基于項目驅(qū)動與理實合一的單片機教學改革探索與實踐

王京港+張翠平

（南京理工大學紫金學院機械工程系，南京 210046）

摘要：結合近年單片機教學經(jīng)驗，對項目驅(qū)動與理實合一的單片機教學模式的改革情況進行了介紹，闡述了該模式的教學優(yōu)點及實施過程，教學實踐表明，該模式很好地解決了教學中教與學的關系，能引起學生學習的興趣，極大地提高了學生學習的主觀能動性和實際項目動手開發(fā)能力，收到了很好的效果。

關鍵詞：單片機教學；項目驅(qū)動；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）21-0186-02

單片機原理是測控技術與儀器專業(yè)的學位專業(yè)課，其實踐性、操作性、工程性都很強，學好單片機對后續(xù)專業(yè)課程的學習起著重要的作用。作為將測控系統(tǒng)上的信號進行信號采集、處理、顯示或發(fā)出控制信號的主體，單片機的學習起著承上啟下的作用，在測控專業(yè)的課程體系建設中起著非常重要的作用。它的教學效果直接影響到學生的就業(yè)，學好單片機對于測控專業(yè)的學生來說具有重要的意義。

一、傳統(tǒng)單片機教學模式的不足

大多數(shù)高校長期以來大都采用傳統(tǒng)的教學模式，即將理論教學與實驗教學分開進行，學生先在教室學習理論知識，然后根據(jù)理論課程的進度在實驗室安排相應的實驗[1]。這種教學模式的不足之處在于：（1）課程開始時以原理性內(nèi)容引導學生入門，內(nèi)容較為枯燥，學生理解困難[2]；（2）教學中“重理論輕實踐”，實驗學時較少，造成學生的應用能力培養(yǎng)缺乏；（3）硬件和軟件分開講授，導致學生在實際工作中缺少系統(tǒng)化、工程化的思路；（4）實驗課時限制，實驗教學大多為驗證性實驗，不利于綜合性、設計性實驗的開展；（5）實驗室開放程度不夠，學生在規(guī)定的時間內(nèi)往往不能完成實驗而草草收場，實驗教學質(zhì)量不高。

二、單片機項目驅(qū)動與理實合一的教學模式

項目驅(qū)動與理實合一的單片機教學模式是以實踐應用能力培養(yǎng)為根本目標，將理論教學與實踐教學有機融合于一體，以學生為主體，以教師為主導，圍繞具體項目構建教學內(nèi)容，授課場所安排在理實一體化實驗室中進行，師生共同參與項目，并在項目的實踐過程中進行相關理論的學習。從項目引入→任務分解→軟、硬平臺搭建→項目展開→項目完成→項目考核的一系列教學活動中，使學生從被動學習變?yōu)橹鲃訉W習，充分調(diào)動了學生的學習積極性。理論與實踐一體化的教學模式是高校教學改革的一種趨勢，尤其是針對理論與實踐性于一體的應用型課程的改革方向。

三、項目驅(qū)動與理實合一教學模式的實施

1.合理安排教學內(nèi)容。理實合一項目驅(qū)動的單片機教學不再強調(diào)單片機的內(nèi)部結構、原理，而是以理論夠用，著重工程應用的原則來進行教學內(nèi)容的選擇和項目設計。每個子項目既要體現(xiàn)測控專業(yè)對單片機應用技術能力的要求，還要基本覆蓋當前階段教學內(nèi)容的相關理論知識點。如表1所示為單片機原理課程的項目內(nèi)容、任務分解及教學目標。

2.實踐教學平臺的構建。理實一體化教學的順利實施需要良好的教學壞境[1]，教學活動安排在理實一體化實驗室。傳統(tǒng)的單片機教學課件和教案資源相對單一，教學平臺大多是借助多媒體課件展示[3]。理論教學和實踐教學不能有效結合，為此我們構建了理實一體化教學的軟硬件平臺：（1）硬件平臺：根據(jù)項目需求，設計了基于STC89C51的硬件平臺。如：最小應用系統(tǒng)模塊，流水燈模塊，數(shù)碼管模塊，矩陣鍵盤模塊，串口通信模塊等利于項目開展的模塊。這樣各個模塊間可以和單片機最小系統(tǒng)間相互配合從而可以組成項目式教學的硬件系統(tǒng)。（2）軟件平臺：采用Keil C軟件，用于程序代碼的編寫與調(diào)試；Protel 99SE，用于硬件電路原理圖的設計；Proteus電路仿真，用于課堂教學過程中的項目演示及學生課后進行項目重現(xiàn)，并把Keil C和Proteus仿真軟件結合起來進行項目的系統(tǒng)連調(diào)，從而更直觀的把項目開發(fā)的過程，以及項目開發(fā)過程中出現(xiàn)的問題的解決辦法形象的展現(xiàn)在學生的面前。

3.教學環(huán)節(jié)開展。在教學環(huán)節(jié)中，把講授的知識點融入到單片機具體的項目中，啟發(fā)和引導學生去分析項目完成具體的任務，培養(yǎng)他們分析問題、解決問題的能力[3]。在教學過程中，要轉(zhuǎn)變教師的角色，教學方法要多樣性，在教學過程中多巡回指導，個性問題區(qū)別指導，并及時發(fā)現(xiàn)共性問題集中指導。在具體教學時，項目的講解分為：硬件設計、軟件設計和系統(tǒng)調(diào)試。硬件設計借助Protel 99SE進行電路原理圖的設計，利用Proteus驗證電路原理圖，并在實驗室自主完成該子項目的硬件電路的焊接，同時介紹相關的單片機知識點；軟件講解借助于Keil C軟件，一邊單步調(diào)試程序一邊講解。最后進行軟硬件的系統(tǒng)調(diào)試。通過每一個項目的開展，讓學生既真正接觸到單片機的硬件，進行相應硬件設計、焊接及調(diào)試，又能夠?qū)W會軟件程序的編寫方法、系統(tǒng)的整體調(diào)試，使學生掌握單片機應用系統(tǒng)的開發(fā)過程。

4.考核方式的改革。當前單片機課程普遍的考核方式是閉卷考試和實驗考核，該考核方式很難考查學生分析問題、解決問題的能力，不利于綜合反映教學效果。在考核方式上進行了改革探索，學生最終成績包括考試成績、項目成績、平時成績?？荚囋嚲矸譃槔碚摬糠趾蜕蠙C部分，理論考試不側重于知識點的記憶，而是考核如何運用知識點來解決工程實際問題，實踐部分借助軟、硬件平臺完成相關的硬軟件設計及調(diào)試；項目成績是學生完成項目任務的成績，包括學生分析具體項目，設計電路，搭建焊接硬件電路，編程調(diào)試，實現(xiàn)功能等部分的成績；平時成績主要是學生的考勤情況。新的成績評定方法，既考核了學生的理論知識，同時也增強了學生動手的積極性，提高了學生的項目開發(fā)實踐能力的培養(yǎng)。

四、結語

項目驅(qū)動與理實合一的單片機教學既繼承了傳統(tǒng)教學模式中傳授理論知識的優(yōu)點，同時又改變了教學模式，提高了學生的動手能力。經(jīng)過近年的教學實踐證明，該模式能引起學生的學習興趣，有利于激發(fā)學生的學習主動性，較好的提升了教學效率和教學質(zhì)量，是一種很好的單片機應用型人才培養(yǎng)模式。

參考文獻：

[1]李德明.單片機應用課程理實合——教學探索實踐[J].電子世界，2012，（22）：175.

[2]張秋菊，李麗芬，等.“教-學-做-賽”一體化模式在單片機教學中的應用[J].中國電力教育，2014，（02）：89-90.

[3]趙永熹，黃云峰.基于項目驅(qū)動法的單片機課程體系建設[J].中國電力教育，2013，（04）：55-56.

[4]牛軍，張宏偉.基于“項目驅(qū)動法”的單片機課程一體化教學的探索與實踐[J].教育教學論壇，2016，1（03）：90-91.

收稿日期：2016-11-22

基金項目：本文系南京理工大學紫金學院教育教學改革與研究課題“獨立學院應用型人才培養(yǎng)的單片機課程教學模式改革的探索與實踐”（編號20140101007）的研究成果