許燕萍　劉一鳴

江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院

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項(xiàng)目教學(xué)法在單片機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用

許燕萍劉一鳴

江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院

文章針對(duì)單片機(jī)課程教學(xué)現(xiàn)狀，提出了項(xiàng)目教學(xué)法及其在單片機(jī)課程中的應(yīng)用，并結(jié)合實(shí)例介紹了項(xiàng)目教學(xué)法的實(shí)施過(guò)程及取得的成效。

單片機(jī) Proteus軟件 項(xiàng)目教學(xué)

單片機(jī)課程是高等院校電類(lèi)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)技術(shù)課，包括兩方面的內(nèi)容：?jiǎn)纹瑱C(jī)的原理與單片機(jī)的應(yīng)用，這門(mén)課程對(duì)于學(xué)生專(zhuān)業(yè)技能的培養(yǎng)起著非常重要的作用，該課程理論性和實(shí)踐性結(jié)合較緊密，涉及的知識(shí)點(diǎn)多、難度大，如果沒(méi)有大量的實(shí)踐操作是不能學(xué)好這門(mén)課的，特別是對(duì)于專(zhuān)科學(xué)校的學(xué)生來(lái)說(shuō)，學(xué)習(xí)單片機(jī)感到很困難，難以理解，更加談不上運(yùn)用。

1　單片機(jī)課程教學(xué)現(xiàn)狀

單片機(jī)課程涉及模擬電路、數(shù)字電路、程序設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)等多門(mén)課程內(nèi)容，硬件和軟件都要求掌握，硬件電路除了要了解單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，還要掌握與單片機(jī)接口的各種芯片及元器件；軟件編程則需要學(xué)生掌握編程語(yǔ)言，這相比于其他課程難度較大?，F(xiàn)階段，在具體的教學(xué)過(guò)程中，多采用灌輸式教學(xué)為主，理論課教學(xué)以老師講、學(xué)生聽(tīng)為主要形式；實(shí)驗(yàn)課教學(xué)是老師講完實(shí)驗(yàn)方法，學(xué)生按步驟操作。在剛開(kāi)始的學(xué)習(xí)中，學(xué)生就普遍感到難學(xué)，不容易理解，產(chǎn)生畏難情緒進(jìn)而放棄學(xué)習(xí)，這樣導(dǎo)致教學(xué)效果及教學(xué)有效性差。總結(jié)分析原因如下：

（1）教師在課堂上按照教材的章節(jié)順序來(lái)授課，各知識(shí)點(diǎn)之間沒(méi)能有機(jī)地聯(lián)系起來(lái)，不能形成系統(tǒng)的概念，在剛開(kāi)始介紹單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)時(shí)，因?yàn)閱纹瑱C(jī)內(nèi)部看不見(jiàn)摸不著，很難記憶與理解，學(xué)生就會(huì)覺(jué)得枯燥無(wú)味，繼而失去了學(xué)習(xí)興趣。

（2）學(xué)生聽(tīng)得多做得少，動(dòng)手機(jī)會(huì)少，所以即便理論考試成績(jī)不錯(cuò)，但是要讓學(xué)生實(shí)際動(dòng)手完成一個(gè)具體項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，很多學(xué)生會(huì)無(wú)從下手。

（3）實(shí)驗(yàn)以驗(yàn)證性的小實(shí)驗(yàn)為主，脫離了實(shí)際的應(yīng)用，沒(méi)能和實(shí)際產(chǎn)品聯(lián)系起來(lái)，無(wú)法清楚了解單片機(jī)在一個(gè)控制系統(tǒng)中所起的作用。（4）教師隊(duì)伍年輕化，有些教師是直接從學(xué)校到學(xué)校，接觸實(shí)際工程項(xiàng)目的機(jī)會(huì)少，雖然理論知識(shí)掌握很好，但是教學(xué)過(guò)程中，理論聯(lián)系實(shí)際的能力一般，難以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

正是由于這些原因，本來(lái)實(shí)際操作性很強(qiáng)且很有意思的課程，學(xué)生卻對(duì)它望而卻步，沒(méi)有學(xué)到什么技能，當(dāng)然也不能滿(mǎn)足企業(yè)的實(shí)際人才需求，因此，將項(xiàng)目教學(xué)法引入了單片機(jī)教學(xué)。

2　單片機(jī)項(xiàng)目教學(xué)法

2.1單片機(jī)教學(xué)“項(xiàng)目”的形成

通過(guò)對(duì)企業(yè)進(jìn)行調(diào)研，了解相關(guān)企業(yè)對(duì)單片機(jī)技術(shù)人才的需求狀況，企業(yè)專(zhuān)家和教師經(jīng)過(guò)座談、討論共同確定課程的課程標(biāo)準(zhǔn)及面向的工作崗位，將本門(mén)課程相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行梳理、整合、教學(xué)內(nèi)容形成若干個(gè)教學(xué)項(xiàng)目，把每一個(gè)教學(xué)項(xiàng)目分解為若干個(gè)學(xué)習(xí)性工作任務(wù)，最后形成以項(xiàng)目為導(dǎo)向、以任務(wù)為驅(qū)動(dòng)、將理論知識(shí)傳授與能力培養(yǎng)融為一體的教學(xué)內(nèi)容。用具體工作任務(wù)來(lái)引領(lǐng)理論，使理論從屬于技能培養(yǎng)。教會(huì)學(xué)生如何完成具體的工作任務(wù)，關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)束之后能做什么，而不是知道什么，知識(shí)與技能的學(xué)習(xí)結(jié)合具體工作任務(wù)的完成過(guò)程來(lái)進(jìn)行。

課前把項(xiàng)目設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)給學(xué)生，讓學(xué)生根據(jù)任務(wù)書(shū)搜集資料，分析具體需要哪些接口芯片與元器件，初步了解新接觸到的元器件，又需要什么樣的軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)等，對(duì)具體任務(wù)有個(gè)初步的認(rèn)識(shí)。課上首先提出項(xiàng)目具體任務(wù)及目標(biāo)，接著分析如何完成本次任務(wù)，分析過(guò)程中可以設(shè)計(jì)一些開(kāi)放性問(wèn)題，讓學(xué)生主動(dòng)思考，然后對(duì)完成本次任務(wù)需要用到的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行講解。之后，學(xué)生分組討論出具體的實(shí)施方案后學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐，包括硬件電路設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、軟硬件聯(lián)調(diào)。在學(xué)生實(shí)踐過(guò)程中，教師巡視并指導(dǎo)。最后進(jìn)行成果展示與交流、項(xiàng)目考核與總結(jié)。

在這一過(guò)程中，以學(xué)生為中心，以真實(shí)項(xiàng)目為載體，引導(dǎo)學(xué)生邊做邊學(xué)，在實(shí)踐中學(xué)習(xí)，讓學(xué)生學(xué)會(huì)思考，學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，鍛煉動(dòng)手能力，也提高了學(xué)習(xí)的積極性。動(dòng)手環(huán)節(jié)除了采用Proteus軟件和Keil軟件相結(jié)合的仿真方式外，讓學(xué)生充分利用實(shí)驗(yàn)室已有的硬件條件來(lái)制作并調(diào)試實(shí)際的電路。

3　項(xiàng)目教學(xué)實(shí)例

現(xiàn)就項(xiàng)目四中的一個(gè)子任務(wù)：“數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)”討論單片機(jī)項(xiàng)目教學(xué)的具體實(shí)施過(guò)程。

（1）設(shè)計(jì)目標(biāo)。以多媒體或者實(shí)物作品的形式展示設(shè)計(jì)目標(biāo)，學(xué)生有感官認(rèn)識(shí)，并能夠產(chǎn)生興趣。本任務(wù)目標(biāo)：使用AT89C51單片機(jī)，采用動(dòng)態(tài)顯示的方式，把8通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0808采樣的電壓值的大小經(jīng)單片機(jī)處理后由數(shù)碼管顯示出來(lái)，量程為0～5V，精度能顯示小數(shù)點(diǎn)后兩位。

（2）方法分析和相關(guān)知識(shí)點(diǎn)講解。此項(xiàng)目中涉及到了模數(shù)轉(zhuǎn)換、顯示接口，教師可以引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)思實(shí)現(xiàn)方法，比如顯示是使用數(shù)碼管還是LCD等，然后教師講解模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0808的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)、信號(hào)引腳以及與單片機(jī)接口，以及在完成過(guò)程中的一些注意事項(xiàng)。

（3）學(xué)生分組討論實(shí)施方案。把學(xué)生進(jìn)行分組，可以2～3人一組，討論實(shí)施具體方案，得出各小組的設(shè)計(jì)方案。

（4）硬件設(shè)計(jì)。根據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)目標(biāo)與設(shè)計(jì)方案在Proteus界面工作區(qū)中畫(huà)出電路圖。各小組方案不一樣，硬件設(shè)計(jì)圖有一些差別。

（5）軟件設(shè)計(jì)。將通過(guò)調(diào)試的程序加載到Proteus仿真電路的電路中，聯(lián)合調(diào)試。仿真調(diào)試通過(guò)后，學(xué)生在A ltium Designer軟件中繪制原理圖并設(shè)計(jì)PCB，制作實(shí)際產(chǎn)品，在實(shí)際硬件電路的制作與調(diào)試過(guò)程中既加深了對(duì)元器件的認(rèn)識(shí)，又鍛煉了學(xué)生使用儀器儀表的方法的技能。比如如何用萬(wàn)用表區(qū)分?jǐn)?shù)碼管是共陰極還是共陽(yáng)極。

（6）測(cè)試與評(píng)價(jià)。項(xiàng)目完成后，檢查項(xiàng)目的完成情況，展示學(xué)生的成果，學(xué)生與學(xué)生之間，學(xué)生與老師之間交流心得體會(huì)及經(jīng)驗(yàn)。最后教師總結(jié)并評(píng)價(jià)。在項(xiàng)目完成后，學(xué)生以項(xiàng)目組為單位，完成資料的編寫(xiě)與整理工作。其中包括相關(guān)軟件和硬件的使用，比如Keil軟件、Proteus軟件、A1tium Designer等軟件的使用；萬(wàn)用表、示波器等常用儀器儀表的使用；要求學(xué)生做PPT進(jìn)行匯報(bào)。這些工作的完成，可以加深項(xiàng)目設(shè)計(jì)的理解，還能提高文字排版、語(yǔ)言表達(dá)能力。

4　教學(xué)體會(huì)及效果

采用項(xiàng)目教學(xué)法進(jìn)行單片機(jī)課程教學(xué)，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和興趣，學(xué)生的自學(xué)能力及鉆研能力也得到了提高，鍛煉了實(shí)際工作能力，能較好地適應(yīng)企業(yè)需求。我校學(xué)生在2013年中國(guó)機(jī)器人大賽中獲一等獎(jiǎng)一組、二等獎(jiǎng)一組，在2014中國(guó)機(jī)器人大賽中獲一等獎(jiǎng)一組、二等獎(jiǎng)二組、三等獎(jiǎng)二組。

5　結(jié)語(yǔ)

以項(xiàng)目為載體的教學(xué)設(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生在做中學(xué)、學(xué)中做，在完成具體工作任務(wù)的過(guò)程中完成對(duì)單片機(jī)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)，提升了學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，提高了課程的教學(xué)質(zhì)量。

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