項目教學法在高等農業(yè)院校機械類專業(yè)單片機教學中的應用

李震 黃鶯,2 洪添勝*

（1 華南農業(yè)大學工程學院，廣州，510642；2柳州鐵道職業(yè)技術學院電子工程系，柳州，545007）

項目教學法在高等農業(yè)院校機械類專業(yè)單片機教學中的應用

李震1黃鶯1,2洪添勝1*

（1 華南農業(yè)大學工程學院，廣州，510642；2柳州鐵道職業(yè)技術學院電子工程系，柳州，545007）

文章分析了目前高等農業(yè)院校機械類專業(yè)單片機教學現狀及存在的主要問題，應用項目教學法對該課程進行改革，通過一個案例探討了該方法的實施效果和存在的問題。提出進一步發(fā)揮項目教學法在單片機教學中的作用需了解現代農業(yè)裝備的發(fā)展趨勢，建立更加標準和完善的考核評價體系，積累更多符合學生知識特點的綜合性項目。

農業(yè)院校；單片機；項目教學法；機械類專業(yè)

0 引言

進入21世紀，單片機技術與農業(yè)機械裝備控制技術不斷融合與創(chuàng)新，新型農業(yè)機械裝備的研發(fā)對農業(yè)院校機械設計制造及其自動化、車輛工程等機械類專業(yè)畢業(yè)生單片機開發(fā)水平的要求不斷提高，掌握單片機技術成為學生就業(yè)的一個基本條件。單片機原理與應用開發(fā)技術已成為高等農業(yè)院校機械類專業(yè)的主要專業(yè)課程，處于承上啟下的核心地位[1,2]。教學實踐中，需要對該課程的教學內容和教學模式進行研究和探索，不斷提高農業(yè)院校機械類專業(yè)單片機課程的教學質量。

1 農業(yè)院校機械類專業(yè)單片機教學存在的主要問題

目前高等農業(yè)院校機械類專業(yè)的單片機教學方法存在的主要問題為：教學內容與新型農業(yè)機械裝備設計研發(fā)的實際需求聯(lián)系不緊密，未能突出機電一體化這一現代農業(yè)裝備發(fā)展的趨勢，缺乏專業(yè)特色，無法充分調動學生的學習興趣；教學方法上忽視了學生在電子電路及軟件編程等方面基礎較薄弱的知識結構特點，使學生無法充分理解和掌握所學內容，影響了學習積極性；授課學時較少，理論知識點講解不全，學生對單片機原理與開發(fā)應用技術的掌握程度與研發(fā)現代化農業(yè)裝備的需求仍存在較大差距。

針對單片機教學存在的主要問題，從學生的自身特點及行業(yè)就業(yè)需求入手，基于現代農業(yè)裝備機電一體化設計項目實例引入項目教學法（任務驅動法）對單片機課程的教學內容、教學方法、考核方式等進行改革，改變傳統(tǒng)的重理論輕實踐的教學模式，提高學生興趣，調動學生的學習積極性，以達到良好的教學效果。

2 項目教學法簡介

“項目教學法”是通過實施一個完整的項目而進行的教學活動，其目的是在課堂教學中把理論教學與實踐教學有機地結合起來，充分發(fā)掘學生的創(chuàng)造潛能，提高學生解決實際問題的綜合能力和創(chuàng)新能力[3-6]。在“項目教學法”中師生通過共同實施一個完整的“項目”進行教學互動，以學生為本，學生在教師的指導下以小組合作工作的形式自行組織完成項目，形成一個在學習過程集體參與、團結協(xié)作的教學實踐活動。

3 項目教學法應用實例

3.1 引導學生實施基礎型子項目

在實際教學中，首先從基本知識和技能入手，讓學生完成一些要求較低的基礎項目設計，激發(fā)學生學習的興趣。針對高等農業(yè)院校機械類專業(yè)學生在電子電路硬件以及匯編語言編程方面基礎較薄弱的特點，依據教學目標將整個課程劃分為5個具有遞進性和連貫性，并且實用性較強的基礎型子項目，按照難易程度定義為簡單、中級和復雜，如表 1所示。子項目在設置上涵蓋了現代農業(yè)機械裝備測控系統(tǒng)中電機控制、信號采集與處理、控制量輸出、邏輯判斷、狀態(tài)顯示及多機通信等多個方面。

表1 基礎型子項目名稱、涉及內容及難易程度

子項目實施前采用“先行組織者”的教學策略，教師向學生提供相關電子電路功能模塊及單片機程序的參考資料。實施過程中，教師及時給予啟發(fā)性的，非正面、非全面的提示性指導。針對單片機及相關知識掌握與應用能力不同的學生，教師指導深度也有所不同。項目完成后，教師對實施情況進行點評，挑選較好的作品進行展示。在最初兩個子項目的實施過程中，教師在電子元器件的焊接、線路的連通及程序編制等方面向學生提供幫助。通過5個子項目的實施，由淺入深地把單片機知識和技能滲透到學生的學習和實踐活動中。

3.2 實施綜合性項目

經過前5輪的練習，學生對單片機課程產生了較濃厚的興趣，同時也掌握了應用單片機開發(fā)現代農業(yè)裝備簡單測控系統(tǒng)所需的基本知識和技能。綜合性項目引入一個真實的現代農業(yè)裝備研發(fā)項目：現代農業(yè)產業(yè)技術體系在研課題的一部分“山地橘園軌道運輸機智能測控系統(tǒng)的研制”，為學生創(chuàng)設一個真實的學習情境。

該項目基本要求為：隨車按鍵或遙控控制運輸機的前進、后退和停止，運輸機在運動過程中自動檢測運行前方有無障礙物，檢測到障礙物后通過遙控的方式使遠端電機停止以制動運輸機，運輸機停止時判斷是遇障礙物還是自然停止，顯示停止方式并給出其他形式的報警信息；擴展性要求為：能夠自行判斷與傳遞運輸機當前在軌道中的位置。該項目涉及的知識點包括：

（1）隨車按鍵或遙控運輸機的實現；（2）基于超聲波的障礙物檢測和判定（超聲波障礙物檢測電路和程序設計）；（3）電機的起停控制、速度控制（電機驅動電路、控制方法和程序設計）；（4）運輸機停止方式的顯示（顯示電路、分支程序設計）；（5）停車報警（可考慮發(fā)光或者語音電路及程序設計）；（6）行車位置檢測與傳遞（方位檢測及無線通信電路、算法及程序設計）（7）Keil μVision2集成開發(fā)環(huán)境/Wave集成開發(fā)環(huán)境，AT89S51、AT89S52或者STC單片機的應用。

學生組織以分組的形式，3-5人為一組，選出負責人。考核時進行現場硬件演示，根據項目中每一項要求的實現程度對學生小組進行百分制評價。除進行現場演示外，學生還需演示 PPT并提交紙質總結材料。每組都必須在講臺上以PPT的形式就本組方案、實施結果、設計中遇到的問題、項目收獲等進行講解，每個組員都必須參與，在總結材料中明確標明各組員的分工情況和貢獻率，貢獻率總和不能超過100%。隨機抽取學生上講臺就其負責部分進行答辯，組內其他成員可以對內容進行補充。

在綜合性項目實施過程中，學生運用掌握的知識和技能，主動地發(fā)現和解決問題，加深了對單片機相關知識的理解，對所涉及的傳感器、電子技術、電機控制等知識有所回顧和提高。在整個教學過程中既發(fā)揮了教師的主導作用，又體現了學生主體作用，使課堂教學的質量和效益得到更多大幅度的提高。

3.3 項目教學法實施要點及存在的主要問題

在高等農業(yè)院校機械類專業(yè)單片機課程教學中實施項目教學法需注意的要點有：（1）項目確立要恰當，要針對學生的實際情況，由淺入深地把知識和技能滲透到項目中；（2）項目實施中教師指導要恰到好處，教師的指導應是啟發(fā)性，非正面、非全面的提示性指導；（3）項目評價標準要合理，評價過程中要注重師生共同討論項目工作中出現的問題，找出造成結果差異的原因；（4）調動每個學生參與的積極性，培養(yǎng)學生的成就感。

實施項目教學法存在的問題主要有：（1）可開展的基礎性項目在題目選擇和資源分配上仍顯不足；（2）受高等農業(yè)院校機械類學生整體知識水平的限制，可供選擇的綜合性項目題源較少；（3）綜合性項目與現代農業(yè)機械裝備研發(fā)實際結合不緊密，未能更好地結合高校教師的科研項目進行選題；（4）項目最終的考核評價方式有待完善，在評分時主觀性和隨意性較高，無法真正做到公平公正。

4 總結

項目教學法是激發(fā)農業(yè)院校機械類學生學習單片機課程的學習興趣、使學生理解和掌握課程要求的知識和技能、提高課堂教學質量和效益的有效方法。進一步發(fā)揮項目教學法在農業(yè)院校機械類專業(yè)單片機教學中的作用需要了解現代農業(yè)裝備的發(fā)展趨勢，積累更多符合高等農業(yè)類院校機械類學生知識特點的綜合性項目。

[1]劉悅.機械類單片機教學探討[J].民營科技, 2009, (3): 40.

[2]魏航信.機械設計制造及自動化專業(yè)單片機課程教學方法研究[J].中國科技信息, 2008, (22): 273, 277.

[3]謝四蓮,劉峰,張軍.“項目驅動法”在《單片機原理及應用》教學中的應用研究[J].湖南人文科技學院學報.2010,(2):124-125.

[4]劉國光.任務驅動法在單片機教學中的應用[J].中國職業(yè)技術教育, 2005, (10): 41-42.

[5]張文昭,李艷芳,劉愛林等.任務驅動法和項目教學法整合在單片機課程中的實踐[J].湖南科技學院學報,2010,31(12): 99-101.

[6]葛彥強,汪向征.項目教學在“Java 程序設計”教學中的應用[C].大學計算機課程報告論壇論文集, 2008: 131-134.

G712

A

1673-2219（2011）04-0081-02

2011－01－06

李震（1981－），男，廣東廣州人，博士，講師。主要研究方向為電子技術在現代農業(yè)工程中的應用。

※通信作者：洪添勝（1955－），男，廣東梅州人，博士，教授，博士生導師，主要研究方向為電子信息技術應用。

(責任編校：劉志壯)