項目教學法在單片機課程中的應用研究

邱文軍

【摘要】項目教學法是應對實踐性強的課程行之有效的方法之一。本文嘗試在《單片機應用技術》課程教學中采用理論與實踐相結合，注重培養學生動手能力的項目教學法。實踐證明：項目教學法對調動學生學習興趣，提高學生動手能力起到了積極的作用，說明此項目教學法具有一定的時效性。

【關鍵詞】項目教學法；單片機；課程

隨著社會的進步和科技的發展，依靠傳統的教學方法已不能滿足現代職業教育對職業能力培養的要求。因此，近二十年來，許多國家根據各自的情況和不同的要求，創造并系統開發了一些適應社會、技術和生產發展要求的新的職業教育教學法或教學模式，特別是德國以培養關鍵能力為核心的行為引導型教學模式，使職業教育引入一種新的概念。新的教學模式，將對職業教育的發展產生極為深刻而廣泛的影響。

一、什么叫項目教學法

單片機課程是一門實踐性很強的專業課程。大多數學生在學習單片機時都是第一次接觸到各種元器件，對其沒有很深的感性認識，學習的時候常常束手無策。傳統的教學法是教師在課堂上按照課本上的章節講解理論知識，然后在實驗室進行若干驗證性的實驗對理論知識加以鞏固。這種形式的弊病是容易造成理論和實踐的分離，在課堂上學生對于許多抽象的概念只能機械的記憶和理解；在實驗室里，面對實驗箱上現成的硬件原理圖，只能進行驗證性的實驗，思維也被固定在一個模式下，毫無創造性可言。雖說可以對程序進行簡單的改寫，但是學生對于硬件系統是非常模糊和不清楚的，所以對鍛煉學生的程序編寫能力作用也十分有限。

為了解決傳統教學法存在的問題，更好的將理論和實踐相結合，提高學生的動手能力和創新能力，我們采用了“在學中做、在做中學”的以項目為導向的教學法。項目教學法作為讓學生在教師指導下通過完成一個完整的“工作項目”而進行學習的教學方法，它將傳統的學科體系中的知識內容轉化為若干個“教學項目”，圍繞著項目組織而開展教學，使學生直接全程參與，體驗、感悟、論證、探究。是師生通過共同實施一個完整的“項目”工作來進行教學活動。學生在教師的主持下以小組合作工作形式，自行組織完成項目。

二、項目教學法在單片機課程中的教學設計

單片機課程教學在教學內容組織與安排上遵循了學生職業能力培養循序漸進的基本規律，基于典型工作任務確定相應學習領域與學習項目（教學內容），依據項目教學法組織教學。項目內容的難度是逐漸加深，不斷在“做中學，學中做”，教學內容以電子產品生產及制造的過程為依據，經過將實際內容的提煉、整合，并進行必要補充和標準化。按照“認識-實踐-再認識-再實踐”的指導思想，在教學設計中，我們打破原有的按照硬件結構，指令，匯編程序這種順序所編排的知識體系，將各部分知識重新編排組合，以項目設計為主線，以課堂理論講解為輔線，重新整合知識點，在學生完成項目的過程中，傳授給學生相關的理論知識和操作技能，通過系列的項目設計來完成整個教學過程。具體的教學設計如下：

（一）項目編排。好的學習項目，首先應能激發學生的學習興趣，引發其思考，使學生產生一種解決問題的愿望，所以項目設計、編排至關重要。在課程教學過程中盡量選擇一些貼近生活、實用性強的項目，如：報警器的小制作和00～59計時器的制作，等項目。促使學生把學到的知識技能應用到日常的學習和實際生活，甚至社會生產中去。

（二）課堂教學。在課堂教學上，圍繞項目所涉及到的知識點加以剖析和講解，對其中較為典型硬件知識，如：數碼管與單片機的電路，矩陣鍵盤的工作原理等，以及軟件知識，如：延時程序，查表程序，顯示程序等使用頻率較高的程序，讓學生熟練掌握，為下一步的動手實踐打下良好的理論基礎。同時，我們利用課堂時間來集中解決前一個項目留下的疑難問題，力爭每進行一個項目，就搞懂一個項目，就掌握一個項目。

（三）項目實施。學生掌握該項目的理論知識后，按小組分配材料，開展小組交流、討論，組員的分工與協助，在教師的指導下根據項目要求進行電路的焊接及程序的調試。

（四）項目總結。在完成項目后，對項目中所學到的知識和遇到的問題進行歸納總結，并完成報告。

三、項目實施

下面通過一個工作項目的實現來說明項目教學具體實施。

項目名稱：模擬開關燈

（一）學習目標

·進一步掌握單片機P0～P3口的輸入輸出含義。

·重點學習單片機指令JB、JNB、JC、JNC、JBC的用法。

·理解多路開關控制的基本方法。

（二）技能訓練目標

·會讀、寫JB、JNB、JC、JNC、JBC指令。

·會讀、寫多路開關控制程序。

（三）項目任務分析

通過開關K1（接在P3.0端口上）控制發光二極管L1（接在單片機P1.0端口上）的開關狀態。如果K1合上，L1亮，K1打開，L1熄滅。

（四）操作步驟

第一步：選好硬件并在電路板上將它們焊接好。

第二步：將焊好的電路板通過下載線與電腦連接好。

第三步：檢測焊好的電路板是否有短路等問題。

第四步：待檢測無誤后，運行Keil軟件，新建工程項目，進行工程項目設置。

第五步：編寫程序。

第六步：編譯、連接、調試與運行，并觀察實際結果。

（五）技能檢測

任務一：用P3.7接開關控制P1.5所接發光二極管的亮滅。

任務二：用JNB指令重新編寫完成示范性任務。

任務三：根據“多路開關控制”任務流程圖編寫程序并進行調試驗證。

（六）課后思考

·本項目新學了那些指令？其功能和用法是怎樣的？

·什么是累加器A，程序狀態字寄存器PSW和進位標志位C？

（七）拓展閱讀

按鍵防抖的原理

四、教學設計的改進

在學生完成《單片機應用技術》課程后，我們對學生進行了調查，發現這種教學方法受到了學生的普遍歡迎，同學們發現以前覺得很神秘的東西，如夜晚的閃爍的霓虹燈，街上的廣告牌等，現在能通過學習也能自己設計和制作出來，學生的學習積極性和學習成績相比傳統教學有了很大的提高。

雖然此教學法取得了初步的效果，但因為實施時間較短，教學經驗欠缺，難免存在一些不足之處。如：①項目教學法中理論與實踐比重未分配好，導致學生動腦思考，動手實踐的部分較少；②項目涉及到的知識點比較零散，學生看到的只是點和線，未形成全面的系統；③在項目實施中，雖然學生都能夠參與到項目設計中去，但對單片機的開發流程仍不清楚。

為改善以上不足，我們將對教學設計做如下改進：①在本課程開始，就讓學生明白這個學期的任務就是通過一個個產品的開發、設計、制作的過程來學習單片機課程。②選擇難度適中的項目，并對項目進行合理的編排，做到各項目之間能夠有效的聯接，并能讓學生系統的、全面掌握單片機的知識。③嚴格按照單片的開發流程來完成整個項目的設計。為此，我們將對教學設計調整如下：

（一）課堂教學

根據本課程的特點，授課教師注重將本課程的傳統教學模式（模型加掛圖）與現代教育技術（多媒體課件）相結合，在教學方法上突出啟發式、討論式、師生互動式等形式，使課堂氣氛生動活潑，針對不同的內容采用不同的教學方法，激發學生的學習興趣，促進學生積極思考。根據學生知識結構的特點，在課堂上注重處理好難點與重點、概念與應用的關系，做到精講多練、邊講邊練、講練結合。以“必需、夠用”為度，選擇具有實用性、趣味性、直觀性的教學項目，這樣有利于激發學生的創新思維，更有利于學生的專業課學習。

（二）項目實施

1、產品設計思想及功能分析。根據在課堂上掌握的理論知識來提出實現該產品功能的具體方法，

2、收集整理與產品相關的信息。本環節主要任務是培養

學生查找資料的能力。在掌握一定理論的基礎上，要求學生通過多種途徑（圖書館、網絡等）尋求相關的技術資料，并進行整理，不理解的內容可在課堂上進行討論，變被動學習為主動學習。

3、產品的原理圖和硬件設計。其實任何一個產品的設計都是從原理圖的設計開始，在原理圖的設計過程中，要求學生對前面所學知識靈活應用，如模擬電路，數字電路，protel。在這個過程中，要以學生自主設計為主，對于任何一個問題，教師都不輕易給出答案。小組之間展開討論，教師應對討論過程進行必要的指導，在討論的過程中讓學生充分了解實現產品某種功能的多種電路的原理和區別，最后確定最優的技術方案。

4、PCB板的制作。PCB板的設計師產品設計的重要一步。PCB板應有合理的元器件布線、布局及各種抗干擾措施。PCB板的設計能力是一個產品開發人員的基本技能之一，也是企業十分注重的能力。

5、電路的調試。驗證原理圖及PCB板正確性的唯一辦法就是通過電路調試。調試的過程是檢測設計是否可行的過程，也是把理論知識轉化為實際產品的過程。在電路調試的過程中，能發揮學生的主觀能動性，加強對理論知識的理解，同時也能掌握常用儀器儀表的使用，如：萬用表，電烙鐵，示波器等，培養學生分析問題解決問題的能力。

6、系統軟件的設計。以單片機為核心的產品設計，包括硬件電路和軟件的設計，因此軟件在產品設計中占據十分重要的地位。編寫程序的目的是為了實現產品的具體功能，故在編寫程序之前應該讓學生充分了解該程序是為了實現什么功能，然后畫出程序流程圖，再分別寫出每個模塊的程序。在完成程序后對程序進行調試，以達到產品預期的效果。

7、項目總結。在完成以上的工作后，整個項目的設計及制作基本完成，教師安排分小組討論在項目實施過程中所學到的知識，在項目中所遇到的問題，或項目有待改進創新的地方提出自己的見解進行總結并形成文字歸檔。

五、結束語

綜上所述，針對于單片機這種側重實踐應用的課程，如果采用傳統集中式理論授課方式，將無法將理論與實踐緊密結合，不利于激發學生的學習興趣，也較難提高學生設計開發的技術能力，不符合高職教育以就業為導向的培養目標。采用項目式教學可以在項目的實現過程中進行模塊化的理論教學，將抽象的理論寓于淺顯的實踐中，使得理論教學與實踐教學有機地結合在一起，調動學生學習的主觀能動性，培養他們的創新意識，有利于培養學生扎實的理論基礎和較強的動手能力。

參考文獻：

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