項(xiàng)目式教學(xué)法在微控制器應(yīng)用綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

陳劍雪+王嬈芬

摘要：在微控制器應(yīng)用綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入項(xiàng)目教學(xué)法，學(xué)生分組完成項(xiàng)目任務(wù)，可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。學(xué)生作為教學(xué)活動(dòng)的主體，能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，極大地提高了教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目教學(xué)法；微控制器應(yīng)用綜合實(shí)驗(yàn)

1. 概述

微控制器應(yīng)用綜合實(shí)驗(yàn)是本校自動(dòng)化專業(yè)的一門(mén)主要實(shí)踐類課程。它的任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生對(duì)現(xiàn)代電子控制技術(shù)的認(rèn)識(shí)，使學(xué)生掌握微控制器、常用電子元件的原理和結(jié)構(gòu)，學(xué)會(huì)使用Altium Designer軟件進(jìn)行常見(jiàn)控制系統(tǒng)電路的原理圖設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)和電路板制作。

在“微控制器應(yīng)用綜合實(shí)驗(yàn)”這門(mén)課程中，所涉及的電子元器件較多，電路的設(shè)計(jì)和制作步驟較為復(fù)雜，涉及的知識(shí)面較廣，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中會(huì)遇到一些困難，有些學(xué)生還會(huì)在學(xué)習(xí)過(guò)程中還會(huì)覺(jué)得枯燥乏味，在教學(xué)過(guò)程中引入項(xiàng)目教學(xué)法，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而取得較好的教學(xué)效果。用工程實(shí)踐項(xiàng)目進(jìn)行新知識(shí)的引入，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，每個(gè)項(xiàng)目組在教師的引導(dǎo)下主動(dòng)思考，自主進(jìn)行電路圖的設(shè)計(jì)和繪制，以及印刷電路板的設(shè)計(jì)，使得學(xué)生在項(xiàng)目自主完成的過(guò)程中切實(shí)地掌握控制系統(tǒng)的電子元件和電路設(shè)計(jì)理論知識(shí)，提高實(shí)踐動(dòng)手能力。

2. 項(xiàng)目教學(xué)法的實(shí)施

項(xiàng)目教學(xué)法中，項(xiàng)目的設(shè)計(jì)需要將大量的知識(shí)與技能有機(jī)地串接起來(lái)，設(shè)計(jì)的項(xiàng)目應(yīng)該具有一定的實(shí)用性、綜合性、典型性、覆蓋性和挑戰(zhàn)性，對(duì)此我們綜合學(xué)科知識(shí)，以行動(dòng)為導(dǎo)向，以學(xué)生的能力培養(yǎng)為本位，設(shè)計(jì)了應(yīng)用型較強(qiáng)的項(xiàng)目，如溫度檢測(cè)系統(tǒng)原理圖及PCB板設(shè)計(jì)，智能家居控制系統(tǒng)原理圖及PCB板設(shè)計(jì)等。學(xué)生分小組協(xié)作共同完成多個(gè)項(xiàng)目，每個(gè)項(xiàng)目都有一個(gè)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，在不同的項(xiàng)目中小組成員輪換角色。因?yàn)閷?duì)涉及知識(shí)面較廣、難度較大的項(xiàng)目，學(xué)生分組合作完成，可以更好地發(fā)揮各自的特長(zhǎng)，知識(shí)的互補(bǔ)性可以使項(xiàng)目組更好地解決項(xiàng)目過(guò)程遇到的困難。

1）溫度檢測(cè)系統(tǒng)原理圖及PCB板設(shè)計(jì)

單片機(jī)對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)和控制是工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常會(huì)遇到的問(wèn)題。采用單片機(jī)來(lái)對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)和控制，不僅具有檢測(cè)和控制方便、靈活性等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大大提高溫度檢測(cè)和控制的準(zhǔn)確性。設(shè)計(jì)時(shí)，將溫度檢測(cè)系統(tǒng)分為電源模塊、顯示模塊、溫度傳感器模塊和單片機(jī)模塊，并要求學(xué)生將溫度檢測(cè)系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì)為層次結(jié)構(gòu)，包括頂層原理圖設(shè)計(jì)和底層原理圖設(shè)計(jì)。溫度檢測(cè)系統(tǒng)的頂層原理圖如圖1所示。

在參考原理圖中，選用了PIC167C2單片機(jī)、串型溫度傳感器TCN75和DMC-50488N LCD顯示器。在完成該項(xiàng)目的過(guò)程中，學(xué)生熟悉了原理圖中元器件和元器件封裝的制作方法、原理圖的設(shè)計(jì)方法、PCB中元件的布局和布線方法等。

2）智能家居控制系統(tǒng)原理圖及PCB板設(shè)計(jì)

智能家居控制系統(tǒng)通過(guò)家居智能管理系統(tǒng)的設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)家庭安全、舒適、信息交互與通信的能力。智能家居控制系統(tǒng)通過(guò)傳感器采集溫度、光線、煙霧濃度等數(shù)據(jù)，在單片機(jī)中進(jìn)行信息的讀取和處理，做出相應(yīng)的操作。設(shè)計(jì)時(shí)，將智能家居控制系統(tǒng)分為單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊、光電感應(yīng)模塊、顯示模塊、溫濕度模塊、煙霧測(cè)試模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、時(shí)鐘模塊、報(bào)警電路模塊等。要求學(xué)生分組進(jìn)行各模塊的電路設(shè)計(jì)，然后設(shè)計(jì)總系統(tǒng)的PCB板。

在參考原理圖中，選用了STC89C52RC單片機(jī) STC89C 52RC、DHT11溫濕度傳感器、MQ-2煙霧傳感器、LCD1602液晶顯示器、LM298電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊等。在項(xiàng)目完成的過(guò)程中，學(xué)生進(jìn)一步熟悉了原理圖和PCB板的設(shè)計(jì)方法。

3. 結(jié)論

項(xiàng)目式教學(xué)法以學(xué)生為中心，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的思維，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、思考問(wèn)題和解決問(wèn)題。在“微控制器應(yīng)用綜合實(shí)驗(yàn)”這門(mén)課中，應(yīng)用項(xiàng)目式教學(xué)法，可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，能更好地培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際操作技能和團(tuán)隊(duì)合作精神。

參考文獻(xiàn)

[1]陳瑞森. 基于課程體系的項(xiàng)目教學(xué)探索—以應(yīng)用電子專業(yè)為例[J]. 高職教育與研究， 2014（5）： 47-49.

[2]黃書(shū)童， 王偉. 項(xiàng)目教學(xué)法在“電子電路設(shè)計(jì)與制作”教學(xué)中的探索與實(shí)踐[J].教育觀察， 2015， 4（29）： 98-99.

基金項(xiàng)目：上海工程技術(shù)大學(xué)微控制器應(yīng)用綜合實(shí)驗(yàn)建設(shè)項(xiàng)目（p201602001）