結(jié)合，教師的教和學(xué)生的學(xué)高度融合，如下圖所示。在一體化教學(xué)改革過程中，改變傳統(tǒng)教學(xué)的章節(jié)次序，對知識點進(jìn)行歸納整理，加入大量的典型實例，對教學(xué)內(nèi)容重新整合[1]。

（一）項目式教學(xué)法案例

項目式教學(xué)法就是師生通過共同完成一個完整獨立的學(xué)習(xí)項目，形成知識傳授的一種新型教學(xué)方法。在項目式教學(xué)法中教師的主要任務(wù)包括項目設(shè)計、項目實施中的監(jiān)督與指導(dǎo)、項目成果的批改與總結(jié)、項目評價等。教師在設(shè)計項目時應(yīng)當(dāng)注意項目要具備可實施性；難度不可過大或過?。蛔詈蟮脑u定應(yīng)該是全面客觀的。使用項目教學(xué)法，要求學(xué)生能夠解決新問題，從方案提出到項目實施都由學(xué)生去完成，而教師所起的作用是協(xié)助指導(dǎo)作用，學(xué)生在整個過程中都起到主導(dǎo)作用[2]。

1.項目整體設(shè)計方案

本文以智慧校園系統(tǒng)設(shè)計項目為例，解釋項目式教學(xué)法實施中應(yīng)該包括哪些重要部分。智慧校園指的是以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的智慧化的校園工作、學(xué)習(xí)和生活一體化環(huán)境，將教學(xué)、科研、管理和校園生活進(jìn)行充分融合[3]。智慧校園項目的主要教學(xué)目的是掌握利用單片機和傳感器搭建數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、掌握單片機與PC機的有線與無線通信、提高單片機的綜合應(yīng)用能力。智慧校園項目為綜合的主項目，學(xué)生很難完成這么龐大的一個項目，故分設(shè)多個子項目讓學(xué)生分組完成，這樣設(shè)計項目既保證了項目的可實施性也確保了項目的綜合性。智慧校園子項目包括：智能燈光系統(tǒng)、防盜報警系統(tǒng)、火災(zāi)報警系統(tǒng)、智能窗戶控制系統(tǒng)、有毒氣體報警系統(tǒng)、智能鬧鐘系統(tǒng)、智能窗簾控制系統(tǒng)等。

2.子項目設(shè)計方案

以子項目智能窗戶控制系統(tǒng)為例，在項目式教學(xué)法實施過程中學(xué)生應(yīng)明確該項目的背景及意義、掌握主要項目內(nèi)容、制訂項目方案；教師應(yīng)使學(xué)生明確項目目標(biāo)，講解主要元器件及模塊的功能和使用方法，及時引導(dǎo)學(xué)生推進(jìn)項目設(shè)計，為學(xué)生答疑解惑。

（1）項目背景及意義

在項目開始前教師應(yīng)向?qū)W生介紹智能窗戶控制系統(tǒng)的項目背景及意義，引發(fā)學(xué)生思考。眾所周知，窗戶的作用是調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境，使室內(nèi)環(huán)境達(dá)到居民感到舒適的狀態(tài)。但是當(dāng)前居民使用的窗戶大多數(shù)是單純的推拉式或平移式，完全靠人為來控制窗戶開啟，會帶來諸多不便。所以，研究智能窗戶控制系統(tǒng)具有重要意義。

（2）明確項目內(nèi)容與目標(biāo)

教師應(yīng)與學(xué)生共同明確項目內(nèi)容，讓學(xué)生明白自己的項目要完成哪些任務(wù)，當(dāng)具有高度針對性和目的性時，學(xué)生才能高效地推進(jìn)項目實施。智能窗戶控制系統(tǒng)的主要項目內(nèi)容為：用雨滴傳感器檢測室外是否有雨，粉塵傳感器檢測PM2.5是否超標(biāo)；將雨滴傳感器和粉塵傳感器模塊采集到的數(shù)據(jù)通過模數(shù)轉(zhuǎn)換傳送給單片機；當(dāng)檢測到有雨滴和粉塵時步進(jìn)電機轉(zhuǎn)動關(guān)閉窗戶；將實時的室外情況通過無線模塊與主控中心進(jìn)行通信，實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制功能。

（3）制訂項目設(shè)計方案

學(xué)生需要自主確定項目設(shè)計方案，教師應(yīng)及時檢查學(xué)生方案中是否存在錯誤，進(jìn)行及時的指導(dǎo)。

（4）主要元器件及模塊的講解

在項目實施過程中教師應(yīng)要求學(xué)生先自主選擇元器件，并對照說明書和資料對該元件做一個簡單的學(xué)習(xí)分析，隨后教師再深入講解使用方案。智能窗戶控制系統(tǒng)的主要元器件及模塊的講解要點主要有：雨滴傳感器模塊的型號為Arduino雨滴傳感器套件，主要作用是雨滴檢測，接上5V電源，電源燈亮。感應(yīng)板上沒有水滴時，DO輸出為高電平，開關(guān)指示燈滅；滴上一滴水，DO輸出為低電平，開關(guān)指示燈亮；刷掉上面的水滴，又恢復(fù)到輸出高電平狀態(tài)[4]。PM2.5粉塵傳感器模塊的型號為GP2Y1014AUOF，主要用途是檢測空氣中PM2.5粉塵濃度，傳感器中心有個洞可以讓空氣自由流過，定向發(fā)射LED光，通過檢測經(jīng)過空氣中灰塵折射過后的光線來判斷灰塵的含量。步進(jìn)電機驅(qū)動模塊的選用型號是5V步進(jìn)電機+ULN2003驅(qū)動板，作用是驅(qū)動開關(guān)窗戶，在5V的工作電壓下ULN200能與TTL和CMOS電路直接相連，可以直接處理原先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)。無線模塊的器件型號為nRF24L01，主要功能為無線通信，通過無線模塊將此任務(wù)的數(shù)據(jù)傳送到主控（ZigBee）。

（5）項目實施的評定

學(xué)生完成項目后，教師應(yīng)對每個學(xué)生的項目進(jìn)行客觀全面的評定。與項目式教學(xué)法比較契合的評價方式是復(fù)合式評價，通過這種復(fù)合式評價可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，建立知識、能力、態(tài)度、情感并重的多維立體的評價體系，可取得較好的教學(xué)效果[5]。

（二）考核方式改革

傳統(tǒng)的單一試卷考試模式只注重理論知識的掌握和課堂出勤情況，忽略了學(xué)生實踐動手能力以及創(chuàng)新能力的考核，無法全面反映學(xué)生的綜合素質(zhì)。應(yīng)將考試內(nèi)容和標(biāo)準(zhǔn)分別做出細(xì)化，并更加注重實驗課程的考核及其在總成績中的比重。具體比例可設(shè)置為期末考試試卷成績占總成績的40%；實驗教學(xué)中的表現(xiàn)情況占總成績的40%；作業(yè)完成情況占總成績的10%；出勤情況占總成績的10%。

四、結(jié)論

本文針對當(dāng)前單片機原理與接口教學(xué)中存在的問題，提出項目式教學(xué)法和“教學(xué)做”一體化教學(xué)模式的創(chuàng)設(shè)與應(yīng)用；學(xué)生更好地掌握了單片機抽象的基礎(chǔ)理論，增強了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、主動性，有效提高了教學(xué)效果；通過對考核方式的改革，更加充分且客觀全面地評價了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。項目式教學(xué)法在“單片機原理與接口”課程中的創(chuàng)設(shè)與運用總體成效比傳統(tǒng)教學(xué)方法顯著，從根本上提升了學(xué)生的動手能力、獨立思考能力、實踐應(yīng)用能力等綜合素質(zhì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]段英宏，劉秀紅.單片機課程一體化教學(xué)模式的研究與實踐[J].亞太教育，2016（27）：112-113.

[2]杜燕.淺談任務(wù)驅(qū)動法和項目教學(xué)法在中職《單片機原理與應(yīng)用》課程中的應(yīng)用[J].電腦知識與技術(shù)，2012，8（21）：5125-5126.

[3]周彤，劉文.智慧校園建設(shè)的現(xiàn)狀與思考[J].信息與電腦（理論版），2011（10）：86.

[4]馬嘉聰，鄭杭，陳文中，等.智能化遠(yuǎn)程可伸縮裝置[J].職業(yè)教育（下旬刊），2017（9）：15-18.

[5]李建剛.項目教學(xué)法視角下的單片機課程教學(xué)策略研究[J].職業(yè)技術(shù)，2017，16（8）：92-93.