基于中職學校中的單片機項目式教學改革探索

張佳賢

摘 要：江蘇省江陰中等專業學校屬于中職學校，從該校電氣系歷年以來的單片機教學狀況分析可得，采用傳統的單片機授課，教師講授理論晦澀難懂，而學生接受知識難度較大，因此對于單片機課程的教學改革迫在眉睫。近兩年該校電氣系對單片機課程進行了改革，將傳統授課變為項目式教學，融入單片機教學中，并以實驗的形式呈現給學生。

關鍵詞：中職學校 單片機 項目式教學 改革探索

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）09（b）-0160-02

1 單片機專業教學背景

筆者學校電氣系有4個電類相關專業，其中兩個弱電專業，兩個強電專業。它們到高年級都有相應的單片機課程開設。之前學校由于沒有擴建，沒有專門的單片機實驗室，因此導致實驗儀器設備不足、損耗率高，實驗開出率也低，學生很難進行自主探究實驗，學習積極性不高，創新能力和自主學習能力得不到提高。近幾年，學校新建的實訓大樓，也安排了單片機實驗室。單片機項目式教學可激發學生學習興趣。

2 單片機項目式法教學理念

傳統的單片機教學是以老師為主體，學生為輔體，書本知識往往貫穿整個課堂。通過教師不停的填鴨式灌授，學生學習只能被動接受。由于被動式學習帶來了一系列的蝴蝶效應，導致學生并沒有接受新知識，掌握新內容。教師也不知道學生學習到一個什么程度。

將項目式教學加載在單片機課程中，讓老師打破原來書本知識點的局限，對教材中的知識點重新進行排列組合。把教材里的內容安排成每一個可以實現某種功能的項目，并把單片機中出現的零散的知識點穿插到每個項目中去，這樣我們就可以將項目的開發步驟作為教師教學的順序，由此穿針引線，讓學生通過項目來做實驗，并通過實驗，總結相關知識，從而掌握知識。引導學生在實驗中學習，在學習中實驗，當一個項目完成了，學生也能逐漸掌握課程相關內容。

3 單片機項目教學改革實施內容

3.1 項目內容設計

單片機項目式教學能順利開展，取決于一個關鍵點，那就是對項目內容進行合理設計。第一，教師在編排教學內容過程中必須選擇適合學生的項目，這就要把單片機課程教材中的原有知識點根據項目內容要求進行重新編排、整合，構成每一個合適的項目。

具體項目內容分為以下9項。

（1）單片機最小系統設計（包括單片機最小系統、點亮一盞小燈）。

（2）流水燈系統的設計（花樣流水彩燈的設計）。

（3）交通燈系統設計（模擬交通燈）。

（4）按鍵計數器設計（多個數碼管顯示）。

（5）電子萬年歷系統設計（LCD液晶顯示器）。

（6）數據采集與輸出系統設計（帶數顯的溫度計的設計）。

（7）串行通信系統設計（單片機通信）。

（8）直流電機調速設計（直流電機調速）。

（9）單片機應用系統設計（搬運機器人）。

我們還確定了相應的教學目標，分別是：

（1）熟悉單片機封裝，掌握單片機最小系統設計，了解單片機應用開發流程。

（2）掌握單片機流水燈的硬件電路，會編寫流水燈程序。

（3）掌握單片機交通燈硬件電路，會編寫單片機交通燈程序。

（4）掌握數碼管靜，動態顯示原理以及硬件電路連接和編程。

（5）掌握硬件電路及LCD工作原理。

（6）掌握硬件電路及DS18B20溫度采集芯片工作原理。

（7）掌握多機通信工作原理與編程。

（8）掌握PWM技術及硬件電路及編程。

（9）掌握電路的可靠性設計與軟件的可靠性設計。

3.2 課堂教學環節

教師將要講解的知識點加進每一個單片機項目實例中，帶領學生分析項目、分解任務、解決任務。首先，教師在初次教學中，應該使學生正確認識芯片、挑選合適芯片。其次，教師可通過多媒體課件、視頻或者Proteus仿真及Keil連調等形式，讓學生能觀察每一個項目中的電路能夠實現功能。最后，項目的內容設計分成硬件與軟件。其中硬件設計主要由Proteus仿真軟件來實現。教師在講授硬件相關知識點時，需涉及到相應的基礎知識。軟件設計則通過Keil軟件的調試功能，學生一邊進行單步調試程序，一邊進行測試編程。教師在一旁可講解相關C語言語法和算法。

3.3 實驗操作環節

單片機的實踐操作環節是單片機項目學習中的一個十分重要環節，教師在此過程中要重視起來，學生是實踐的主體，教師是實踐的輔體，鼓勵學生將被動學習轉變成主動學習。在教學中教師可根據項目實踐經驗啟發學生思維，培養學生學習上的主動性與創造性。

我們在進行項目式教學改革過程中，必須把著重點放到實驗操作環節上。可將實踐操作環節分為4個大塊。第一塊：教師在進行理論教學時可通過Proteus仿真軟件、多媒體課件或者微課視頻對每一個項目進行直觀式講解，這樣能讓學生體驗到將單片機成功編程的成就感。第二塊：學生在課后借助自己電腦中的Proteus仿真軟件及Keil 軟件對教師強調的內容進行動手操作練習。第三塊：教師可在課余時間布置一些拓展性作業，就由學生選擇自己較為感興趣的內容或者還想提高的內容加深學習。第四塊：學生進入實驗室后，對具體的單片機項目的硬件電路進行設計、搭建、焊接及調試運行，最后觀察運行結果。

4 教學改革效果分析

單片機項目式教學改革的實施，沖出了傳統單片機理論教學的束縛。硬件與軟件兩類教學平臺在單片機項目教學中的配合，讓教師能順利進行教學研究，同時讓學生能進行有效學習。再加上單片機實驗室配備的實驗資源，能讓教師得心應手地實施項目式教學，也讓學生用心專注于項目實踐。通過近兩年觀察研究，得出以下結論。

4.1 學生的學習主動性、積極性明顯提高

這種軟、硬件平臺的項目式教學的教學手段能讓我校電類專業的學生非常清楚地觀察單片機及單片機項目研發的整個流程。教師不必上課將理論知識碎碎念，就能讓學生的操作能力、思維能力和整體能力發揮到一個較高的水平。

4.2 畢業設計選題選擇單片機類的題目明顯增多

一些學生通過單片機項目式開發的方法構建硬件電路，再通過軟件測試，實現了想要的成果。比如2013級電氣工程班的一個男生設計的單片機控制節能路燈在畢業答辯中就得到了較好的成績。同時電氣系電類專業學生踴躍報名參加相關單片機項目的比賽，比如，單片機的技能競賽（機械臂、控制小車、智能機器人）。

5 結語

在當下中職學校單片機教學中出現的問題中，我們結合學校培養班組長型人才的定位，來培養電類專業學生成為應用型、操作性型及創新型人才。并實踐出一條單片機應用系統開發的教學主線，將項目教學法為主，把Proteus仿真教學為輔，通過培養學生能力為目標，建立出一條“單片機”教學改革新道路。

通過近兩年的教學實踐，我們將單片機課程的教學開展為每一個小項目，讓學生通過Proteus軟件及Keil軟件來構建相應的硬件平臺從而實施項目式教學。實踐證明，利用單片機項目式教學手段，讓學生的學習興趣得到提高。

參考文獻

[1] 馮冬菊，王丹虹.基于項目驅動的機械制圖教學改革[J].實驗室科學，2012，15（3）：25-27.

[2] 趙永熹，黃云峰.基于項目驅動法的單片機課程體系建設[J].中國電力教育，2013（4）：55-56.

[3] 林立.單片機原理及應用：基于Proteus和Keil C[M].北京： 電子工業出版社，2009.

[4] 杜志強.機械類專業“單片機原理及應用”課程教學探索與實踐[J].理工高教研究，2010，29（3）：121-124.