基于“項(xiàng)目引領(lǐng)\\任務(wù)驅(qū)動(dòng)”的單片機(jī)教學(xué)模式

目前，大多數(shù)院校的單片機(jī)課程實(shí)踐環(huán)節(jié)所采用的教學(xué)模式內(nèi)容單一，綜合訓(xùn)練不夠。經(jīng)過(guò)多年的探索，在單片機(jī)課程教學(xué)環(huán)節(jié)中，通過(guò)采用“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”這一全新教學(xué)模式，以實(shí)際項(xiàng)目導(dǎo)入教學(xué)為主線，讓學(xué)生充分參與項(xiàng)目實(shí)施的全過(guò)程，從而優(yōu)化單片機(jī)課程教學(xué)體系和知識(shí)結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力、解決問(wèn)題及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

一、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)

以教師為中心，以教材為中心，以課堂為中心的傳統(tǒng)教學(xué)模式中，教師是教育的主動(dòng)實(shí)施者，而學(xué)生是被灌輸知識(shí)的對(duì)象、是被動(dòng)接受者。而項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，教師充當(dāng)組織者、指導(dǎo)者的角色，利用情境、協(xié)作等環(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。與傳統(tǒng)的教學(xué)方法相比，“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法”能更大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲望。

二、單片機(jī)課程項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)的模式

在單片機(jī)課程項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式中，項(xiàng)目設(shè)計(jì)是整個(gè)教學(xué)的關(guān)鍵。教師應(yīng)緊扣教學(xué)內(nèi)容，以能力培養(yǎng)為出發(fā)點(diǎn)，結(jié)合單片機(jī)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，擬定切實(shí)可行的項(xiàng)目。

1.在設(shè)計(jì)項(xiàng)目時(shí)，應(yīng)把握的原則

（1）實(shí)用性。理論知識(shí)應(yīng)具有較強(qiáng)應(yīng)用價(jià)值，與實(shí)際技能訓(xùn)練緊密結(jié)合。

（2）可行性。選擇學(xué)生易理解、感興趣的項(xiàng)目，盡量貼近企業(yè)產(chǎn)品實(shí)施過(guò)程與實(shí)際產(chǎn)品研發(fā)。

（3）難度適中。選取難度適宜的項(xiàng)目，提高學(xué)生的積極性。

（4）綜合性。注重理論聯(lián)系實(shí)際，注意與其他課程在專業(yè)知識(shí)體系的融合。

2.單片機(jī)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)實(shí)踐教學(xué)應(yīng)側(cè)重于工程訓(xùn)練

（1）相關(guān)理論知識(shí)的理解與運(yùn)用能力的培養(yǎng)。

（2）單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試能力的培養(yǎng)。

（3）了解系統(tǒng)的開發(fā)流程，熟悉相關(guān)開發(fā)工具，熟練使用相關(guān)儀器設(shè)備。

（4）充分體驗(yàn)從設(shè)計(jì)到產(chǎn)品的全過(guò)程，鍛煉其工程實(shí)踐能力。

（5）鍛煉技術(shù)交流、團(tuán)隊(duì)合作等技能。

在項(xiàng)目的早期，教師處于主導(dǎo)地位，與學(xué)生充分交流和探討，幫助完成主要調(diào)研和確定總體方案；但隨著項(xiàng)目的進(jìn)行，幫扶逐漸變成協(xié)助，越來(lái)越多的內(nèi)容由學(xué)生獨(dú)立完成，教師只需定期檢查項(xiàng)目進(jìn)展，并對(duì)難點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)指導(dǎo)；而在項(xiàng)目的后期，教師的作用主要是引導(dǎo)學(xué)生一步步邁向成功。前述單片機(jī)項(xiàng)目在實(shí)施時(shí)，一般由4人組成1個(gè)團(tuán)隊(duì)，由教師下達(dá)統(tǒng)一的任務(wù)，但每人分工各有側(cè)重，實(shí)施中，團(tuán)隊(duì)成員通力協(xié)作，最終形成一套完整的實(shí)驗(yàn)裝置。

三、舉例分析

在目前教學(xué)中，選擇“基于單片機(jī)控制的機(jī)器人小車”作為訓(xùn)練項(xiàng)目是切實(shí)可行的。該項(xiàng)目強(qiáng)調(diào)多門課程知識(shí)的融合與有機(jī)集成，可以給學(xué)生提供較大的發(fā)揮空間。

機(jī)器人小車的控制部分如圖1所示，主要完成：上位機(jī)PC和單片機(jī)之間的串行通信；通過(guò)鍵盤進(jìn)行參數(shù)設(shè)定；利用紅外傳感器和超聲波傳感器等組成網(wǎng)絡(luò)對(duì)環(huán)境進(jìn)行探測(cè)，避免傳感器之間的相互干擾；用蜂鳴器、發(fā)光管等進(jìn)行聲、光報(bào)警；電動(dòng)機(jī)閉環(huán)控制。利用碼盤進(jìn)行；轉(zhuǎn)速反饋，采用PID算法進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制；利用PC機(jī)模擬遙控器，對(duì)小車進(jìn)行無(wú)線控制。

總控軟件采用模塊設(shè)計(jì)思想，主要功能模塊以結(jié)構(gòu)層次圖的形式如圖2所示。

該項(xiàng)目實(shí)施流程為：“需求分析”→“項(xiàng)目調(diào)研與資料整理”→“控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)”→“硬件電路設(shè)計(jì)”→“基于PROTEL的線路板制作”→“元器件安裝與焊接”→“硬件調(diào)試”→“軟件編程”→“軟件調(diào)試”→“系統(tǒng)聯(lián)調(diào)”→“形成系統(tǒng)”→“資料歸檔”。

實(shí)踐表明，項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)是機(jī)電專業(yè)綜合性實(shí)踐教學(xué)改革中行之有效的方法，單片機(jī)類課程實(shí)踐教學(xué)的嘗試，不僅有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和鉆研精神，而且明顯提高了學(xué)生的工程素質(zhì)、實(shí)踐動(dòng)手能力和意識(shí)，這無(wú)疑為學(xué)生今后就業(yè)打下了較好的基礎(chǔ)。

（作者單位：嚴(yán)冬冬，江西冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院；

吳發(fā)根，江西新余學(xué)院）