基于中職學校中的單片機項目式教學改革探索

張佳賢

摘 要：江蘇省江陰中等專業(yè)學校屬于中職學校，從該校電氣系歷年以來的單片機教學狀況分析可得，采用傳統(tǒng)的單片機授課，教師講授理論晦澀難懂，而學生接受知識難度較大，因此對于單片機課程的教學改革迫在眉睫。近兩年該校電氣系對單片機課程進行了改革，將傳統(tǒng)授課變?yōu)轫椖渴浇虒W，融入單片機教學中，并以實驗的形式呈現(xiàn)給學生。

關(guān)鍵詞：中職學校 單片機 項目式教學 改革探索

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）09（b）-0160-02

1 單片機專業(yè)教學背景

筆者學校電氣系有4個電類相關(guān)專業(yè)，其中兩個弱電專業(yè)，兩個強電專業(yè)。它們到高年級都有相應的單片機課程開設(shè)。之前學校由于沒有擴建，沒有專門的單片機實驗室，因此導致實驗儀器設(shè)備不足、損耗率高，實驗開出率也低，學生很難進行自主探究實驗，學習積極性不高，創(chuàng)新能力和自主學習能力得不到提高。近幾年，學校新建的實訓大樓，也安排了單片機實驗室。單片機項目式教學可激發(fā)學生學習興趣。

2 單片機項目式法教學理念

傳統(tǒng)的單片機教學是以老師為主體，學生為輔體，書本知識往往貫穿整個課堂。通過教師不停的填鴨式灌授，學生學習只能被動接受。由于被動式學習帶來了一系列的蝴蝶效應，導致學生并沒有接受新知識，掌握新內(nèi)容。教師也不知道學生學習到一個什么程度。

將項目式教學加載在單片機課程中，讓老師打破原來書本知識點的局限，對教材中的知識點重新進行排列組合。把教材里的內(nèi)容安排成每一個可以實現(xiàn)某種功能的項目，并把單片機中出現(xiàn)的零散的知識點穿插到每個項目中去，這樣我們就可以將項目的開發(fā)步驟作為教師教學的順序，由此穿針引線，讓學生通過項目來做實驗，并通過實驗，總結(jié)相關(guān)知識，從而掌握知識。引導學生在實驗中學習，在學習中實驗，當一個項目完成了，學生也能逐漸掌握課程相關(guān)內(nèi)容。

3 單片機項目教學改革實施內(nèi)容

3.1 項目內(nèi)容設(shè)計

單片機項目式教學能順利開展，取決于一個關(guān)鍵點，那就是對項目內(nèi)容進行合理設(shè)計。第一，教師在編排教學內(nèi)容過程中必須選擇適合學生的項目，這就要把單片機課程教材中的原有知識點根據(jù)項目內(nèi)容要求進行重新編排、整合，構(gòu)成每一個合適的項目。

具體項目內(nèi)容分為以下9項。

（1）單片機最小系統(tǒng)設(shè)計（包括單片機最小系統(tǒng)、點亮一盞小燈）。

（2）流水燈系統(tǒng)的設(shè)計（花樣流水彩燈的設(shè)計）。

（3）交通燈系統(tǒng)設(shè)計（模擬交通燈）。

（4）按鍵計數(shù)器設(shè)計（多個數(shù)碼管顯示）。

（5）電子萬年歷系統(tǒng)設(shè)計（LCD液晶顯示器）。

（6）數(shù)據(jù)采集與輸出系統(tǒng)設(shè)計（帶數(shù)顯的溫度計的設(shè)計）。

（7）串行通信系統(tǒng)設(shè)計（單片機通信）。

（8）直流電機調(diào)速設(shè)計（直流電機調(diào)速）。

（9）單片機應用系統(tǒng)設(shè)計（搬運機器人）。

我們還確定了相應的教學目標，分別是：

（1）熟悉單片機封裝，掌握單片機最小系統(tǒng)設(shè)計，了解單片機應用開發(fā)流程。

（2）掌握單片機流水燈的硬件電路，會編寫流水燈程序。

（3）掌握單片機交通燈硬件電路，會編寫單片機交通燈程序。

（4）掌握數(shù)碼管靜，動態(tài)顯示原理以及硬件電路連接和編程。

（5）掌握硬件電路及LCD工作原理。

（6）掌握硬件電路及DS18B20溫度采集芯片工作原理。

（7）掌握多機通信工作原理與編程。

（8）掌握PWM技術(shù)及硬件電路及編程。

（9）掌握電路的可靠性設(shè)計與軟件的可靠性設(shè)計。

3.2 課堂教學環(huán)節(jié)

教師將要講解的知識點加進每一個單片機項目實例中，帶領(lǐng)學生分析項目、分解任務、解決任務。首先，教師在初次教學中，應該使學生正確認識芯片、挑選合適芯片。其次，教師可通過多媒體課件、視頻或者Proteus仿真及Keil連調(diào)等形式，讓學生能觀察每一個項目中的電路能夠?qū)崿F(xiàn)功能。最后，項目的內(nèi)容設(shè)計分成硬件與軟件。其中硬件設(shè)計主要由Proteus仿真軟件來實現(xiàn)。教師在講授硬件相關(guān)知識點時，需涉及到相應的基礎(chǔ)知識。軟件設(shè)計則通過Keil軟件的調(diào)試功能，學生一邊進行單步調(diào)試程序，一邊進行測試編程。教師在一旁可講解相關(guān)C語言語法和算法。

3.3 實驗操作環(huán)節(jié)

單片機的實踐操作環(huán)節(jié)是單片機項目學習中的一個十分重要環(huán)節(jié)，教師在此過程中要重視起來，學生是實踐的主體，教師是實踐的輔體，鼓勵學生將被動學習轉(zhuǎn)變成主動學習。在教學中教師可根據(jù)項目實踐經(jīng)驗啟發(fā)學生思維，培養(yǎng)學生學習上的主動性與創(chuàng)造性。

我們在進行項目式教學改革過程中，必須把著重點放到實驗操作環(huán)節(jié)上。可將實踐操作環(huán)節(jié)分為4個大塊。第一塊：教師在進行理論教學時可通過Proteus仿真軟件、多媒體課件或者微課視頻對每一個項目進行直觀式講解，這樣能讓學生體驗到將單片機成功編程的成就感。第二塊：學生在課后借助自己電腦中的Proteus仿真軟件及Keil 軟件對教師強調(diào)的內(nèi)容進行動手操作練習。第三塊：教師可在課余時間布置一些拓展性作業(yè)，就由學生選擇自己較為感興趣的內(nèi)容或者還想提高的內(nèi)容加深學習。第四塊：學生進入實驗室后，對具體的單片機項目的硬件電路進行設(shè)計、搭建、焊接及調(diào)試運行，最后觀察運行結(jié)果。

4 教學改革效果分析

單片機項目式教學改革的實施，沖出了傳統(tǒng)單片機理論教學的束縛。硬件與軟件兩類教學平臺在單片機項目教學中的配合，讓教師能順利進行教學研究，同時讓學生能進行有效學習。再加上單片機實驗室配備的實驗資源，能讓教師得心應手地實施項目式教學，也讓學生用心專注于項目實踐。通過近兩年觀察研究，得出以下結(jié)論。

4.1 學生的學習主動性、積極性明顯提高

這種軟、硬件平臺的項目式教學的教學手段能讓我校電類專業(yè)的學生非常清楚地觀察單片機及單片機項目研發(fā)的整個流程。教師不必上課將理論知識碎碎念，就能讓學生的操作能力、思維能力和整體能力發(fā)揮到一個較高的水平。

4.2 畢業(yè)設(shè)計選題選擇單片機類的題目明顯增多

一些學生通過單片機項目式開發(fā)的方法構(gòu)建硬件電路，再通過軟件測試，實現(xiàn)了想要的成果。比如2013級電氣工程班的一個男生設(shè)計的單片機控制節(jié)能路燈在畢業(yè)答辯中就得到了較好的成績。同時電氣系電類專業(yè)學生踴躍報名參加相關(guān)單片機項目的比賽，比如，單片機的技能競賽（機械臂、控制小車、智能機器人）。

5 結(jié)語

在當下中職學校單片機教學中出現(xiàn)的問題中，我們結(jié)合學校培養(yǎng)班組長型人才的定位，來培養(yǎng)電類專業(yè)學生成為應用型、操作性型及創(chuàng)新型人才。并實踐出一條單片機應用系統(tǒng)開發(fā)的教學主線，將項目教學法為主，把Proteus仿真教學為輔，通過培養(yǎng)學生能力為目標，建立出一條“單片機”教學改革新道路。

通過近兩年的教學實踐，我們將單片機課程的教學開展為每一個小項目，讓學生通過Proteus軟件及Keil軟件來構(gòu)建相應的硬件平臺從而實施項目式教學。實踐證明，利用單片機項目式教學手段，讓學生的學習興趣得到提高。

參考文獻

[1] 馮冬菊，王丹虹.基于項目驅(qū)動的機械制圖教學改革[J].實驗室科學，2012，15（3）：25-27.

[2] 趙永熹，黃云峰.基于項目驅(qū)動法的單片機課程體系建設(shè)[J].中國電力教育，2013（4）：55-56.

[3] 林立.單片機原理及應用：基于Proteus和Keil C[M].北京： 電子工業(yè)出版社，2009.

[4] 杜志強.機械類專業(yè)“單片機原理及應用”課程教學探索與實踐[J].理工高教研究，2010，29（3）：121-124.