項目法在《單片機原理及應用》課程教學中的應用

魏東旭 馮小勤

摘 要：隨著電子、計算機等智能技術的飛速發展，單片機技術的應用已日漸廣泛。傳統單片機課程的教學基本按照傳統的方法進行相關理論的教學，學生缺乏學習興趣，教學效果較差。而單片機是一門非常注重實踐的課程，傳統的教學方法不能鍛煉學生的實踐能力。通過項目教學法的實施，將單片機的基礎知識融入相關的項目，極大地提高了學生的學習興趣，提高了教學的質量，更好地培養了學生的實踐能力和職業能力。

關鍵詞：項目法；單片機；教學改革

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2018）13-0104-03

Abstract： With the rapid development of intelligent technology such as electronics and computers， the application of single chip technology has been increasingly widespread. The traditional teaching of the single chip computer course is based on the traditional methods， caused the students lack interest in learning and the teaching effect is poor. The single chip computer is a very practical course， and the traditional teaching method can not exercise students' practical ability. Through the implementation of project teaching method， integrating basic knowledge of MCU into related projects greatly improves students' interest in learning， it greatly improved the students' interest in learning， improved the quality of teaching， and better cultivated the students' practical ability and professional ability.

Keywords： project method； single chip microcomputer； teaching reform

近些年來，學習方式的創新和改革已經成為世界各國教學改革研究的重點內容。以美國為首的西方各國，倡導“設計學習”、“探究學習”，充分調動學生的學習主動性；亞洲的日本主導“綜合學習”，提高學生學習的能力和效率；我國的臺灣推崇“激發式主動探究”，以此來提高學生學習的質量；我國內地目前主要貫徹教師教學方式和學生學習方式的轉變，由要求學生學習轉變為學生主動探究學習，構建多種教育教學體系，激發學生學習興趣，提高教學質量。

2003年，德國職教所提出了項目教學法，此教學法以行動為導向，以完成項目為目標，以學習知識為出發點。教學過程中，教師把所要學習的內容分解為若干個具體的工程項目，制定具體教學方案，實施相關課程的教學。教學過程中，要求學生按照各個項目制定相關設計方案，并進行相關探討。項目實施中，教師將進行項目相關知識點的講解，最后學生自行完成項目。這樣的教學過程，不僅僅傳授了學生相關課程的知識，還培養了他們的操作技能，鍛煉了他們的職業能力。項目法教學在高等教育中，尤其是工科相關專業的教學中，有著獨特的優勢，利于學生各項綜合能力的培養，應該得到大力的推廣。

一、單片機傳統教學方法

單片機自從問世以來，由于其功能強、可靠性高、體積小、價格低等優勢，已經被廣泛應該用于工業生產的各個領域，成為我們身邊相關產品必不可少的一個重要核心部件。單片機課程也已經成為全球高校工科專業的一門必修課程，是一門面向應用的、具有很強實踐性與綜合性的課程，它是建立在《微機原理與接口技術》、《模擬電路》、《數字電路》和《匯編語言》這些課程基礎之上的。課程教學要以培養學生的實踐能力和綜合應用能力為依據，根據課程的教學目標，制定具體教學方案并進行實施，形成以培養學生專業能力、方法能力、社會能力的課程結構。

傳統的單片機教學一般首先介紹單片機的基礎知識、單片機的組成結構、單片機的指令系統以及匯編語言程序設計，然后依據前序基礎知識進行單片機中斷系統、定時系統、存儲器擴展、單片機的I/O口擴展、單片機的A/D、D/A轉換等的講解。講授內容理論性較強，而且教師在教學過程中，大都采用傳統灌輸式教學，將一個個知識點逐個的灌輸給學生。由于單片機課程相關知識點的延續性不是很強，相關知識點之間的關系不是很密切，教學的過程就變成了枯燥無味的單片機組成的陳述，學生缺乏學習興趣，學習效果差。而且單片機是一門非常注重實踐的課程，是大學課程中非常接近生產實踐的一門課程，傳統的理論講授根本不能滿足教學的需求，不能達成這門課程真正的教學目標。

二、項目教學法

項目教學法是一種新的教育理念，以學生為主導，教師進行輔助規劃，師生共同完成一個個工程項目的教學活動。在這里，項目是指以實際生產生活中一個個具有實際應用價值的產品或系統研發任務，它必須滿足以下條件：

1. 項目的實施過程，必須能夠包含一定的課程教學內容；

2. 項目必須具有一定的工程應用價值；

3. 能夠將相關課程的理論知識和實際生產應用技能相結合；

4. 和目前相關產品的生產設計過程有比較大的相關性；

5. 項目具體實施計劃必須由學生制定，由學生自行組織、安排；

6. 項目的實施必須有明確的可考察的成果；

7. 項目必須具有一定的難度和工作量，要求學生運用新學習的知識去解決新的實際問題；

8. 每個項目結束時，學生進行項目相關工作的總結匯報，師生共同評價項目成果。

在項目法教學實施的過程中，不斷的學習成為學生必須一直參與的實踐活動。教學注重的不是最終的考試分數，而是課程中各個項目完成的過程。通過項目法教學，可以促使每個學生在項目實施過程中理解課程的要求，掌握課程的知識體系，鍛煉專業的職業技能，體驗創新的艱辛與樂趣，更好的培養學生分析實際問題和解決實際問題的能力。

另外，在《單片機原理及應用》課程中，通過應該于實踐的相關項目的融入，可以擺脫枯燥無味的純理論教學，可以更好的提高學生學習的積極性和主動性，提高教學的質量，提高學生理論和實踐結合的能力。

三、項目法在《單片機原理及應用》課程中的應用

項目法主導的單片機教學首先必須體現對單片機相關知識的學習，同時，在項目實施的過程中要注重學生分析能力、動手能力、方法能力、實踐能力、團結協作能力、社會適應能力等的培養。所以，在教學過程中通過了解項目、提出方案、問題分析、知識點講解、設計電路、編寫程序、制作電路、電路調試、項目答辯總結等過程來培養學生的各種能力。

項目教學法的基本特征是：以相關項目為主線，學生為項目實施主體，教師為實施主導。學生作為項目實施的主體，通過獨立規劃、設計完成項目，把書本理論和實際生產實踐有機地結合起來，既可以提高自身的理論水平和實踐能力，又可以在教師的引導下，鍛煉培養合作解決問題的綜合能力，為學生工作后更好更快的融入工作環境打好基礎。其次，項目法教學，由于其獨特的聯系實踐的特點，可以引起學生濃厚的學習興趣，幫助學生養成良好的自主學習的習慣，增強學生學習積極性，使學生由被迫學習轉變為想學、愿學、會學，切實提高學生的學習品質，全面落實以學生為本的教育教學理念，使我們的教育真正達到育人的目標。

教師在項目法教學中，也要積極進行角色的轉換，從傳統的填鴨式講授、灌輸，轉變為有序的組織引導和規劃；從重復的三尺講臺上的講解，轉變為融入學生中，和學生一起交流探討、合作學習。項目法教學要求教師必須明確自己在其中所承擔的角色，要認識到被動的填鴨式教育得不到良好的教學效果和學習效果，要主動協助學生進行項目法教學相關步驟的實施，提高教學的質量和學生學習的效率。在整個教學過程中，雖然學生是主體，但是教師并不是可有可無、無事可做的，而是比傳統教學中的作用更加重要、更加不可缺少。因為整個項目教學的主導還是教師，缺少了教師的引導，項目教學法根本達不到相關教學的效果，也將失去它本質的意義。

采用項目教學法進行教學，項目的質量直接影響教學的效果和質量，因此，項目的規劃、設計非常重要。首先，要根據單片機課程的特點和目前單片機研究的熱點提出一定數量的項目，每個項目的設計要有明確的可量化的目標，教師要在總體目標的構架下，協助學生把每個項目細分為一個個的小目標，并把每一個學習模塊的內容細化到一個個小的目標中，通過這些小的目標的實現來帶動項目的實施，進而實現整個項目的總體學習目標。

其次，項目的設計還要符合學生的特點，教師在進行整體項目設計規劃時，要從學生的學習實際出發，充分考慮學生現有的知識水平，充分考慮學生前序基礎課程的學習狀況，充分考慮學生認知能力、興趣愛好等特點，做到因材施教，才能達到最好的教學效果。

再次，項目的規劃設計要注意將課程相關知識點中的重點和難點進行分散。學習掌握一門課程的相關知識是一個逐步積累的過程，循序漸進才能達到最佳的教學效果。所以，在進行項目法教學時，要考慮每個項目的大小，要考慮每個項目中知識點的含量，以及每個項目中知識點的難度等多方面因素。

最后，傳統教學引入相關概念和知識點的步驟往往是按提出概念-解釋概念-舉例說明的順序。而在項目教學法中，知識點和新概念、新知識的引入，應以學生的認知為規律，在項目實施的過程中，以學生遇到的問題為切入點引入有關概念和知識點，展開相關教學。

具體實施過程中，實施步驟為：

1. 對具體項目目前的研究現狀和市場前景進行講解。

2. 講解本項目完成過程中所需要用到的相關單片機的軟硬件知識。

3. 要求學生思考項目完成的方法、步驟，并利用課堂進行交流、討論。

4. 教師對學生的交流討論進行評價，并按照交流和討論的結果逐步給學生講解項目的具體完成步驟。

5. 學生根據自己查閱的相關資料和教師的分析講解，擬定任務書，進行軟硬件規劃設計，完成仿真，制作電路板，焊接元器件，最后完成成品。

6. 組織相關教師對學生的作品進行答辯驗收。

例如，在《交通燈設計》項目：

問題的提出：某十字路口為東西和南北走向，要求合理設計此十字路口的紅綠燈控制電路。

根據項目問題的提出，首先要求學生通過項目需求，通過了解背景、問題分析、方案提出及討論來制定方案、實施計劃。緊接著，教師對學生制定的方案、計劃進行分析評價，對方案實施過程中用到的單片機知識點進行講解。緊接著是計劃的實施，包括電路的設計、程序的編寫、仿真的模擬、元器件的選擇、電路焊接調試。最后學生進行成果展示、項目總結，教師對學生成果進行評價。圖1為學生設計的交通燈仿真電路，圖2為制作的實物電路。

四、項目法教學實施的成效

單片機課程項目法教學在2017級相關班級中進行試點，效果顯著，學生學習積極性顯著提高。從成績上看，如表1，無論是及格率還是高分率都較前幾屆明顯提高。從應用實踐的能力訓練上來看，試點的班級多名學生參與全國及江蘇省各項電子競賽，并取得了較為優異的成績。

五、結束語

激發學生的學習積極性、主動性，改善目前高校學生的學習惰性是項目教學法的一個重要作用。在項目法教學實施的初期，學生有可能還不適應這樣的教學方法。此時，教師合理的激發和引導顯得尤為重要，對此每一個教師需要有充分的準備。只有充分的調動了學生的學習興趣、學習積極性，把學生的身心引領到項目的實施中去，讓學生在每個項目實施完成的過程中體會到這些“活動”的樂趣，學生的學習才會由被動變成主動，由消極變成積極，由被動接受變成主動探求。只有這樣，項目法教學才能得到很好的實施，教學的進程才容易把握，學生才能真正學到相關的知識，才能達到不教而教的地步，收到事半功倍的效果，實現教育的真正目標。

傳統教學方式和教學理念的改變并不是一門課程、一段時間、一個項目、一次實踐就可以實現的。對一個國家、一個學校、一個教師的教學理念是如此，對每個學生的教學理念更是如此。教學方法、教學理念的轉變需要一個較為長期的實踐探索過程，需要大量教師的付諸行動，需要多屆學生的配合實施，需要國家相關政策的扶持和幫助。相信通過各部門的不懈努力，項目法教學將被越來越多的高校和課程所使用，課程的教學效果也將更上一個臺階。

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