項目法在《單片機原理及應(yīng)用》課程教學(xué)中的應(yīng)用

魏東旭 馮小勤

摘 要：隨著電子、計算機等智能技術(shù)的飛速發(fā)展，單片機技術(shù)的應(yīng)用已日漸廣泛。傳統(tǒng)單片機課程的教學(xué)基本按照傳統(tǒng)的方法進(jìn)行相關(guān)理論的教學(xué)，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)效果較差。而單片機是一門非常注重實踐的課程，傳統(tǒng)的教學(xué)方法不能鍛煉學(xué)生的實踐能力。通過項目教學(xué)法的實施，將單片機的基礎(chǔ)知識融入相關(guān)的項目，極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了教學(xué)的質(zhì)量，更好地培養(yǎng)了學(xué)生的實踐能力和職業(yè)能力。

關(guān)鍵詞：項目法；單片機；教學(xué)改革

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2096-000X（2018）13-0104-03

Abstract： With the rapid development of intelligent technology such as electronics and computers， the application of single chip technology has been increasingly widespread. The traditional teaching of the single chip computer course is based on the traditional methods， caused the students lack interest in learning and the teaching effect is poor. The single chip computer is a very practical course， and the traditional teaching method can not exercise students' practical ability. Through the implementation of project teaching method， integrating basic knowledge of MCU into related projects greatly improves students' interest in learning， it greatly improved the students' interest in learning， improved the quality of teaching， and better cultivated the students' practical ability and professional ability.

Keywords： project method； single chip microcomputer； teaching reform

近些年來，學(xué)習(xí)方式的創(chuàng)新和改革已經(jīng)成為世界各國教學(xué)改革研究的重點內(nèi)容。以美國為首的西方各國，倡導(dǎo)“設(shè)計學(xué)習(xí)”、“探究學(xué)習(xí)”，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性；亞洲的日本主導(dǎo)“綜合學(xué)習(xí)”，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的能力和效率；我國的臺灣推崇“激發(fā)式主動探究”，以此來提高學(xué)生學(xué)習(xí)的質(zhì)量；我國內(nèi)地目前主要貫徹教師教學(xué)方式和學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，由要求學(xué)生學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生主動探究學(xué)習(xí)，構(gòu)建多種教育教學(xué)體系，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量。

2003年，德國職教所提出了項目教學(xué)法，此教學(xué)法以行動為導(dǎo)向，以完成項目為目標(biāo)，以學(xué)習(xí)知識為出發(fā)點。教學(xué)過程中，教師把所要學(xué)習(xí)的內(nèi)容分解為若干個具體的工程項目，制定具體教學(xué)方案，實施相關(guān)課程的教學(xué)。教學(xué)過程中，要求學(xué)生按照各個項目制定相關(guān)設(shè)計方案，并進(jìn)行相關(guān)探討。項目實施中，教師將進(jìn)行項目相關(guān)知識點的講解，最后學(xué)生自行完成項目。這樣的教學(xué)過程，不僅僅傳授了學(xué)生相關(guān)課程的知識，還培養(yǎng)了他們的操作技能，鍛煉了他們的職業(yè)能力。項目法教學(xué)在高等教育中，尤其是工科相關(guān)專業(yè)的教學(xué)中，有著獨特的優(yōu)勢，利于學(xué)生各項綜合能力的培養(yǎng)，應(yīng)該得到大力的推廣。

一、單片機傳統(tǒng)教學(xué)方法

單片機自從問世以來，由于其功能強、可靠性高、體積小、價格低等優(yōu)勢，已經(jīng)被廣泛應(yīng)該用于工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域，成為我們身邊相關(guān)產(chǎn)品必不可少的一個重要核心部件。單片機課程也已經(jīng)成為全球高校工科專業(yè)的一門必修課程，是一門面向應(yīng)用的、具有很強實踐性與綜合性的課程，它是建立在《微機原理與接口技術(shù)》、《模擬電路》、《數(shù)字電路》和《匯編語言》這些課程基礎(chǔ)之上的。課程教學(xué)要以培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和綜合應(yīng)用能力為依據(jù)，根據(jù)課程的教學(xué)目標(biāo)，制定具體教學(xué)方案并進(jìn)行實施，形成以培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)能力、方法能力、社會能力的課程結(jié)構(gòu)。

傳統(tǒng)的單片機教學(xué)一般首先介紹單片機的基礎(chǔ)知識、單片機的組成結(jié)構(gòu)、單片機的指令系統(tǒng)以及匯編語言程序設(shè)計，然后依據(jù)前序基礎(chǔ)知識進(jìn)行單片機中斷系統(tǒng)、定時系統(tǒng)、存儲器擴展、單片機的I/O口擴展、單片機的A/D、D/A轉(zhuǎn)換等的講解。講授內(nèi)容理論性較強，而且教師在教學(xué)過程中，大都采用傳統(tǒng)灌輸式教學(xué)，將一個個知識點逐個的灌輸給學(xué)生。由于單片機課程相關(guān)知識點的延續(xù)性不是很強，相關(guān)知識點之間的關(guān)系不是很密切，教學(xué)的過程就變成了枯燥無味的單片機組成的陳述，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)興趣，學(xué)習(xí)效果差。而且單片機是一門非常注重實踐的課程，是大學(xué)課程中非常接近生產(chǎn)實踐的一門課程，傳統(tǒng)的理論講授根本不能滿足教學(xué)的需求，不能達(dá)成這門課程真正的教學(xué)目標(biāo)。

二、項目教學(xué)法

項目教學(xué)法是一種新的教育理念，以學(xué)生為主導(dǎo)，教師進(jìn)行輔助規(guī)劃，師生共同完成一個個工程項目的教學(xué)活動。在這里，項目是指以實際生產(chǎn)生活中一個個具有實際應(yīng)用價值的產(chǎn)品或系統(tǒng)研發(fā)任務(wù)，它必須滿足以下條件：

1. 項目的實施過程，必須能夠包含一定的課程教學(xué)內(nèi)容；

2. 項目必須具有一定的工程應(yīng)用價值；

3. 能夠?qū)⑾嚓P(guān)課程的理論知識和實際生產(chǎn)應(yīng)用技能相結(jié)合；

4. 和目前相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)設(shè)計過程有比較大的相關(guān)性；

5. 項目具體實施計劃必須由學(xué)生制定，由學(xué)生自行組織、安排；

6. 項目的實施必須有明確的可考察的成果；

7. 項目必須具有一定的難度和工作量，要求學(xué)生運用新學(xué)習(xí)的知識去解決新的實際問題；

8. 每個項目結(jié)束時，學(xué)生進(jìn)行項目相關(guān)工作的總結(jié)匯報，師生共同評價項目成果。

在項目法教學(xué)實施的過程中，不斷的學(xué)習(xí)成為學(xué)生必須一直參與的實踐活動。教學(xué)注重的不是最終的考試分?jǐn)?shù)，而是課程中各個項目完成的過程。通過項目法教學(xué)，可以促使每個學(xué)生在項目實施過程中理解課程的要求，掌握課程的知識體系，鍛煉專業(yè)的職業(yè)技能，體驗創(chuàng)新的艱辛與樂趣，更好的培養(yǎng)學(xué)生分析實際問題和解決實際問題的能力。

另外，在《單片機原理及應(yīng)用》課程中，通過應(yīng)該于實踐的相關(guān)項目的融入，可以擺脫枯燥無味的純理論教學(xué)，可以更好的提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，提高教學(xué)的質(zhì)量，提高學(xué)生理論和實踐結(jié)合的能力。

三、項目法在《單片機原理及應(yīng)用》課程中的應(yīng)用

項目法主導(dǎo)的單片機教學(xué)首先必須體現(xiàn)對單片機相關(guān)知識的學(xué)習(xí)，同時，在項目實施的過程中要注重學(xué)生分析能力、動手能力、方法能力、實踐能力、團(tuán)結(jié)協(xié)作能力、社會適應(yīng)能力等的培養(yǎng)。所以，在教學(xué)過程中通過了解項目、提出方案、問題分析、知識點講解、設(shè)計電路、編寫程序、制作電路、電路調(diào)試、項目答辯總結(jié)等過程來培養(yǎng)學(xué)生的各種能力。

項目教學(xué)法的基本特征是：以相關(guān)項目為主線，學(xué)生為項目實施主體，教師為實施主導(dǎo)。學(xué)生作為項目實施的主體，通過獨立規(guī)劃、設(shè)計完成項目，把書本理論和實際生產(chǎn)實踐有機地結(jié)合起來，既可以提高自身的理論水平和實踐能力，又可以在教師的引導(dǎo)下，鍛煉培養(yǎng)合作解決問題的綜合能力，為學(xué)生工作后更好更快的融入工作環(huán)境打好基礎(chǔ)。其次，項目法教學(xué)，由于其獨特的聯(lián)系實踐的特點，可以引起學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生養(yǎng)成良好的自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣，增強學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，使學(xué)生由被迫學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橄雽W(xué)、愿學(xué)、會學(xué)，切實提高學(xué)生的學(xué)習(xí)品質(zhì)，全面落實以學(xué)生為本的教育教學(xué)理念，使我們的教育真正達(dá)到育人的目標(biāo)。

教師在項目法教學(xué)中，也要積極進(jìn)行角色的轉(zhuǎn)換，從傳統(tǒng)的填鴨式講授、灌輸，轉(zhuǎn)變?yōu)橛行虻慕M織引導(dǎo)和規(guī)劃；從重復(fù)的三尺講臺上的講解，轉(zhuǎn)變?yōu)槿谌雽W(xué)生中，和學(xué)生一起交流探討、合作學(xué)習(xí)。項目法教學(xué)要求教師必須明確自己在其中所承擔(dān)的角色，要認(rèn)識到被動的填鴨式教育得不到良好的教學(xué)效果和學(xué)習(xí)效果，要主動協(xié)助學(xué)生進(jìn)行項目法教學(xué)相關(guān)步驟的實施，提高教學(xué)的質(zhì)量和學(xué)生學(xué)習(xí)的效率。在整個教學(xué)過程中，雖然學(xué)生是主體，但是教師并不是可有可無、無事可做的，而是比傳統(tǒng)教學(xué)中的作用更加重要、更加不可缺少。因為整個項目教學(xué)的主導(dǎo)還是教師，缺少了教師的引導(dǎo)，項目教學(xué)法根本達(dá)不到相關(guān)教學(xué)的效果，也將失去它本質(zhì)的意義。

采用項目教學(xué)法進(jìn)行教學(xué)，項目的質(zhì)量直接影響教學(xué)的效果和質(zhì)量，因此，項目的規(guī)劃、設(shè)計非常重要。首先，要根據(jù)單片機課程的特點和目前單片機研究的熱點提出一定數(shù)量的項目，每個項目的設(shè)計要有明確的可量化的目標(biāo)，教師要在總體目標(biāo)的構(gòu)架下，協(xié)助學(xué)生把每個項目細(xì)分為一個個的小目標(biāo)，并把每一個學(xué)習(xí)模塊的內(nèi)容細(xì)化到一個個小的目標(biāo)中，通過這些小的目標(biāo)的實現(xiàn)來帶動項目的實施，進(jìn)而實現(xiàn)整個項目的總體學(xué)習(xí)目標(biāo)。

其次，項目的設(shè)計還要符合學(xué)生的特點，教師在進(jìn)行整體項目設(shè)計規(guī)劃時，要從學(xué)生的學(xué)習(xí)實際出發(fā)，充分考慮學(xué)生現(xiàn)有的知識水平，充分考慮學(xué)生前序基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)狀況，充分考慮學(xué)生認(rèn)知能力、興趣愛好等特點，做到因材施教，才能達(dá)到最好的教學(xué)效果。

再次，項目的規(guī)劃設(shè)計要注意將課程相關(guān)知識點中的重點和難點進(jìn)行分散。學(xué)習(xí)掌握一門課程的相關(guān)知識是一個逐步積累的過程，循序漸進(jìn)才能達(dá)到最佳的教學(xué)效果。所以，在進(jìn)行項目法教學(xué)時，要考慮每個項目的大小，要考慮每個項目中知識點的含量，以及每個項目中知識點的難度等多方面因素。

最后，傳統(tǒng)教學(xué)引入相關(guān)概念和知識點的步驟往往是按提出概念-解釋概念-舉例說明的順序。而在項目教學(xué)法中，知識點和新概念、新知識的引入，應(yīng)以學(xué)生的認(rèn)知為規(guī)律，在項目實施的過程中，以學(xué)生遇到的問題為切入點引入有關(guān)概念和知識點，展開相關(guān)教學(xué)。

具體實施過程中，實施步驟為：

1. 對具體項目目前的研究現(xiàn)狀和市場前景進(jìn)行講解。

2. 講解本項目完成過程中所需要用到的相關(guān)單片機的軟硬件知識。

3. 要求學(xué)生思考項目完成的方法、步驟，并利用課堂進(jìn)行交流、討論。

4. 教師對學(xué)生的交流討論進(jìn)行評價，并按照交流和討論的結(jié)果逐步給學(xué)生講解項目的具體完成步驟。

5. 學(xué)生根據(jù)自己查閱的相關(guān)資料和教師的分析講解，擬定任務(wù)書，進(jìn)行軟硬件規(guī)劃設(shè)計，完成仿真，制作電路板，焊接元器件，最后完成成品。

6. 組織相關(guān)教師對學(xué)生的作品進(jìn)行答辯驗收。

例如，在《交通燈設(shè)計》項目：

問題的提出：某十字路口為東西和南北走向，要求合理設(shè)計此十字路口的紅綠燈控制電路。

根據(jù)項目問題的提出，首先要求學(xué)生通過項目需求，通過了解背景、問題分析、方案提出及討論來制定方案、實施計劃。緊接著，教師對學(xué)生制定的方案、計劃進(jìn)行分析評價，對方案實施過程中用到的單片機知識點進(jìn)行講解。緊接著是計劃的實施，包括電路的設(shè)計、程序的編寫、仿真的模擬、元器件的選擇、電路焊接調(diào)試。最后學(xué)生進(jìn)行成果展示、項目總結(jié)，教師對學(xué)生成果進(jìn)行評價。圖1為學(xué)生設(shè)計的交通燈仿真電路，圖2為制作的實物電路。

四、項目法教學(xué)實施的成效

單片機課程項目法教學(xué)在2017級相關(guān)班級中進(jìn)行試點，效果顯著，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性顯著提高。從成績上看，如表1，無論是及格率還是高分率都較前幾屆明顯提高。從應(yīng)用實踐的能力訓(xùn)練上來看，試點的班級多名學(xué)生參與全國及江蘇省各項電子競賽，并取得了較為優(yōu)異的成績。

五、結(jié)束語

激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、主動性，改善目前高校學(xué)生的學(xué)習(xí)惰性是項目教學(xué)法的一個重要作用。在項目法教學(xué)實施的初期，學(xué)生有可能還不適應(yīng)這樣的教學(xué)方法。此時，教師合理的激發(fā)和引導(dǎo)顯得尤為重要，對此每一個教師需要有充分的準(zhǔn)備。只有充分的調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)積極性，把學(xué)生的身心引領(lǐng)到項目的實施中去，讓學(xué)生在每個項目實施完成的過程中體會到這些“活動”的樂趣，學(xué)生的學(xué)習(xí)才會由被動變成主動，由消極變成積極，由被動接受變成主動探求。只有這樣，項目法教學(xué)才能得到很好的實施，教學(xué)的進(jìn)程才容易把握，學(xué)生才能真正學(xué)到相關(guān)的知識，才能達(dá)到不教而教的地步，收到事半功倍的效果，實現(xiàn)教育的真正目標(biāo)。

傳統(tǒng)教學(xué)方式和教學(xué)理念的改變并不是一門課程、一段時間、一個項目、一次實踐就可以實現(xiàn)的。對一個國家、一個學(xué)校、一個教師的教學(xué)理念是如此，對每個學(xué)生的教學(xué)理念更是如此。教學(xué)方法、教學(xué)理念的轉(zhuǎn)變需要一個較為長期的實踐探索過程，需要大量教師的付諸行動，需要多屆學(xué)生的配合實施，需要國家相關(guān)政策的扶持和幫助。相信通過各部門的不懈努力，項目法教學(xué)將被越來越多的高校和課程所使用，課程的教學(xué)效果也將更上一個臺階。

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