高職單片機應用技術課程項目化教學改革

谷小婭　王梅　宋述林

摘 要 單片機應用技術課程是電子類專業學生必修的專業基礎課程，在專業課程體系中起到承上啟下的作用。本課程教學改革的探索從項目化教學出發，以構建單片機應用系統為主線，將每個項目都呈現出可視化的結果，能使理論與實踐真正融為一體。

關鍵詞 單片機 項目化教學 數碼管

中圖分類號：G424文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2015.02.057

Vocational College Single-chip Computer Application

Technology Curriculum Project Teaching Reform

GU Xiaoya， WANG Mei， SONG Shulin

（Industrial Design School of He'nan Province，Zhengzhou， He'nan 450002）

Abstract Single-chip computer application technology course is a compulsory students majoring in electronics professional basic course， plays the essential role in the professional curriculum system. This course is the exploration of teaching reform， based on project teaching， to build a single chip microcomputer application system as the main line， each project will present a visual result，can make the real integrated theory with practice.

Key words single-chip computer; project teaching; digital tube

1 課程簡介

單片機應用技術課程是我校電子信息工程技術、電子工藝與管理、電氣自動化三個專業的專業基礎課程，是本專業學生必修的專業技術課程，是學生專業能力的重要組成部分。通過本課程的學習，使學生全面了解單片機的硬件系統、并行I/O端口的應用、顯示和鍵盤接口技術應用、定時與中斷系統設計、串行通信技術應用等方面的內容，在專業課程體系中起到承上啟下的作用。

2 項目化教學設計思路

2.1 傳統教學模式之弊端

單片機應用技術課程內容豐富，其綜合性強，這就要求在教學過程中更多地體現理論聯系實際。在理論學習方面，要學好單片機內部結構和應用系統，就要求學生有扎實的專業基礎，廣博的知識面。在實踐方面，要求學生有較強的動手實踐能力，并且能夠綜合運用知識，將理論和實踐有機地結合起來。但是高職學生理論知識普遍較為薄弱，學習自控能力較差，且缺乏生產實踐經驗，學習單片機內部結構和硬件電路中難免感覺抽象、難懂。

傳統的教學模式下，先集中學習理論，后進行綜合實踐，這就使得理論教學和實踐教學無法連接：一方面學生在學習理論知識時，感覺學習內容不具體，過于抽象，逐漸失去學習興趣，導致課程無法向下進行;而另一方面，在實踐訓練時，學生往往會由于理論知識的欠缺，只操作而不知道為什么要這樣操作，由于沒有理論的支撐而無法做到靈活運用。

2.2 解決方案

從以上情況分析，本課程教學改革的探索應從項目化教學出發，以構建單片機應用系統為主線，采用模塊化教學，將整個課程分為6大模塊，并以項目的形式呈現，且每個項目都有可視化的結果，將理論與實踐融為一體。在內容的選擇上降低理論重心，突出實際應用，強調“呈現項目結果”，注重培養學生的應用能力和解決問題的實際工作能力。

本課程以項目為單位組織教學，并以典型設備為載體，通過具體任務案例，按單片機項目實施的順序逐步展開，讓學生在掌握技能的同時，引出相關專業理論知識，使學生在技能訓練過程中加深對專業知識、技能的理解和應用，培養學生的綜合職業能力，滿足學生職業生涯發展的需要。

3 項目化教學系統的構建與實施

單片機應用系統經常需要連接一些外部設備，其中顯示和鍵盤是構成人機對話的一種基本方式，使用最為頻繁。下面以這個項目中的一個典型的工作任務8路搶答器設計為例，來淺談單片機應用技術課程項目化教學法的改革探索。該項目的教學目標是掌握單片機與LED數碼管的接口電路設計，編程控制方法。

（1）情景導入：首先教師在課件上播放一些圖片，在家里，在辦公室，在公共場所，隨處可以見到各種電子時鐘，在商場購物時，也可以看到各種類型的電子秤，上面所用到的顯示部分就是比發光二極管LED更直觀的數字顯示，這種顯示方式稱為數碼管。在各種知識搶答賽的現場，參賽者分為若干隊，按下搶答按鈕，數碼管上就會顯示相應的數字，開始回答問題時，還會顯示倒計時和所得分數。通過這些圖片，吸引學生的注意力，引出本次課程8路搶答器，并說明任務要求：電路上電后，數碼管上顯示字符“-”，當其中某一按鍵按下時，數碼管上顯示相應的數字，直到復位按鍵按下，又開始下一輪的搶答，并在幻燈片上給出硬件電路圖如圖1所示。

圖1 8路搶答器硬件電路圖

（2）任務分析：采用課堂提問，實物、影片展示等教學手段，來引導學生自己總結本次課程要求完成的工作任務：利用單片機I/O口輸出實現數碼管控制?；疽鬄閿荡a管實現數字“0-7”，字符“-”的顯示，拓展任務為在此基礎上添加按鍵控制。該環節的設計意圖是培養學生分析實際問題、提煉工作任務的能力。

（3）分組討論及方案制定：根據這一任務的難易程度，將學生分為3人一組，在分組過程中適當考慮男女生搭配、動手能力、對理論知識的理解能力問題，統籌解決。在方案制定的過程中，由師生共同討論，并結合多媒體幻燈片引導學生學習數碼管的結構，工作原理，字型編碼，一維數組等跟完成這一任務相關的儲備知識。如圖2所示是共陽極數碼管的結構。

圖2 共陽極數碼管的結構

將所有的發光二極管的負極接到P1口的8根I/O線上，就能夠通過控制這8根I/O線輸出0或1來點亮或熄滅相應的字段。要在數碼管上顯示0，就需要點亮a，b，c，d，e，f這六個字段，也就是要向P1口傳送數據11000000B，0xC0，這就稱為0的共陽極字型編碼。以此類推，得到1到7，-的字型編碼，將它們定義在一個數組里，這就要學生學習一維數組的定義和引用方法。經過分析和討論，制定出該任務最終方案：用一維數組定義數字“0-7”，字符“-”的字型編碼;P1口提供段碼。

（4）方案實施：教師給出該任務的參考程序代碼。

學生按任務解決方案及實施計劃以小組分工的形式完成8路搶答器的設計。首先是繪制硬件電路原理圖，并用Proteus+Keil仿真軟件進行任務的驗證，若正確無誤，則繪制出PCB板圖，用華文默克雕刻機制板。然后，學生對電路所需元器件進行數量和種類的統計，領取元器件并進行測量，安裝焊接元器件，并將軟件代碼下載到單片機內，調試并檢驗數碼管顯示是否符合任務要求。

在學生實際操作過程中，教師對學生進行PCB板圖繪制、雕刻機制板、元器件檢測與電路板焊接、程序編譯出錯、接線出錯等問題進行指導解決，對延時程序的必要性及延時時間的控制更要重點強調。在整個任務完成的過程中，教師要隨時觀察小組進行的情況，并予以提問，并給出每小組的過程考核分數。

（5）小結與評價：總結完成本次任務應該學習的新知識，包括LED數碼管的結構、工作原理、字型編碼、數組。對本次任務的完成情況，提出優點和不足，針對出現的共性問題，予以解答。按“硬件電路板（40%）+軟件代碼（40%）+創新（20%）=總成績”的方式來進行評價。

4 總結

在考核方式上，項目化教學較之傳統的教學法更多注重了過程考核，而且每一個項目均考查學生的基礎理論知識、硬件電路、軟件調試、特色創新等方面，提高了每一個學生的參與程度，大多數學生參與項目化教學會更加積極主動，學生對知識的理解也不單單停留在理論層面上，大大提升了學生的動手實踐能力，使高職的單片機課程教學更加貼近于高職培養“高素質、技能型”專門人才的目標。

項目編號：河南省職業教育教學改革項目（ZJB14160）