楊 波，肖 杰

（1.湖南財(cái)政經(jīng)濟(jì)學(xué)院 信息管理系，湖南長(zhǎng)沙 410205；

2.湖南第一師范學(xué)院信息科學(xué)與工程系，湖南長(zhǎng)沙 410205）

項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)模式在《單片機(jī)》課程教學(xué)中的應(yīng)用

楊 波1，肖 杰2

（1.湖南財(cái)政經(jīng)濟(jì)學(xué)院 信息管理系，湖南長(zhǎng)沙 410205；

2.湖南第一師范學(xué)院信息科學(xué)與工程系，湖南長(zhǎng)沙 410205）

通過(guò)分析目前單片機(jī)課程教學(xué)中存在的問(wèn)題，設(shè)計(jì)出了適用于單片機(jī)課程的項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式總體實(shí)施方案。分別從教師要求，人才培養(yǎng)模式，任務(wù)分解方法幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)分析了實(shí)施過(guò)程，提出了以知識(shí)遞增方式進(jìn)行項(xiàng)目任務(wù)分解的方法，并給出實(shí)際案例。

項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)；單片機(jī)；知識(shí)遞增；教學(xué)模式

一、引言

嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用及開(kāi)發(fā)是目前最熱門(mén)的技術(shù)之一，它在當(dāng)今信息化、網(wǎng)絡(luò)化的社會(huì)中更是無(wú)處不在。單片機(jī)技術(shù)是嵌入式系統(tǒng)技術(shù)中的一個(gè)分支，是學(xué)習(xí)高級(jí)嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的入門(mén)篇，近二十年來(lái)，社會(huì)對(duì)單片機(jī)技術(shù)人才一直保持著較旺的需求量。

單片機(jī)課程具有很強(qiáng)的技術(shù)性和實(shí)踐性，在教學(xué)過(guò)程中極易陷入教師難教、學(xué)生難學(xué)的境地。同時(shí)隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)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。如何與時(shí)俱進(jìn)，綜合運(yùn)用單片機(jī)的軟硬件開(kāi)發(fā)技術(shù)，培養(yǎng)高素質(zhì)人才，是單片機(jī)課程教學(xué)面臨的新挑戰(zhàn)。

二、本課程教學(xué)中存在的問(wèn)題

（一）教學(xué)內(nèi)容沉舊

單片機(jī)教學(xué)中仍然以匯編語(yǔ)言為主要語(yǔ)言來(lái)講授，針對(duì)高級(jí)開(kāi)發(fā)語(yǔ)言只略帶而過(guò)或者根本不講授。而在實(shí)際工程應(yīng)用中，大容量存儲(chǔ)芯片對(duì)產(chǎn)品成本的影響已微乎其微，為提高開(kāi)發(fā)效率，首選是采用標(biāo)準(zhǔn)C語(yǔ)言作為主要開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，只有在極端受限的情況下才采用匯編語(yǔ)言或采用高級(jí)語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言混合編程模式[1]。

在單片機(jī)接口教學(xué)中主要講授并行擴(kuò)展，如介紹74LS273/373鎖存器，外部存儲(chǔ)空間的擴(kuò)展等，而目前在實(shí)際工程應(yīng)用中，外圍芯片與單片機(jī)的聯(lián)接，多數(shù)是采用串行總線(xiàn)，如1-wire總線(xiàn)、IIC總線(xiàn)、SPI總線(xiàn)，并行擴(kuò)展在單片機(jī)實(shí)際系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中已很少用了。

（二）學(xué)生處于被動(dòng)學(xué)習(xí)狀態(tài)

興趣是最好的老師，這是教育界公認(rèn)的理論。目前，大多數(shù)高校的單片機(jī)課程教學(xué)仍采用“章節(jié)理論教學(xué)”+“章節(jié)實(shí)驗(yàn)”+“課程設(shè)計(jì)”循序漸進(jìn)的傳統(tǒng)模式，注重課程的學(xué)科性與系統(tǒng)性，但未考慮學(xué)生的認(rèn)知特性及激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。這種教學(xué)方法，屬被動(dòng)教學(xué)模式，學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)并不懂得為何要學(xué)，學(xué)生被動(dòng)接受各個(gè)章節(jié)的知識(shí)[2]。被動(dòng)的學(xué)習(xí)模式，難以引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)去解決學(xué)習(xí)過(guò)程中產(chǎn)生的問(wèn)題，無(wú)法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，當(dāng)遇到困難和挫折時(shí)，部分學(xué)生容易失去學(xué)習(xí)動(dòng)力。

（三）實(shí)踐教學(xué)應(yīng)用目的不明確

傳統(tǒng)單片機(jī)課程的實(shí)踐教學(xué)應(yīng)用目的不明確，多以課堂理論教學(xué)與少量硬件仿真實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，先理論后實(shí)踐教學(xué)，或理論與實(shí)踐教學(xué)分階段交叉進(jìn)行，配套的實(shí)驗(yàn)多為理論教學(xué)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，與單片機(jī)技術(shù)的強(qiáng)應(yīng)用性相脫節(jié)[3]。這種實(shí)踐教學(xué)由于知識(shí)無(wú)實(shí)際服務(wù)對(duì)象，因此無(wú)法激發(fā)學(xué)生主動(dòng)探索知識(shí)去解決一個(gè)具體問(wèn)題的能動(dòng)性，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。許多情況下，學(xué)生只是依照老師給出的實(shí)驗(yàn)電路進(jìn)行簡(jiǎn)單連線(xiàn)，有些同學(xué)直接將實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的源程序調(diào)出來(lái)就算完成任務(wù)。

三、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式的實(shí)施方案

（一）項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式的特點(diǎn)

項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)強(qiáng)調(diào)：以學(xué)生為中心，在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中由教師充當(dāng)組織者、指導(dǎo)者、幫助者和促進(jìn)者的角色，利用情境、協(xié)作、會(huì)話(huà)等環(huán)境要素充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造性，最終達(dá)到使學(xué)生有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)所學(xué)知識(shí)重新進(jìn)行建構(gòu)的目的。在這種模式中，學(xué)生是知識(shí)的主動(dòng)建構(gòu)者;教師是教學(xué)過(guò)程的組織者、指導(dǎo)者。和傳統(tǒng)的教學(xué)方法相比，它能更大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲望，促使學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，充分發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)造潛能，提高學(xué)生的工程思維能力、實(shí)踐動(dòng)手能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力[4]。

（二）總體實(shí)施方案

針對(duì)本課程存在的問(wèn)題及項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式的特點(diǎn)，本文采用如圖1所示實(shí)施方案來(lái)構(gòu)建基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)模式的單片機(jī)課程教學(xué)方法。本實(shí)施方案，主要由以下幾個(gè)步聚依次來(lái)完成。

（1）由教師創(chuàng)建項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫(kù)，主要是由具有實(shí)際項(xiàng)目開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)的教師選擇適當(dāng)?shù)捻?xiàng)目編入數(shù)據(jù)庫(kù)，要求難易適中，同時(shí)每年還要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行必要的項(xiàng)目增刪或調(diào)整，目標(biāo)是保持項(xiàng)目新鮮性，緊跟本領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的進(jìn)程。

（2）要給本課程配備專(zhuān)門(mén)的實(shí)訓(xùn)室，實(shí)訓(xùn)室含有開(kāi)展本課程所必需的設(shè)備，如PC工作站，單片機(jī)開(kāi)發(fā)板及相應(yīng)的模塊、下載器等。

（3）學(xué)生進(jìn)入實(shí)訓(xùn)室，由教師對(duì)項(xiàng)目庫(kù)中存在的各項(xiàng)目進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，重點(diǎn)介紹應(yīng)用前景及涉及的關(guān)鍵技術(shù)，引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（4）學(xué)生在對(duì)項(xiàng)目有了一定的了解后，教師指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自身的特點(diǎn)及個(gè)人愛(ài)好，由學(xué)生自愿選擇喜好的項(xiàng)目，興趣相同的同學(xué)編入同一個(gè)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)組。

（5）分組完畢后，由教師給各項(xiàng)目小組提供任務(wù)分解指導(dǎo)，確立項(xiàng)目開(kāi)發(fā)流程，引導(dǎo)學(xué)生去認(rèn)識(shí)哪些知識(shí)點(diǎn)是完成本任務(wù)必需要掌握的，鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)去學(xué)習(xí)并掌握它。

（6）任務(wù)分解完畢之后，學(xué)生將進(jìn)入各個(gè)子任務(wù)的完成階段，此階段是學(xué)生問(wèn)題最多的地方，也是本課程學(xué)生學(xué)習(xí)的關(guān)鍵階段，由學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，自己尋找答案，教師在必要時(shí)，給以一些實(shí)例引導(dǎo)學(xué)生模仿開(kāi)發(fā)，或者對(duì)相關(guān)問(wèn)題以技術(shù)講座的方式與學(xué)生進(jìn)行討論，最終由學(xué)生自己給出答案并在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行驗(yàn)證。

（7）在完成各子任務(wù)后，根據(jù)模擬實(shí)際工程項(xiàng)目的需要，同學(xué)們整理及編寫(xiě)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)過(guò)程中所產(chǎn)生的文檔，主要包含項(xiàng)目開(kāi)發(fā)背景、意義，相關(guān)研究綜述、硬件模塊設(shè)計(jì)、軟件模塊設(shè)計(jì)、使用手冊(cè)等。

（8）由教師對(duì)各項(xiàng)目小組進(jìn)行考核，由小組成員陳述項(xiàng)目開(kāi)發(fā)流程并進(jìn)行必要的演示，本階段主要驗(yàn)證項(xiàng)目實(shí)際運(yùn)行情況、文檔的完整性及正確性，提高學(xué)生的項(xiàng)目文檔編寫(xiě)能力。

圖1 總體實(shí)施方案

四、實(shí)施過(guò)程中的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)

（一）教師的要求

教師是本方案實(shí)施成功的關(guān)鍵人物，它要求教師具備較強(qiáng)的工程實(shí)踐能力，要有能力獨(dú)立地從事單片機(jī)應(yīng)用方向的教學(xué)科研工作，能夠組織和帶領(lǐng)學(xué)生對(duì)外承接開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，并以項(xiàng)目開(kāi)發(fā)為主線(xiàn)組織專(zhuān)業(yè)教學(xué)。教師也是本方案中，項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫(kù)的創(chuàng)建及維護(hù)的主要負(fù)責(zé)人，所選項(xiàng)目即要符合教學(xué)需要，也要貼近實(shí)際產(chǎn)品。缺少雙師型教師是目前中國(guó)高校的通病，因此需要教師在合適的時(shí)候，脫離教學(xué)一線(xiàn)去實(shí)際研發(fā)生產(chǎn)一線(xiàn)鍛煉，也可以請(qǐng)企業(yè)的工程師來(lái)校參與教學(xué)活動(dòng)，加強(qiáng)校企之間人才的流動(dòng)合作。

（二）人才培養(yǎng)模式

根據(jù)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式的特點(diǎn)，學(xué)生以小組為單位，在具體的項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中“做中學(xué)”，學(xué)生成為整個(gè)活動(dòng)中的主體。教師負(fù)責(zé)各個(gè)項(xiàng)目小組的技術(shù)指導(dǎo)，是整個(gè)活動(dòng)中的輔助成員，因此可采用導(dǎo)師制培養(yǎng)學(xué)生模式。導(dǎo)師在指導(dǎo)學(xué)生項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，根據(jù)學(xué)生的特長(zhǎng)幫助確定其具體發(fā)展方向，以便因材施教。

在教學(xué)過(guò)程中可采用以下個(gè)性化教學(xué)形式：根據(jù)項(xiàng)目開(kāi)展情況，導(dǎo)師可采用課堂教學(xué)、技術(shù)講座、領(lǐng)域知識(shí)學(xué)習(xí)、專(zhuān)題討論、技術(shù)交流、個(gè)別輔導(dǎo)等靈活多樣的教學(xué)形式。在為學(xué)生進(jìn)行了學(xué)習(xí)規(guī)劃和基本知識(shí)傳授的基礎(chǔ)上，應(yīng)盡量引導(dǎo)和激勵(lì)學(xué)生進(jìn)行自主性學(xué)習(xí)，以真正培養(yǎng)和加強(qiáng)其學(xué)習(xí)能力、解決問(wèn)題能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

（三）任務(wù)分解方法

任務(wù)分解是本方案得以成功的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，由于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)模式的特點(diǎn)，學(xué)生是在“做中學(xué)”，因此他們?cè)陧?xiàng)目開(kāi)始前并沒(méi)有掌握太多的相關(guān)知識(shí)。不合適的分解方法，有可能導(dǎo)致學(xué)生在開(kāi)始時(shí)面對(duì)太多需要掌握的知識(shí)點(diǎn)，而無(wú)所適從，從而在做的過(guò)程中失去信心。良好的任務(wù)分解方案，應(yīng)該符合知識(shí)體系的層次性和實(shí)用性,由表及里、逐層深入,便于學(xué)生循序漸進(jìn)地學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)和技能。

因此本文擬采用知識(shí)遞增式方法來(lái)分解任務(wù)，其基本思想是：首先歸納總結(jié)課程涉及到的知識(shí)點(diǎn)的深淺層次及項(xiàng)目進(jìn)展時(shí)間順序，制作出項(xiàng)目各階段所需知識(shí)路線(xiàn)圖，采用逐步遞增的方式，針對(duì)項(xiàng)目及所需相關(guān)知識(shí),按照知識(shí)路線(xiàn)圖的順序?qū)㈨?xiàng)目分解成多個(gè)子任務(wù)，每個(gè)子任務(wù)只引進(jìn)少量幾個(gè)新知識(shí)點(diǎn)，同時(shí)每個(gè)子任務(wù)是下一個(gè)子任務(wù)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。學(xué)生把相關(guān)的知識(shí)通過(guò)迭加驅(qū)動(dòng)的方式逐漸應(yīng)用到案例項(xiàng)目中，最后通過(guò)知識(shí)組合完成給定項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解與運(yùn)用，使學(xué)生獲得解決實(shí)際問(wèn)題的能力。表1是以一個(gè)基于單片機(jī)的多功能鐘控收音機(jī)項(xiàng)目來(lái)詳細(xì)介紹本文所提的知識(shí)遞增任務(wù)分解方法實(shí)例。

表1 基于知識(shí)遞增項(xiàng)目任務(wù)分解案例

五、結(jié)論

經(jīng)過(guò)近年來(lái)的研究與本校的實(shí)踐，采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)后，學(xué)生參與程度高，學(xué)習(xí)主動(dòng)性得到了明顯提高，學(xué)習(xí)目的更加明確,團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力得到了增強(qiáng)，同時(shí)所選項(xiàng)目一般來(lái)源于當(dāng)前社會(huì)實(shí)際項(xiàng)目產(chǎn)品，保證了學(xué)生知識(shí)的新鮮度。項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法適用于培養(yǎng)具有一定創(chuàng)新能力、獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的應(yīng)用型人才。

[1]吳愛(ài)萍,盛黨紅.應(yīng)用型本科院校單片機(jī)原理與應(yīng)用課程教改探索[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備,2010(11):69-70.

[2]肖杰,曾玢石,趙晉琴.電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽促進(jìn)電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)改革的研究[J].湖南第一師范學(xué)院學(xué)報(bào),2011,(3):82-85.

[3]陳軍,包建華.單片機(jī)原理及接口技術(shù)課程改革探討[J].科技咨詢(xún)導(dǎo)報(bào)，2007，(25)：165-167.

[4]李純青,王志玲.基于建構(gòu)主義的課題研究教學(xué)模式對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的影響研究［J］.清華大學(xué)教育研究，2006(S1):36-40.

An Application of Project-Driven Teaching Method in Single-Chip Computer Course

YANG bo,XIAO jie

（1.Departmentof Information&Management,Hunan University of Finance and Econom ics,Changsha,Hunan 410205;2.Departmentof Information Science&Engineering,Hunan FirstNormalUniversity,Changsha,Hunan 410205）

Based on some problems in the present teaching of single-chip computer course,thispaper proposesan overall implemntation plan of project-driven teaching model suitable to this course.Some key points in this implementation process are analyzed respectively,such as requirement of teachers,model of student training,and the task decomposition method.In addition,an approach that know ledge is increased progressively to implement a project is also put forward.

project-driven;single-chip computer;progressive know ledge increase;teachingmodel

TP368.1-4

A

1674-831X（2012）04-0063-04

2012-03-20

湖南財(cái)政經(jīng)濟(jì)學(xué)院教改課題（201114）

楊波(1974—),男,湖南城步人,湖南財(cái)政經(jīng)濟(jì)學(xué)院講師,碩士,主要從事嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā),操作系統(tǒng),傳感網(wǎng)研究；肖杰（1974—），男，湖南邵陽(yáng)人，湖南第一師范學(xué)院講師，碩士，主要從事嵌入式系統(tǒng)、嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)研究。

[責(zé)任編輯：胡 偉]