項目教學法在單片機教學中的應用

趙建敏 李琦 陳波

摘 要：項目教學法以項目為驅(qū)動，以實踐為中心，圍繞實際問題開展教學活動。單片機原理及應用課程知識點多、應用性強，而傳統(tǒng)教學模式以課堂理論教學為主，實踐應用訓練薄弱。為解決這一問題，該文在分析項目教學法和單片機課程特點的基礎(chǔ)上，對項目教學法在該課程的應用進行了研究。此外，結(jié)合教學內(nèi)容要求、嵌入式工程設(shè)計和相關(guān)的專業(yè)應用背景，本文設(shè)計了相應的項目案例，給出了項目實例在教學活動中的具體實施方法和考核標準，經(jīng)過教學實踐，取得了較好的效果。

關(guān)鍵詞：項目教學 教學方法 單片機 嵌入式設(shè)計

中圖分類號：G718.5 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）01（a）-0098-02

單片機在工業(yè)自動化以及消費類電子產(chǎn)品中得到了廣泛應用，由于該課程知識點分散、實踐性強，在教學活動中，學生感到學習難度大，不容易掌握。本文基于上述情況，分析了傳統(tǒng)教學模式存在的問題，研究了項目教學法在該課程中的應用，并探索了該教學模式的實施方法。

1 傳統(tǒng)教學模式分析

傳統(tǒng)教學模式是以課堂為中心、以教材為中心、以教師為中心，教師作為主要驅(qū)動力，根據(jù)大綱安排理論知識講授、實驗、結(jié)課考試，對于單片機原理及應用這種實踐性較強的課程，存在如下問題：

第一，課堂教學以單片機及外圍接口的原理為核心，知識點分散、抽象，學生感覺枯燥，學習熱情和主動性減弱，影響理論學習。

第二，實驗和實踐教學中，為配合理論教學進度，設(shè)置的實驗課分散，任務單一，學生按部就班的按照指導手冊完成實驗，難以形成較為完整的單片機應用系統(tǒng)的開發(fā)思路，無法建立單片機系統(tǒng)設(shè)計的概念。

第三，理論學習和實踐脫節(jié)。在課程設(shè)置方面，課堂教學學時占用較大比重，作為應用性很強的課程，學生利用單片機解決實際應用問題的能力得不到有效培養(yǎng)。造成“會考試不會設(shè)計，懂原理不會應用”問題，無法把單片機實踐課變成促進專業(yè)學習的實用工具。

第四，實驗中采用標準化試驗箱，學生只需要完成簡單的連線就完成硬件連接，不能很好地使學生掌握電路板制作方法和技能，不符合單片機研發(fā)流程，與實際脫離嚴重。

由此可見，傳統(tǒng)教學模式不適應微型計算機原理及應用課程的教學，必須嘗試新的模式和方法，本文把項目教學法引入該課程教學，給出了相應的實施方法，并在教學中予以應用，起到顯著效果。

2 項目教學法的特點

美國項目管理專家約翰·賓認為，“項目是要在一定時間里，在預算規(guī)定范圍內(nèi)需達到預定質(zhì)量水平的一項一次性任務”[1]。項目教學法，將理論教學融入到實踐項目當中，為學生安排特定項目，組織學生參加項目設(shè)計、實施，并開展項目驗收，給出評定。具有如下特點：

首先，理論教學和實踐教學相融合，理論學習以實踐為目的，大大增強學生學習的主動性和創(chuàng)造性。教師通過讓學生獨立完成教學內(nèi)容設(shè)計到多個具體項目來掌握教學內(nèi)容。在整個過程中，學生帶著問題學習理論，在實踐中應用理論，著重培養(yǎng)其解決實際問題的能力。

其次，項目教學法是一種研究性學習方法，以學生的自主性和探索性為學習基礎(chǔ)。項目實施過程中，學生以個人或小組合作的方法進行項目設(shè)計，通過親身實踐獲得直接經(jīng)驗。在項目設(shè)計中，培養(yǎng)學生的科學精神和科學態(tài)度，掌握科學研究的普遍方法。

總之，在項目教學法實施過程中，教師的教學與學生的學習都是圍繞著一個目標、幾項任務來完成的，該方法有助于培養(yǎng)學生的自學能力和獨立分析問題、解決問題的能力。

單片機原理和應用是一門實踐性較強的課程，將以學生為中心、實踐為主線的項目教學法應用于該課程中[2]。有如下特點：

第一，改變傳統(tǒng)教學的先講理論，后做實驗的模式，把單片機理論知識合理的分解到項目中，將理論教案變?yōu)轫椖拷贪?，項目要求中不僅提出功能需求，而且配合教學要求，將知識點的學習和訓練很好的融入到項目中，根據(jù)理論授課要求合理編排項目，將項目分解為小案例，讓學生在案例教學中，邊實踐邊學習，在實踐中根據(jù)需求學習理論，并馬上轉(zhuǎn)為實踐。

第二，項目設(shè)置靈活且能與時俱進，不脫離實際。項目設(shè)置把握如下要點：①結(jié)合工程實際；②結(jié)合理論內(nèi)容；③結(jié)合區(qū)內(nèi)外大學生科技創(chuàng)新活動背景；④融入功能分析、資源分配、仿真、硬件、軟件設(shè)計及調(diào)試完整開發(fā)流程。

第三，將傳統(tǒng)的先學習知識后解決問題改成先給出問題再解決問題的過程，完成知識點學習。由于本門課程較強的實踐性和技術(shù)性，先給問題，邊解決問題邊深入學習的方式尤為適用。在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程中，開發(fā)人員也是在系統(tǒng)需求的約束下，采用不斷遇到問題解決問題的方法，完成項目要求，并提高技術(shù)水平。項目教學法正是在教師的指導下，培養(yǎng)學生不斷解決新問題的能力。

第四，嵌入式系統(tǒng)研發(fā)一般按照項目需求、功能分析、資源分配、原理設(shè)計、仿真調(diào)試、硬件設(shè)計、軟件設(shè)計、現(xiàn)場調(diào)試的流程進行，而傳統(tǒng)教學中原理圖繪制、編程、proteus仿真、電路板制作、調(diào)試等的教學內(nèi)容各自獨立，學生缺乏系統(tǒng)設(shè)計的概念和思路。在該教學法中，將實際研發(fā)流程融入到的每個項目中，每個項目中都系統(tǒng)地鍛煉學生的各項相關(guān)能力，讓學生掌握嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的完整流程和所用到的相關(guān)技術(shù)，為學生今后的深造和實際工程開發(fā)打下堅實基礎(chǔ)。

3 項目教學法的實施

結(jié)合單片機原理及應用的課程特點，本文在項目教學法的實施中，將理論知識點分散融入到項目中，把完整項目分解為若干案例，采用先提出問題、再解決問題的教學方法，激發(fā)學生的求知欲望，化被動填鴨式學習為主動探索式學習。實施方案如圖1所示。

首先，結(jié)合工程實際將理論知識點分散在項目中，本文共開設(shè)5個項目，項目名稱和包含的知識點如表1所示。

第二，項目中根據(jù)子功能開設(shè)子案例，課堂講授以子案例為線索，將相關(guān)知識點貫穿其中，學生在單一功能的子案例學習的基礎(chǔ)上，獨立完成完整項目的設(shè)計和開發(fā)。以單片機的定時器及IO口應用教學為例，本文開設(shè)電子鬧鐘項目，將項目需求布置給學生。之后將此項目分解為三個案例，及定時器案例、鍵盤案例和LED顯示案例。教師以案例講授為手段，將定時器、IO口及鍵盤操作、LED靜態(tài)和動態(tài)顯示的理論知識融入其中。案例講解完畢后，將學生分組，各組學生參照案例內(nèi)容，將多個單一功能的案例組合，獨立完成電子鬧鐘項目的開發(fā)。

第三，在項目實施中，融入項目進度安排、硬件原理圖制作、編程、proteus仿真、電路板制板、調(diào)試等教學內(nèi)容。讓學生在實踐中掌握理論，在動手中將空洞的理論轉(zhuǎn)化為看得見的功能，解決傳統(tǒng)教學的不足。在這個過程中，教師按進度定時檢查學生的設(shè)計進度[3]，給出平時成績。

第四，項目驗收時，采取小組互評和答辯的方式[4]。小組互評中，學生相互打分，之后參加驗收答辯。答辯中，學生演示設(shè)計的功能，并且按照老師隨機提出的功能要求做現(xiàn)場調(diào)試，教師根據(jù)學生的答辯情況和現(xiàn)場的調(diào)試效果給出答辯成績。最后根據(jù)進度檢查成績：學生小組互評分：答辯成績?yōu)?：3：3的比例給出總成績，有效地檢查學生的掌握情況。

4 結(jié)語

經(jīng)過多個專業(yè)的教學實踐，該方法效果顯著。學生在課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計中，單片機的應用較為熟練。在各種競賽中，比如自治區(qū)挑戰(zhàn)杯、國家挑戰(zhàn)杯、Inter杯大學生電子設(shè)計競賽等，學生利用單片機解決了相關(guān)控制問題，還獲得了很多獎項。此外，在就業(yè)統(tǒng)計中，嵌入式行業(yè)的就業(yè)人數(shù)較往年占更大比重。

參考文獻

[1] 鄧靜.項目教學法在計算機課程教學中的應用[J].中國成人教育，2010（9）

[2] 倪志蓮.單片機課程的實驗教學改革[J].實驗室研究與探索，2006，25（7）：843-844.

[3] 王曉霞.項目教學法在高校計算機教學中的應用——與學年設(shè)計相結(jié)合[J].計算機教育，2010（10）：43-46.

[4] 劉高鎖.項目教學法在單片機應用技術(shù)課程中的教學實踐[J].中國職業(yè)技術(shù)教育，2007（25）：42-43.