單片機實訓教學的過程項目化設計研究

劉孝趙,周文

(蘇州經貿職業技術學院機電系,蘇州215009)

引 言

大多數高等職業院校在開設單片機實訓課程時,實訓項目是利用現有的實驗教學設備進行訓練。由于教學設備是成品,而且生產商很少配備完整的電路原理圖,學生在做實訓時很難參與到電路設計的細節中,動手能力也就很難得到訓練和提高。另外,傳統教學過程中未引入工程項目實踐設計,導致學生缺乏整體設計能力,動手能力普遍較差[1]。針對上述問題,本文通過過程項目化教學法開展實訓,使學生直接參與到項目過程中,以真實的工作過程及工作步驟為依據,“教、學、做”相結合,理論與實踐一體化。通過這一方法對現有實訓教學內容進行探索與改革,旨在提升教學效果。

1 項目任務及描述

該項目任務設計一個實用的溫濕度報警測試儀。核心部分由單片機最小系統[2]、ISP下載模塊和USB電源模塊組成,如圖1所示。AT 89C51是Atmel公司的低電壓、高性能8位單片機。通過ISP下載模塊將HEX文件燒錄到單片機的過程,可以讓學生對整個調試過程有進一步的了解。借助USB電源模塊的設計,學生利用實驗室PC機資源就可以解決電源問題,拓展了學生在設計電路時的思路。

圖1 溫濕度報警系統核心部分

外圍電路如圖2所示。DS18B20和H TF3223分別為溫度傳感器和濕度傳感器,利用它們可以采集環境溫度和濕度。采集到的數據送到單片機中通過算法處理,并利用LCM-1602進行數值顯示,當溫度和濕度低于或高于設定值時,由Q1報警器進行報警。按鍵功能模塊中,SW1設置溫度值,SW2設置濕度值,SW3進行功能轉換。

軟件編程主要是處理采集到的數據,教師可以通過兩個傳感器的器件手冊進行講解,讓學生掌握數據采集的處理方法,幫助學生解決軟件算法的問題。該項目軟硬件設計實際上并不復雜,但涉及到學生學習過的課程門類比較多。學生必須學習Protel DXP、C語言、單片機課程與溫濕度傳感器等知識,把單門課程動手實訓轉換為以實際工作環境為導向的順序工作過程,按照步驟學習的過程就變成實際項目實施的工作過程;同時,學習的每一個步驟是實實在在的工作過程,可有效地將學生的理論知識、實踐知識、職業態度和情感等內容整合成相對完整的有機系統[3]。

2 項目實訓步驟

通過項目的內容描述,我們更加清楚地了解實訓目的,學生知道該做什么。結合實訓,我們將對過程項目化進行具體研究。

2.1 總體設計

根據溫濕度報警測試儀制作的工作順序,對該實訓項目進行分解,然后整理成與各個分解內容相適應的8個步驟,實訓時間為一周,內容如表1所列。

表1 實訓步驟

2.2 具體實施

表1很詳細地給出了總體設計,這就要求我們教師必須對每一個工作步驟進行認真設計,讓學生有明確的目標,引導學生對每個步驟進行思考和實踐,這樣可以較好地調動學生學習單片機的興趣。對一個班級進行分組,3到5人為一指定小組,不允許自由組合。這樣對以后就業是有利的,在企業的崗位上是沒有資格挑選同事的,同時也能培養學生的團隊協作能力。

以步驟3為例,教師設計時的主要內容有:學習目標、工作內容、教學設計、教學材料。學生在這一步驟結束時,可以掌握元件的封裝、PCB板的生成、PCB打印到熱轉印紙的設置和電路板生成的后期處理等實際內容。實訓過程中,學生必須與指導教師充分交流和探討后方能進行下一步驟。教師可以在整個過程中很好地掌握學生的完成情況,同時保障大多數學生能夠很好地完成項目任務。

2.3 驗收設計

驗收成績的權重設計方式如表2所列。對每位同學在各個步驟中的表現進行評價并得出綜合成績,可以很好地體現出過程項目化教學的優勢,也便于與其他教學模式進行對比。以小組為單位,檢查每個學生制作的產品是否滿足設計要求,溫濕度顯示的數值是否正常,超出設定值是否報警。以答辯方式進行考核時,要求每位同學回答2至3個有關該項目的硬件、軟件、仿真、制作、操作、實訓體會等方面的問題,根據這些內容的完成情況由教師填寫教師評定成績。在每次步驟完成后,根據教師設計的內容完成情況由小組集體進行小組互評,且增加了互評的權重,這樣有利于對同一水平的產品發現問題和解決問題,讓同學之間進行對比,加深問題產品的印象。自評內容是每位同學根據教師設計的每一步驟內容完成情況進行自我打分,并給出各個步驟的說明。每位同學的最終綜合成績=教師評定成績×30%+小組互評×40%+自評×30%。

結 語

基于工作過程的項目實訓課具有開放、靈活和綜合的特點,極大地調動了學生的學習積極性,形成了學生為主體、教師為主導的教學課堂,以及講與練相結合、教與學互動的教學模式。教學效果非常明顯,學生的知識體系在小組團結協作的實際工作過程中得以建立。這不僅培養了學生的專業能力、社交能力、團隊精神,同時也增強了學生的自信心。

[1]劉燎原,孫秋波.Proteus軟件在單片機項目教學中的應用[J].徐州建筑職業技術學院學報,2009(2):63-65.

[2]馬忠梅,籍順心,等.單片機的C語言應用程序設計[M].北京:北京航空航天大學出版社,2006:10-12.

[3]蘇姜.職業教育學基本問題的思考[J].職業技術教育:教科版,2006(3).