謝宏霖

摘要：《單片機(jī)技術(shù)與應(yīng)用》是高等院校電子類(lèi)專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)必修課。本文結(jié)合我校單片機(jī)教學(xué)改革進(jìn)行項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)的探索。提出了基于“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法”的單片機(jī)類(lèi)課程教學(xué)的新思路，大大提高了教學(xué)效率，調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，具有較高的推廣價(jià)值。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法；實(shí)踐教學(xué)

中圖分類(lèi)號(hào)：G424文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044（2012）30-7290-03

《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》課程是電子類(lèi)專(zhuān)業(yè)的主干課程，也是多年來(lái)公認(rèn)的“問(wèn)題課程”，學(xué)生普遍感到難學(xué)。課程內(nèi)容抽象、邏輯性強(qiáng)、與其他課程的關(guān)聯(lián)度大。學(xué)生除要掌握單片機(jī)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)外，還要有一定的硬件電路基礎(chǔ)和較強(qiáng)的動(dòng)手能力，以及熟練的匯編、C語(yǔ)言編程能力。

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)、集成電路技術(shù)和計(jì)算機(jī)軟、硬件的飛速發(fā)展，單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)的內(nèi)容與教學(xué)手段和方法都發(fā)生了很大的變化。如何充分利用多種單片機(jī)開(kāi)發(fā)工具，掌握綜合運(yùn)用單片機(jī)的軟硬件實(shí)用技術(shù)，為工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究和實(shí)驗(yàn)設(shè)備等領(lǐng)域的單片機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)，培養(yǎng)具有技術(shù)應(yīng)用能力、創(chuàng)新精神和創(chuàng)業(yè)精神的高素質(zhì)人才，成為單片機(jī)課程教學(xué)面臨的新挑戰(zhàn)。[1]

目前國(guó)內(nèi)多數(shù)高等院校單片機(jī)課程存在理論與實(shí)踐嚴(yán)重脫節(jié)的現(xiàn)象，本文針對(duì)目前國(guó)內(nèi)高等院校電子專(zhuān)業(yè)單片機(jī)類(lèi)課程教學(xué)中存在的問(wèn)題，結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，提出了基于“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法”的單片機(jī)類(lèi)課程教學(xué)的新思路，以期為單片機(jī)類(lèi)課程教學(xué)的改革提供參考。

1 項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法教學(xué)理念

項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法教學(xué)，也稱(chēng)為“基于項(xiàng)目活動(dòng)的研究性學(xué)習(xí)”。[2]這種教學(xué)方法的突出特點(diǎn)在于學(xué)習(xí)過(guò)程的實(shí)踐與研究活動(dòng)相融合。具有幾個(gè)顯著特征：①在學(xué)習(xí)過(guò)程中，老師的“教”與學(xué)生的“做”是緊密聯(lián)系在一起的，以學(xué)生“做”為主，以老師“教”為輔的教學(xué)模式。整個(gè)教學(xué)是基于行動(dòng)的過(guò)程；②老師教授實(shí)踐方法和思路，具體的實(shí)踐動(dòng)手過(guò)程由學(xué)生決定（如：選用具體的元器件，電路圖的繪制，程序編寫(xiě)的細(xì)節(jié)等等由學(xué)生自己選擇，充分發(fā)揮學(xué)生的能動(dòng)性和創(chuàng)新性）；③學(xué)習(xí)的目標(biāo)的明確性，只有在學(xué)生清晰地意識(shí)到自身的學(xué)習(xí)目標(biāo)，斬獲與希望成果的預(yù)期時(shí)，學(xué)習(xí)才是成功的。

“教”與“練”的教學(xué)理念。[3]

項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法是教與練的過(guò)程，是把課本的抽象知識(shí)轉(zhuǎn)換為技能訓(xùn)練的過(guò)程，教師不是將知識(shí)和理論灌輸給學(xué)生，而應(yīng)引導(dǎo)他們一步步思索探究、自己實(shí)踐。在實(shí)踐中理解知識(shí)、掌握知識(shí)。教學(xué)過(guò)程中教師充當(dāng)“教練”的角色，教給學(xué)生每個(gè)項(xiàng)目所要求的理論知識(shí)和學(xué)習(xí)方法后，主要是引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)完成項(xiàng)目訓(xùn)練。擊球技巧和比賽規(guī)則講述完后，比賽是靠學(xué)生自己打得。項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法強(qiáng)調(diào)學(xué)生為主體，提倡學(xué)生通過(guò)自我學(xué)習(xí)的方式來(lái)獲取知識(shí)。

例如：?jiǎn)纹瑱C(jī)中斷系統(tǒng)，教學(xué)內(nèi)容為：①簡(jiǎn)述89S51中的5個(gè)中斷源；②外部中斷和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中斷的編程方法；③基本的電路搭建。而剩下的內(nèi)容如：計(jì)數(shù)數(shù)值與顯示數(shù)碼的轉(zhuǎn)換、秒表器的啟?？刂啤存I控制等，都需要老師“引導(dǎo)”學(xué)生自學(xué)，通過(guò)分析教材實(shí)例、網(wǎng)絡(luò)搜索等方式獲取解決方法，老師作為協(xié)助人員“引導(dǎo)”學(xué)生如何分析項(xiàng)目目標(biāo)，解決實(shí)際問(wèn)題，直至完成項(xiàng)目要求。

2 項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法的實(shí)施過(guò)程

2.1 項(xiàng)目的選取與實(shí)施

我們的項(xiàng)目選取本著實(shí)踐性、啟發(fā)性、典型性和目的性的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過(guò)市場(chǎng)調(diào)研，直接選取專(zhuān)業(yè)性項(xiàng)目作為毛培，經(jīng)過(guò)移植、改造和簡(jiǎn)化后，設(shè)計(jì)成符合當(dāng)前行業(yè)實(shí)際、學(xué)生極為感興趣的真實(shí)項(xiàng)目。這些項(xiàng)目往往蘊(yùn)涵同種項(xiàng)目的普遍的應(yīng)用問(wèn)題，學(xué)生掌握后，起到舉一反三、觸類(lèi)旁通的作用。

在項(xiàng)目選取上以單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)為主線(xiàn)，將整個(gè)課程分解成若干個(gè)項(xiàng)目，精心設(shè)計(jì)成三個(gè)層次的項(xiàng)目?jī)?nèi)容——基礎(chǔ)性項(xiàng)目，系統(tǒng)性項(xiàng)目，綜合應(yīng)用項(xiàng)目。

基礎(chǔ)性項(xiàng)目是根據(jù)教學(xué)對(duì)象的認(rèn)知特點(diǎn)，站在初學(xué)者的角度來(lái)設(shè)計(jì)項(xiàng)目?jī)?nèi)容的。其特點(diǎn)是項(xiàng)目功能簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，極快地調(diào)動(dòng)起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和信心。

如I/O輸入輸出接口控制項(xiàng)目，首先給學(xué)生講解89s51單片機(jī)的4個(gè)并行口的使用，8位LED燈的硬件連接電路，然后進(jìn)入KEIL51編程軟件使用，最后通過(guò)ISP在線(xiàn)仿真器驅(qū)動(dòng)8位LED循環(huán)點(diǎn)亮，實(shí)現(xiàn)流水燈的效果。軟硬并重的教學(xué)模式，學(xué)生親自動(dòng)手的實(shí)踐環(huán)節(jié)，調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，教學(xué)內(nèi)容簡(jiǎn)單，學(xué)生易于實(shí)現(xiàn)，加強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)信心，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。如圖1 基礎(chǔ)性項(xiàng)目簡(jiǎn)圖。

系統(tǒng)性項(xiàng)目是在基礎(chǔ)性項(xiàng)目學(xué)習(xí)后的一個(gè)階段，學(xué)生對(duì)單片機(jī)已有一定認(rèn)識(shí)，具有一定基礎(chǔ)技能知識(shí)。這個(gè)層次主要把基礎(chǔ)層次的各個(gè)獨(dú)立、簡(jiǎn)單的項(xiàng)目整合起來(lái)，并摻進(jìn)一些較高的技術(shù)內(nèi)容。教師在設(shè)計(jì)項(xiàng)目時(shí)，將項(xiàng)目設(shè)計(jì)的較為靈活，給學(xué)生創(chuàng)造條件，鼓勵(lì)學(xué)生應(yīng)用多種方法實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目目標(biāo)（比較各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇更優(yōu)的系統(tǒng)配置，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目）。這一層次教學(xué)實(shí)施過(guò)程中應(yīng)注重、加強(qiáng)師生互動(dòng)、團(tuán)隊(duì)協(xié)作與交流的作用。突出學(xué)生的教學(xué)主導(dǎo)地位，教師作為“教練”的身份參與教學(xué)。

如LCD漢顯技術(shù)這一項(xiàng)目，它涵蓋了基礎(chǔ)層所以的項(xiàng)目知識(shí)，在此基礎(chǔ)上又引入了LCD12864顯示模塊和漢字顯示的編程方法，項(xiàng)目難度有了很大的提升，實(shí)現(xiàn)方法多樣化，教師負(fù)責(zé)講解顯示控制部分原理內(nèi)容，而具體顯示怎樣的圖案，則應(yīng)讓學(xué)生主動(dòng)查找和獨(dú)立思考，實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)各不相同。目的是充分發(fā)揮學(xué)生的積極性和創(chuàng)新性。如圖2 系統(tǒng)性項(xiàng)目簡(jiǎn)圖。

綜合應(yīng)用項(xiàng)目屬于綜合性設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)。其特點(diǎn)是要求學(xué)生制作有一定技術(shù)含量的硬件作品。教師為單片機(jī)類(lèi)的課程體系設(shè)計(jì)了5個(gè)綜合性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，目的是把課程過(guò)程中所講的項(xiàng)目模塊銜接起來(lái)，鞏固和加強(qiáng)學(xué)生對(duì)單片機(jī)類(lèi)課程的實(shí)踐操作能力，其項(xiàng)目選擇具有一定的典型性和應(yīng)用性，知識(shí)內(nèi)容可能涉及多門(mén)課程。

如圖3 綜合應(yīng)用項(xiàng)目簡(jiǎn)圖所示共5個(gè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，學(xué)生3～5人一組，可任選其一進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)1～2周的集中實(shí)訓(xùn)來(lái)完成項(xiàng)目任務(wù)。這些項(xiàng)目涵蓋80%的課程內(nèi)容，20%的擴(kuò)展知識(shí)，充分發(fā)揮學(xué)生的自學(xué)能力，培養(yǎng)他們的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，進(jìn)一步地激發(fā)他們對(duì)單片機(jī)課程的興趣，為選拔各類(lèi)電子大賽人才做好準(zhǔn)備。

2.2 軟硬件教學(xué)平臺(tái)的構(gòu)建

教學(xué)資源的構(gòu)建是實(shí)施“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法”的基礎(chǔ)，傳統(tǒng)的教學(xué)課件和教案資源比較單一，互動(dòng)性差，不能滿(mǎn)足“教”與“練”的教學(xué)定位，不適合“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法”教學(xué)。為此，我們構(gòu)建了軟硬兩類(lèi)教學(xué)資源平臺(tái)：軟件平臺(tái)包括：Protel教學(xué)視頻及其方案實(shí)現(xiàn)，Proteus視頻及100個(gè)Proteus設(shè)計(jì)實(shí)例程序，Keil51教學(xué)視頻及其案例程序，為了更好地適應(yīng)“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法”的教學(xué)，我們特別制作了具有模擬仿真功能的多媒體課件。硬件平臺(tái)：我們摒棄了傳統(tǒng)的單片機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱，而是根據(jù)選取的項(xiàng)目要求，設(shè)計(jì)了一整套基于89S51的單片機(jī)硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)。如8位LED燈顯示模塊，4*4鍵盤(pán)模塊，LCD12864顯示模塊，電機(jī)控制模塊等15個(gè)模塊，每個(gè)給定的項(xiàng)目都有成型的硬件實(shí)體，學(xué)生可借鑒、可擴(kuò)展，大大地提供了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，學(xué)習(xí)效果極佳。

最后，利用現(xiàn)代化的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，整合先進(jìn)的軟硬件教學(xué)資源，構(gòu)建單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程的網(wǎng)上教學(xué)資源庫(kù)。全方位、一體化的為學(xué)生打造課程資源平臺(tái)。

2.3考核機(jī)制

傳統(tǒng)的考核方式是筆試，一般安排在期末集中進(jìn)行，主要根據(jù)考試卷面成績(jī)來(lái)對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià).這樣的考核方法不能準(zhǔn)確反映學(xué)生的實(shí)際掌握水平，容易讓學(xué)生產(chǎn)生突擊復(fù)習(xí)、應(yīng)付考試的心理，不重視平時(shí)的學(xué)習(xí)，不適合“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法”教學(xué)的過(guò)程監(jiān)管。[4]

在“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法”教學(xué)中，學(xué)生的成績(jī)主要取決于完成項(xiàng)目工作的質(zhì)量和效果，由個(gè)人成績(jī)、團(tuán)隊(duì)成績(jī)和教師評(píng)價(jià)組成。個(gè)人成績(jī)：圍繞項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程（記錄從項(xiàng)目分析->知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)->目標(biāo)搭建->項(xiàng)目分工->項(xiàng)目完成一系列活動(dòng)）的項(xiàng)目報(bào)告以及各階段的實(shí)施效果，考察學(xué)生對(duì)項(xiàng)目任務(wù)的理解、知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)及應(yīng)用單片機(jī)開(kāi)發(fā)工具完成相應(yīng)項(xiàng)目設(shè)計(jì)的能力。團(tuán)隊(duì)成績(jī)：學(xué)生3～5人一組完成項(xiàng)目，鼓勵(lì)學(xué)生間交流、協(xié)助，共同完成項(xiàng)目目標(biāo)。這一成績(jī)應(yīng)體現(xiàn)學(xué)生的協(xié)作能力和團(tuán)隊(duì)意識(shí)，側(cè)重于學(xué)生在完成項(xiàng)目目標(biāo)構(gòu)建中所起的作用，如該學(xué)生是否為團(tuán)隊(duì)的核心，其學(xué)習(xí)行為及協(xié)作精神是否具有示范性。教師評(píng)價(jià)：這一成績(jī)主要取決于學(xué)生在設(shè)計(jì)項(xiàng)目過(guò)程中的學(xué)習(xí)態(tài)度，教師應(yīng)以激勵(lì)、鼓勵(lì)為主，以增強(qiáng)學(xué)生的信心。

項(xiàng)目考核機(jī)制不單單考核學(xué)生技術(shù)能力，其最終目的是使“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法”通過(guò)知識(shí)點(diǎn)的組合與搭建，完成理論向?qū)嵺`的轉(zhuǎn)換，通過(guò)師生間的互動(dòng)交流、學(xué)生間的互助協(xié)作，進(jìn)一步解決學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中遇見(jiàn)的問(wèn)題，將項(xiàng)目?jī)?nèi)容不斷充實(shí)與完善，使項(xiàng)目教學(xué)法質(zhì)量進(jìn)一步得到提高。

3 “項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法”效果分析

經(jīng)過(guò)多年的研究與實(shí)踐，我院?jiǎn)纹瑱C(jī)類(lèi)課程的綜合實(shí)踐性環(huán)節(jié)取得了較好的教學(xué)效果， 成效主要體現(xiàn)在：

1）學(xué)生學(xué)習(xí)積極性顯著提高；學(xué)生普遍反映“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法”使單片機(jī)的課程不僅能夠?qū)W得會(huì)，而且自身主動(dòng)學(xué)習(xí)熱情高，也使學(xué)生對(duì)于單片機(jī)技術(shù)有了更加直接的感官認(rèn)識(shí)，學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和綜合運(yùn)用知識(shí)的能力得到提高。

2）畢業(yè)設(shè)計(jì)選題學(xué)生愿意選擇單片機(jī)類(lèi)的設(shè)計(jì)題目；電子類(lèi)畢業(yè)設(shè)計(jì)80%學(xué)生選題傾向于單片機(jī)。

3）電子類(lèi)各級(jí)別的參賽獲獎(jiǎng)成果顯著：2009年全國(guó)“畢昇杯”電子設(shè)計(jì)大賽全國(guó)二等獎(jiǎng)，2011年山東省電子設(shè)計(jì)大賽二等獎(jiǎng)等等。

4 結(jié)束語(yǔ)

“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法”能將教學(xué)內(nèi)容的理論與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合在一起，項(xiàng)目完成過(guò)程是一個(gè)設(shè)計(jì)、安裝、編程、調(diào)試，培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力的完整過(guò)程。它克服了傳統(tǒng)單片機(jī)教學(xué)模式的不足，真正做到了教學(xué)以學(xué)生為主體，以實(shí)踐為中心，不僅提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，值得廣泛推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1] 彭遠(yuǎn)芳，陸勤，胡寧，等. 基于“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法”的單片機(jī)課程一體化教學(xué)的探索與實(shí)踐[J]. 計(jì)算機(jī)教育，2010（6）：78.

[2] 賀平.項(xiàng)目教學(xué)法的實(shí)踐探索[J].中國(guó)職業(yè)技術(shù)教育，2006，（22）：43-44.

[3] 陳玉平，林奎.《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》課程教學(xué)方法改革與研究[J].武漢科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2008（2）：92.

[4] 王海濱，龍俊波，鄧安遠(yuǎn).新建地方本科院校工科類(lèi)青年教師工程實(shí)踐能力培養(yǎng)研究[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2011，6（16）：3990.