單片機(jī)課程項(xiàng)目化改革與實(shí)踐創(chuàng)新

楊偉

摘要：隨著工農(nóng)生產(chǎn)對(duì)微控技術(shù)應(yīng)用的不斷增加，單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)這一課程的重要性逐漸突出，教學(xué)時(shí)應(yīng)以實(shí)踐應(yīng)用為目的，以設(shè)計(jì)思想和基本原理為依據(jù)，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的能力。本文通過項(xiàng)目化實(shí)踐創(chuàng)新教學(xué)，適時(shí)運(yùn)用C51編程體系，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)知識(shí)有一定的促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；課程教學(xué)；實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新

目前，單片機(jī)課程是電子類專業(yè)的必修課，隨著科技的不斷進(jìn)步與發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)在各行各業(yè)中有了廣泛的運(yùn)用，如：家用電器、儀器儀表、工業(yè)控制等。本課程的學(xué)習(xí)能使學(xué)生掌握單片機(jī)的工作原理，以培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維以及編程思想為主，對(duì)提高學(xué)生分析問題能力和開拓創(chuàng)新意識(shí)有重要作用。

1單片機(jī)教學(xué)現(xiàn)狀

1.1單片機(jī)課程簡(jiǎn)介

單片機(jī)是電子工程專業(yè)開設(shè)的一門課程，也是機(jī)電一體化專業(yè)的核心課程，其培養(yǎng)目的是為了能夠適應(yīng)生產(chǎn)機(jī)電類自動(dòng)控制產(chǎn)品的企業(yè)的需要。該課程在教學(xué)方法上往往采用項(xiàng)目教學(xué)法，使學(xué)生能夠更深入更直觀地理解單片機(jī)開發(fā)的過程，學(xué)生在提高專業(yè)素養(yǎng)的同時(shí)能夠提高自身軟件設(shè)計(jì)能力，在一定程度上促進(jìn)了教學(xué)改革與創(chuàng)新。

1.2單片機(jī)教學(xué)特點(diǎn)

1）傳統(tǒng)教學(xué)模式是理論課上完教師安排學(xué)生上實(shí)驗(yàn)課，在教學(xué)順序上，理論課和實(shí)驗(yàn)課是分開的，教師先將單片機(jī)硬件的基礎(chǔ)知識(shí)講授給學(xué)生，再將編程語言程序設(shè)計(jì)和指令系統(tǒng)講給學(xué)生，教師根據(jù)教材的編寫對(duì)學(xué)生進(jìn)行講解，在理論上是合理的，但教師完全按照教材順序講解是不合理的，很容易造成學(xué)生思維混亂，對(duì)知識(shí)點(diǎn)理解的不清楚，進(jìn)而影響學(xué)生的實(shí)踐操作。

2）單片機(jī)C51技術(shù)是理論與實(shí)踐相結(jié)合的一門課程，不僅要求對(duì)單片機(jī)的語言編程和硬件結(jié)構(gòu)完全掌握，還要對(duì)數(shù)字電路、模擬電路等完全熟悉。因單片機(jī)課程較難，且具有抽象性，學(xué)生在學(xué)習(xí)之前難免會(huì)產(chǎn)生恐懼心理，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生，發(fā)現(xiàn)單片機(jī)技術(shù)課程的趣味，并利用自身專業(yè)知識(shí)，對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行改編，通過簡(jiǎn)單易懂的解釋，使學(xué)生在枯燥乏味的課程上提高自己的學(xué)習(xí)興趣。

1.3單片機(jī)C51教學(xué)目標(biāo)

教師通過對(duì)學(xué)生的實(shí)踐指導(dǎo)使學(xué)生通過相關(guān)項(xiàng)目的學(xué)習(xí)進(jìn)而提高學(xué)生單片機(jī)的實(shí)踐能力和編程能力，使學(xué)生掌握C51程序的設(shè)計(jì)理論及方法，掌握對(duì)單片機(jī)端口的合理應(yīng)用；同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)問題的分析和解決能力。教師在教學(xué)中，最重視的應(yīng)該是學(xué)生對(duì)學(xué)科學(xué)習(xí)的態(tài)度，針對(duì)單片機(jī)課程較為抽象，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中發(fā)現(xiàn)樂趣，并通過自身努力收獲掌握知識(shí)的喜悅，進(jìn)而增強(qiáng)學(xué)生自信心。針對(duì)單片機(jī)技術(shù)專業(yè)實(shí)用性較強(qiáng)，教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生團(tuán)結(jié)合作，培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)道德，使其在團(tuán)結(jié)協(xié)作下提高自身創(chuàng)新意識(shí)。

1.4項(xiàng)目教學(xué)法設(shè)計(jì)原則

1）“先整體，后具體”，教師先讓學(xué)生對(duì)單片機(jī)C51課程進(jìn)行簡(jiǎn)單了解，再對(duì)學(xué)生將C51程序結(jié)構(gòu)以及端口的應(yīng)用做進(jìn)一步的拓展，以提高學(xué)生分析和解決問題的能力，并培養(yǎng)學(xué)生的編程思想，使學(xué)生明白編程設(shè)計(jì)的原理并靈活應(yīng)用。

2）試驗(yàn)箱驗(yàn)證與模擬仿真相結(jié)合的原則，教師在授課時(shí)應(yīng)合理使用相關(guān)教學(xué)軟件，利用Keil及Proteus軟件對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行原理圖布線和代碼調(diào)試，并與試驗(yàn)箱進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)從概念到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和應(yīng)用。

3）教師在教學(xué)過程中應(yīng)以學(xué)生為主體，做學(xué)生人生的領(lǐng)路人，鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)探索，并對(duì)學(xué)生對(duì)課程的想法進(jìn)行指導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)不正確的想法，教師應(yīng)與學(xué)生共同探討，使學(xué)生能夠隨意表達(dá)自己的見解，進(jìn)而提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

4）教師應(yīng)重視學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的變化，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行一對(duì)一指導(dǎo)，并發(fā)揮教師的職能，指導(dǎo)并幫助學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)，進(jìn)而提高學(xué)生專業(yè)成績(jī)。

2單片機(jī)C51教學(xué)過程

2.1情境導(dǎo)入

由于單片機(jī)C51課程難度較大，內(nèi)容更為抽象，教師在教學(xué)時(shí)應(yīng)注重調(diào)節(jié)學(xué)生的積極性，對(duì)難度較大的知識(shí)點(diǎn)教師可利用多媒體進(jìn)行教學(xué)，利用視頻、圖片等手段使學(xué)生更全面更直觀地理解課程內(nèi)容。學(xué)生對(duì)形象化，直觀化的項(xiàng)目能夠更容易接受，能夠提高學(xué)生的理解能力，進(jìn)而增加學(xué)生學(xué)習(xí)的自信，提高學(xué)生成績(jī)的同時(shí)，達(dá)到教師教學(xué)目標(biāo)。

2.2以單片機(jī)原理為核心

在學(xué)生了解計(jì)算機(jī)原理的基礎(chǔ)上，教師對(duì)單片機(jī)的時(shí)鐘與時(shí)序、功能單元、項(xiàng)目任務(wù)儲(chǔ)存器組織進(jìn)行深入講解，同時(shí)對(duì)單片機(jī)的語言指令系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，進(jìn)行延伸到項(xiàng)目的使用上，最后對(duì)學(xué)生介紹單片機(jī)與外圍芯片的接口，包括：存儲(chǔ)器、串行通信等資源的拓展。

2.3以單片機(jī)C語言教學(xué)為主

單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可采用C語言或匯編語言編程，匯編語言對(duì)單片機(jī)的操作雖然直接簡(jiǎn)單，但是在系統(tǒng)規(guī)模較大時(shí)就會(huì)略顯繁瑣，很難進(jìn)行調(diào)試。這時(shí)采用C語言就能夠使操作過程簡(jiǎn)潔、方便，因C語言有良好的可續(xù)性，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)大型的系統(tǒng)程序時(shí)會(huì)采用C語言。而學(xué)生對(duì)C語言更感興趣，因其指令好記、容易掌握等特點(diǎn)，對(duì)于學(xué)生在日后的學(xué)習(xí)中有很大幫助，因大部分電類專業(yè)都與單片機(jī)有關(guān)，學(xué)生短時(shí)間的學(xué)習(xí)是不能夠保證畢業(yè)設(shè)計(jì)的質(zhì)量的，教師若是在教學(xué)上對(duì)學(xué)生進(jìn)行單片機(jī)的教學(xué)，使學(xué)生循序漸進(jìn)的學(xué)習(xí)，就能夠讓學(xué)生很輕松地完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。

2.4以任務(wù)為核心進(jìn)行教學(xué)

教學(xué)在教學(xué)時(shí)應(yīng)把單片機(jī)的課程內(nèi)容按照難易程度分為幾個(gè)任務(wù)，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的教學(xué)，學(xué)生能夠更容易接受，例如：由彩燈循環(huán)亮系統(tǒng)到電子萬年歷系統(tǒng)，學(xué)生從簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)再到難的設(shè)計(jì)就會(huì)更加容易。教師注意引導(dǎo)學(xué)生理論與實(shí)踐相結(jié)合，并對(duì)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)進(jìn)行一對(duì)一指導(dǎo)，提高學(xué)生專業(yè)成績(jī)的同時(shí)，也能夠提高教師的教學(xué)水平。

如在設(shè)計(jì)交通信號(hào)燈時(shí)，項(xiàng)目要求綠燈紅燈輪流切換，東西方向綠燈30秒，南北方向綠燈40秒，動(dòng)態(tài)掃描顯示時(shí)間。先對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行分析，學(xué)生根據(jù)教師布置的任務(wù)，進(jìn)行搜集資料，并進(jìn)行設(shè)計(jì)軟件，然后進(jìn)行資源分配，制定初步方案。

其次制定方案，教師安排學(xué)生組成分析小組，對(duì)問題進(jìn)行分析探討，最終形成文檔。再下一步為方案的實(shí)施，根據(jù)制定的方案，使用編程軟件，將項(xiàng)目的原圖和代碼進(jìn)行布置和調(diào)試，主函數(shù)初始化后，定時(shí)器完成掃描，通過驗(yàn)證，觀察效果，進(jìn)而對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行進(jìn)一步完善。最后進(jìn)行項(xiàng)目拓展，設(shè)計(jì)完成后教師引導(dǎo)學(xué)生把項(xiàng)目的編程運(yùn)用到不同領(lǐng)域，比如：洗衣機(jī)的洗滌、脫水、和信號(hào)燈的紅燈、綠燈、黃燈，學(xué)生對(duì)項(xiàng)目的親身實(shí)施，會(huì)增加學(xué)生的印象，使學(xué)生將設(shè)計(jì)過程和實(shí)際應(yīng)用想結(jié)合，進(jìn)而提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，達(dá)到了教師教學(xué)目的。

3教學(xué)改革與創(chuàng)新

3.1設(shè)定課程內(nèi)容

因單片機(jī)課程難度較大又具有很強(qiáng)的綜合性，因此，教師在教學(xué)過程中應(yīng)考慮到其難易程度以及應(yīng)用范圍，制定合理的教學(xué)方案，教材大部分內(nèi)容是指令系統(tǒng)、硬件組成、高級(jí)電路等，這些知識(shí)點(diǎn)使學(xué)生無從下手，學(xué)習(xí)起來會(huì)感覺到困難，嚴(yán)重影響學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性。想要提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率就要打破傳統(tǒng)的教學(xué)模式，教師把理論知識(shí)融人到實(shí)踐教學(xué)中制定簡(jiǎn)單、輕松、生動(dòng)的教學(xué)設(shè)計(jì)。教師將知識(shí)點(diǎn)分成幾個(gè)小點(diǎn)，使學(xué)生形成清晰地思路，進(jìn)而在日后的學(xué)習(xí)中能夠形成系統(tǒng)的知識(shí)網(wǎng)。

3.2教學(xué)條件

目前我國(guó)單片機(jī)教學(xué)不再是統(tǒng)一教學(xué)，教師利用多媒體授課，學(xué)生在實(shí)訓(xùn)室里完成任務(wù)，保證了學(xué)生每人一機(jī)，學(xué)生的時(shí)間條件更加完善，學(xué)生通過使用電腦能夠更具體更直觀的操作，相比于在多媒體教室上課，更能提高學(xué)習(xí)效率。

3.3課程時(shí)間安排

為保證學(xué)生上課效率和教學(xué)的連貫性，把單片機(jī)課程安排在同一天，能夠一天內(nèi)完成一個(gè)項(xiàng)目，避免學(xué)生的知識(shí)點(diǎn)分散，教師也會(huì)因時(shí)隔太長(zhǎng)而重復(fù)講課，浪費(fèi)了課堂時(shí)間。教師根據(jù)課程的難易程度安排課程進(jìn)度，保證項(xiàng)目能在規(guī)定的課時(shí)內(nèi)講完，這種連貫性和強(qiáng)度能夠保證學(xué)生學(xué)習(xí)效率，進(jìn)而提高教學(xué)質(zhì)量。

3.4項(xiàng)目操作

教師首先對(duì)學(xué)生進(jìn)行理論教學(xué)，分析項(xiàng)目后，制定可行方案，教師引導(dǎo)學(xué)生怎樣實(shí)現(xiàn)任務(wù)，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)；教師在焊接制作電路板這一環(huán)節(jié)，為學(xué)生提供電子元件，學(xué)生完成任務(wù)后檢查電路板的焊接質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力；學(xué)生完成電路板制作后，教師為學(xué)生布置編程任務(wù)，在這一教學(xué)環(huán)節(jié)上，教師可利用多媒體向?qū)W生繪制相應(yīng)的編寫指令，培養(yǎng)學(xué)生編寫能力。在具體的操作過程中，通過不斷的完成任務(wù)，提高學(xué)生的項(xiàng)目操作能力。

3.5開放式教學(xué)

如何在教學(xué)中實(shí)施編排的課程內(nèi)容是教師在教學(xué)中需要解決的重要問題，開放式教學(xué)是結(jié)合企業(yè)電子產(chǎn)品生產(chǎn)過程和項(xiàng)目管式理的基礎(chǔ)上，研究出來的有利于提高教學(xué)質(zhì)量的教學(xué)方式之一。實(shí)施項(xiàng)目可根據(jù)學(xué)生自身?xiàng)l件進(jìn)行自由組隊(duì)，教師按照小組形式布置任務(wù)，學(xué)生若在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成任務(wù)，可提前組織學(xué)生離開教室，實(shí)訓(xùn)室應(yīng)全天開放，在上課后，供學(xué)生自行操作，并鼓勵(lì)學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)尋找對(duì)實(shí)踐有幫助的資料。

4總結(jié)

在電子信息技術(shù)飛速發(fā)展的今天，單片機(jī)技術(shù)教學(xué)有了新改革和創(chuàng)新，學(xué)校在培養(yǎng)人才時(shí)應(yīng)注重與企業(yè)要求結(jié)合，建立高效的教學(xué)體系，并創(chuàng)新教學(xué)模式，使學(xué)生在現(xiàn)代化教學(xué)中更好的學(xué)習(xí)專業(yè)技能，應(yīng)用于實(shí)踐。