單片機(jī)之《LED燈》項(xiàng)目化教學(xué)探索

黃青穎（江蘇城鄉(xiāng)建設(shè)職業(yè)學(xué)院,江蘇　常州　213147）

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單片機(jī)之《LED燈》項(xiàng)目化教學(xué)探索

黃青穎
（江蘇城鄉(xiāng)建設(shè)職業(yè)學(xué)院,江蘇常州213147）

摘 要：《單片機(jī)原理及應(yīng)用》是一門理論和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程，也是建筑電氣工程技術(shù)專業(yè)課程。Led燈實(shí)驗(yàn)則是《單片機(jī)原理及應(yīng)用》的基礎(chǔ)硬件實(shí)驗(yàn)。教育改革的不斷深入，傳統(tǒng)的教學(xué)受到嚴(yán)重的沖擊。項(xiàng)目化教學(xué)法是通過(guò)實(shí)施一個(gè)完整的項(xiàng)目而進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)，其目的是在課堂教學(xué)中把理論與實(shí)踐教學(xué)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，充分發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)造潛能，培養(yǎng)學(xué)生分析解決問(wèn)題的能力。

關(guān)鍵詞：高等職業(yè)教育; 單片機(jī); 教學(xué)改革

1　傳統(tǒng)單片機(jī)的教學(xué)模式

目前，大多數(shù)單片機(jī)的教材章節(jié)以單片機(jī)的結(jié)構(gòu)原理為主要學(xué)習(xí)內(nèi)容，先介紹單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)及匯編語(yǔ)言，然后是單片機(jī)的擴(kuò)展技術(shù)和接口技術(shù)，最后介紹單片機(jī)的系統(tǒng)開發(fā)和一些實(shí)例。我校單片機(jī)傳統(tǒng)的教學(xué)分為理論教學(xué)和實(shí)訓(xùn)教學(xué)。在理論教學(xué)中，概念多，內(nèi)容抽象，并且各部分知識(shí)銜接緊密，一環(huán)扣一環(huán)，職校學(xué)生難以適應(yīng)，普遍感到入門難。而實(shí)訓(xùn)教學(xué)，多數(shù)是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，以調(diào)試程序?yàn)橹?，缺少學(xué)生自己動(dòng)手做的小制作。

學(xué)生對(duì)理論知識(shí)是一知半解，在實(shí)踐中僅以實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證程序是否正確，鮮有設(shè)計(jì)。很難達(dá)到“讓學(xué)生具有建筑電氣控制單元的基本知識(shí)和基本技能，能根據(jù)系統(tǒng)的總體要求熟練地進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，進(jìn)行常用控制系統(tǒng)的接線、調(diào)試和運(yùn)行”要求。

原來(lái)的“Led燈實(shí)驗(yàn)”是在指令系統(tǒng)學(xué)完后上的實(shí)驗(yàn)課。先給學(xué)生Led燈的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，分析任務(wù)，寫出程序，然后到實(shí)驗(yàn)室在實(shí)驗(yàn)箱上接線，最后用電腦輸入程序調(diào)試運(yùn)行，驗(yàn)證程序的正確性。這種教學(xué)模式，存在一些問(wèn)題(1)學(xué)生對(duì)理論部分沒(méi)有掌握，對(duì)程序的錯(cuò)誤改正都有困難，更談不上設(shè)計(jì)程序（2）實(shí)踐中存在的問(wèn)題：由于是在實(shí)驗(yàn)箱上進(jìn)行操作，線路和器件都已定好，學(xué)生不用選擇元器件，不用進(jìn)行線路設(shè)計(jì)。（3）驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，只是判斷程序是否正確，而不是單片機(jī)開發(fā)過(guò)程的展現(xiàn)，所以學(xué)生對(duì)單片機(jī)的開發(fā)過(guò)程并不了解。

2　采用項(xiàng)目教學(xué)法進(jìn)行課堂改革

“項(xiàng)目教學(xué)法”是通過(guò)實(shí)施一個(gè)完整的項(xiàng)目而進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)，其目的是在課堂教學(xué)中把理論與實(shí)踐教學(xué)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，充分發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)造潛能，提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的綜合能力。在教學(xué)活動(dòng)中，教師將需要解決的問(wèn)題或任務(wù)以項(xiàng)目的形式交給學(xué)生。學(xué)生在教師指導(dǎo)下以個(gè)人或小組工作方式，按照實(shí)際工作的程序，共同制定計(jì)劃，共同或分工完成項(xiàng)目。

我以項(xiàng)目為引領(lǐng)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)、理實(shí)一體化模式展開《Led燈》項(xiàng)目教學(xué)，把項(xiàng)目分成六個(gè)任務(wù)。每一個(gè)任務(wù)，學(xué)生4人一組，教師把任務(wù)的要求和目的告知學(xué)生，由學(xué)生小組制定計(jì)劃完成，教師及時(shí)對(duì)成果評(píng)價(jià)。

3　改革后的教學(xué)流程

六個(gè)任務(wù)：任務(wù)一：一只快樂(lè)的Led燈；任務(wù)二、制作ISP下載線；任務(wù)三、8只Led燈電路制作；任務(wù)四、下載程序，讓8只Led燈閃爍；任務(wù)五、學(xué)習(xí)流程圖，分析、改寫程序。任務(wù)六：制作“閃閃發(fā)光的愛心”（圖1）。

3.1任務(wù)一、一只快樂(lè)的Led燈

教師指導(dǎo)學(xué)生用5v電池盒、STC12C2052單片機(jī)，一只Led燈，在面包板上搭接電路。電池的正、負(fù)極接單片機(jī)的電源極和接地極。Led燈的陽(yáng)、陰極分別與芯片20腳和19腳相連，電源接通后Led燈閃爍。

這個(gè)任務(wù)的目的是讓學(xué)生認(rèn)識(shí)部分單片機(jī)的管腳，初步了解單片機(jī)的控制功能，對(duì)單片機(jī)的學(xué)習(xí)產(chǎn)生興趣。教師展示學(xué)生的成果。根據(jù)接線的正確與否，給學(xué)生評(píng)分。

3.2任務(wù)二、制作ISP下載線，實(shí)現(xiàn)電腦和單片機(jī)的握手

電腦與單片機(jī)的握手要通過(guò)下載線。學(xué)生在教師示范指導(dǎo)下，制作ISP下載線。在制作的過(guò)程中，教師向?qū)W生介紹USB轉(zhuǎn)UART模塊、芯片座、杜邦接頭、排線等知識(shí)；學(xué)生用自己做的下載線連接電腦和單片機(jī)，在電腦中安裝驅(qū)動(dòng)程序，設(shè)置下載編程燒錄軟件，實(shí)現(xiàn)電腦與單片機(jī)的握手。

3.3任務(wù)三、利用面包板制作8只Led燈的電路

要讓8只Led燈輪流點(diǎn)亮，面包板上的電路該如何搭接呢？教師先演示，然后學(xué)生完成。這個(gè)過(guò)程可以讓學(xué)生了解面包板的電路結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步單片掌握單片機(jī)的管腳功能和單片機(jī)的最小系統(tǒng)：?jiǎn)纹瑱C(jī)、晶振電路、復(fù)位電路。

邊做邊學(xué)，做中學(xué)，學(xué)生有很高的興趣。評(píng)價(jià)采用小組互評(píng)分和教師評(píng)分結(jié)合的方式。

3.4任務(wù)四、8只Led燈快樂(lè)閃爍

從網(wǎng)上下載程序存放在電腦中，學(xué)生通過(guò)燒錄軟件，把程序下載到單片機(jī)中，調(diào)試運(yùn)行、觀察現(xiàn)象?，F(xiàn)象不正確的小組，檢查電路和燒錄軟件設(shè)置，排除故障。

此任務(wù)的目的是讓學(xué)生掌握怎樣下載程序到單片機(jī)中，從而實(shí)現(xiàn)控制功能。

教學(xué)中，教師讓學(xué)生從網(wǎng)上下載現(xiàn)成的程序是為了降低難度，由易到難，讓學(xué)生保持學(xué)習(xí)的興趣。

3.5任務(wù)五、畫出流程圖，分析、改寫程序

以8只Led閃爍燈為案例，畫出流程圖，復(fù)習(xí)相關(guān)的指令；對(duì)照流程圖，對(duì)現(xiàn)成的程序進(jìn)行分析。提出要求：把8只Led燈輪流點(diǎn)亮改成4燈交替亮滅，該如何改寫程序？

教師引導(dǎo)學(xué)生畫出流程圖，編寫程序，上機(jī)編譯、調(diào)試程序。評(píng)價(jià)采用小測(cè)試的方式，改變Led燈花樣，讓學(xué)生畫出流程圖、編程，教師打分。

3.6任務(wù)六、制作閃閃發(fā)光的愛心

任務(wù)六：在電路板上焊接30個(gè)Led燈和相關(guān)元件、導(dǎo)線，led燈分布成心形，用單片機(jī)程序控制Led燈的閃爍。學(xué)生分析任務(wù)，進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，在洞洞板上按自己設(shè)計(jì)的電路圖焊接元件、導(dǎo)線；在實(shí)訓(xùn)室編程、編譯、調(diào)試、運(yùn)行程序，這個(gè)任務(wù)可以讓學(xué)生初步體驗(yàn)單片機(jī)開發(fā)的過(guò)程。教師展示學(xué)生作品，評(píng)價(jià)采用互評(píng)和教師評(píng)分結(jié)合的方式。

4　教學(xué)效果

《Led燈》項(xiàng)目被分成了6個(gè)任務(wù)，每個(gè)任務(wù)都是理論與實(shí)踐的結(jié)合。（1）通過(guò)“理實(shí)一體”的教學(xué)模式，師生雙方邊教、邊學(xué)、邊做，學(xué)生加深了理解，提高了動(dòng)手能力。（2）教學(xué)內(nèi)容由易到難，循序漸進(jìn)；教學(xué)過(guò)程增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性，利于學(xué)生發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題，學(xué)習(xí)的興趣和熱情得到提高。（3）評(píng)價(jià)采用學(xué)生自評(píng)、小組互評(píng)及教師評(píng)價(jià)相結(jié)合的方式，產(chǎn)生較好的激勵(lì)功能，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

要讓學(xué)生在一學(xué)期的學(xué)習(xí)中精通單片機(jī)，是十分困難的，做為一名職業(yè)學(xué)校的老師，我們應(yīng)該盡最大的努力使學(xué)生在學(xué)習(xí)單片機(jī)中找到樂(lè)趣，最大程度的使學(xué)生們感覺(jué)到單片機(jī)這門課，“好學(xué)”、“易學(xué)”、“想學(xué)”。 單片機(jī)教學(xué)需要教師付出更多的努力、更多的學(xué)習(xí)、更多的探索和更多的創(chuàng)新！

參考文獻(xiàn)：

[1]鄧澤民,陳慶合.職業(yè)教育課程設(shè)計(jì)[M].中國(guó)鐵道出版社,2006.

[2]姜大源.職業(yè)教育學(xué)研究新論[M].教育科學(xué)出版社,2007.

作者簡(jiǎn)介：黃青穎（1975-），女，碩士，講師。

DOI :10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.01.230