運用項目教學法帶領學生完成“簡易體溫計”的設計制作

利海鋒

當今社會發展迅猛，科技日新月異，生活生產越來越講求網絡化和智能化，這必須用到單片機技術。單片機技術是電類專業的核心課程，如何組織課堂教學才能讓學生對單片機技術產生興趣，進而學好單片機技術呢？筆者在傳統教學法的基礎上，運用項目教學法帶領學生完成一個綜合性較強的單片機項目，切實提高了學生學習單片機的興趣和效率。

一、傳統教學法和項目教學法的比較

傳統的課堂教學模式以老師為主體，老師備課、講課、提問、布置作業，學生是被動參與者，這種模式形成了老師單向灌輸、學生被動接受的局面。

項目教學法是指將傳統的學科體系中的知識內容轉化為若干個教學項目，圍繞著項目組織和展開教學，使學生直接參與項目完成全過程的一種教學方法。在實訓過程中學生始終起主體作用，教師起主導作用，教師猶如一個導演，根據實訓要求，不斷地設置問題，引導實訓過程朝著既定的目標前進。

由兩種教學模式的定義來看，可能都認為項目教學法好，傳統教學法有不足。筆者認為兩種方法都有利弊。傳統教學法適用于初學者——在學生沒有相關基礎知識的階段，老師講，學生聽，學生能對新知識有較快的認知。在學生有了一定的基礎知識的前提下，開展項目式教學，能讓學生變被動為主動，在完成一個完整的項目訓練過程中，查閱資料，復習知識要點，請教老師，把書本知識（或者說是外部知識）固化為自身知識的效率會更高。

二、教材與學生情況分析

我校的學生主要來自中考落榜生，是中考的失敗者，文化基礎知識薄弱，缺乏自信心，對坐在課堂聽課興趣不大，但是如果安排他們動手操作或去球場運動，則熱情高漲。

《單片機技術與實訓》是我校電類專業的專業核心課程，要學好單片機技術既要求掌握靈活抽象的內部結構，又要掌握邏輯性很強的程序設計編寫技巧，這對于數理化基礎本來就薄弱的中職學生來說，如果不采用有效的教學方法，難度很大。

三、“以練代講”學習單片機基本知識和學習工具

單片機知識涉及芯片內部結構、外部特征、引腳功能、輸入輸出端口、中斷系統、定時/計數器、串行通訊、A/D轉換和D/A轉換……各種功能使用的指令大多不同——復雜多變，編寫程序又使用到單片機編譯軟件，燒錄單片機程序又要用到燒錄軟件，若進行軟件仿真還要用到仿真軟件……任何高深的知識技能都是一個積累的過程，深奧的單片機知識也是由上述一個個知識點開始，然后綜合運用，積累成多，熟練運用，單片機學習者才能最后走上讀懂、修改、設計單片機程序，甚至開發單片機產品的道路。

中職學生不喜歡坐在老師跟前聽課，他們大多文化基礎薄弱，想聽也聽不進去，采用項目化教學，“以練代講”指導學生學習單片機的基本功能和學習工具是有效的方法。所謂“以練代講”是指老師盡可能把單片機的知識點細化，對于每個小知識點，老師只需要解釋關鍵詞，示范應用要領，提及生產生活的相關事例，然后把大部分課堂時間交給學生進行實際操作訓練。教師的主要任務是明確實操目的，規劃實操項目，維持課堂紀律和評定成績。例如在教導仿真軟件的使用方法時，筆者提前錄制了微課，使用多媒體平臺演示了使用仿真軟件繪制最小單片機系統，然后就安排學生獨立操作計算機完成該項目，與此同時多媒體平臺循環播放微課視頻，學生不懂操作，就再看視頻，或舉手提問，教師再示范，通過“以練代講”的方式，學生較快地掌握了這個內容。以下是本人在教導單片機基本功能及其學習工具過程中規劃的項目任務表。

四、項目實施

經過以練代講，傳授單片機的基本知識之后，學生對單片機知識已經有了初步的認識，但是要綜合運用單片機，獨立開發單片機應用，還有很長的路要走。筆者通過比較觀察，設計了一個綜合性和擴展性都很強的溫度計電路，帶領學生完成了軟硬件設計制作，從硬件PCB設計制作，到電路板裝配調試，再到單片機程序設計調試。

1.電路硬件的設計和制作

我校電類專業基本開設了電子CAD（protel電路設計軟件）課程，結合該課程內容，筆者向學生提供了單片機溫度設計電路原理圖和PCB圖。學生仿照這兩幅圖紙，完成了電路原理圖的繪制、PCB元件布局擺放及線路走向等設計工作。這項工作，如果放在我校大專班，因為學生的基礎知識比較扎實，領悟能力強，教師只需提供電路原理圖，不需要提供PCB圖，將更能鍛煉學生的PCB設計能力。

在完成PCB圖的設計之后，就組織學生進行電路硬件的制作調試，在此過程中結合電路板實物，進一步解釋單片機各管腳的功能和工作條件，讓學生復習鞏固單片機的相關知識點，比純粹老師講學生聽的效果強得多。因為電路較復雜，為保證電路制作的成功率，本人有兩手準備。第一手準備：教導學生使用萬能板，把元件插裝上去后，用焊錫，把需要連接的管腳連接起來，最終實現電氣功能；第二手準備，教導學生使用熱傳印法（或感光法或雕刻法），把pcb板制作出來，然后插件焊接即可。第一個準備適合焊接技術好，學習態度好，認真仔細的學生，第二個準備適合焊接技術一般、做事粗心馬虎的學生。兩手準備的做法也是滿足了分層教學的需要。

2.程序的設計、編寫和調試

在保證學生有電路板可用的前提下，再著手進行軟件設計，進行單片機溫度計的程序編寫調試。程序設計是單片機課程的難點、重點，對于中職學生來說，一下子要求他們獨立編程是不現實的，筆者采用的策略是先分析功能流程圖，然后安排學生嘗試按照流程圖編寫程序，如果大部分學生編寫不出來，就提供樣板程序，讓學生仿照程序，輸完所有程序語句后，對照程序流程圖，能說明每條語句或每個函數所實現的功能。這樣經過模仿性編程后，學生基本上就把單片機溫度計的軟硬件做出來了，也能使用該電路裝機進行溫度測量了。

3.比較拓展

這個單片機溫度計電路擴展性很強，如果使用這個電路實現了溫度測量就放在一邊，就是大材小用了。多添加兩顆LED，一紅一綠，以及一個揚聲器可設計帶報警功能的體溫計：低于37℃，綠燈亮；介乎37%至38.5℃之間，紅綠燈交替閃爍，然后發出嘟的一聲，循環進行；高于38.5℃，紅燈亮并且揚聲器發出嘟的長鳴聲。應用單片機的串行通訊功能，可以把溫度計測量的溫度傳遞到電腦，并保存下來。每增加一個功能，其實就是幫助學生學習、鞏固單片機的一項功能，學生的單片機應用能力就得到了進一步的加強。

五、結語

用項目式教學，以練代講，密切聯系生活實際，綜合運用單片機的多種基本功能，帶領中職電氣專業學生完成溫度計的軟硬件設計制作，讓學生切身體會到學習單片機技術的實用性、前瞻性和趣味性，能有效提高學生的學習效率和學習興趣。

責任編輯 陳春陽