基于“项目驱动法”的单片机类课程教学探索

谢宏霖

摘要：《单片机技术与应用》是高等院校电子类专业开设的一门专业必修课。本文结合我校单片机教学改革进行项目驱动式教学的探索。提出了基于“项目驱动法”的单片机类课程教学的新思路，大大提高了教学效率，调动了学生学习积极性，具有较高的推广价值。

关键词：单片机；项目驱动法；实践教学

中图分类号：G424文献标识码：A文章编号：1009-3044（2012）30-7290-03

《单片机应用技术》课程是电子类专业的主干课程，也是多年来公认的“问题课程”，学生普遍感到难学。课程内容抽象、逻辑性强、与其他课程的关联度大。学生除要掌握单片机的专业知识外，还要有一定的硬件电路基础和较强的动手能力，以及熟练的汇编、C语言编程能力。

随着计算机网络与通信技术、集成电路技术和计算机软、硬件的飞速发展，单片机应用技术的内容与教学手段和方法都发生了很大的变化。如何充分利用多种单片机开发工具，掌握综合运用单片机的软硬件实用技术，为工业生产、科学研究和实验设备等领域的单片机应用开发，培养具有技术应用能力、创新精神和创业精神的高素质人才，成为单片机课程教学面临的新挑战。[1]

目前国内多数高等院校单片机课程存在理论与实践严重脱节的现象，本文针对目前国内高等院校电子专业单片机类课程教学中存在的问题，结合多年的教学经验，提出了基于“项目驱动法”的单片机类课程教学的新思路，以期为单片机类课程教学的改革提供参考。

1 项目驱动教学法教学理念

项目驱动法教学，也称为“基于项目活动的研究性学习”。[2]这种教学方法的突出特点在于学习过程的实践与研究活动相融合。具有几个显著特征：①在学习过程中，老师的“教”与学生的“做”是紧密联系在一起的，以学生“做”为主，以老师“教”为辅的教学模式。整个教学是基于行动的过程；②老师教授实践方法和思路，具体的实践动手过程由学生决定（如：选用具体的元器件，电路图的绘制，程序编写的细节等等由学生自己选择，充分发挥学生的能动性和创新性）；③学习的目标的明确性，只有在学生清晰地意识到自身的学习目标，斩获与希望成果的预期时，学习才是成功的。

“教”与“练”的教学理念。[3]

项目驱动教学法是教与练的过程，是把课本的抽象知识转换为技能训练的过程，教师不是将知识和理论灌输给学生，而应引导他们一步步思索探究、自己实践。在实践中理解知识、掌握知识。教学过程中教师充当“教练”的角色，教给学生每个项目所要求的理论知识和学习方法后，主要是引导学生利用所学知识完成项目训练。击球技巧和比赛规则讲述完后，比赛是靠学生自己打得。项目驱动教学法强调学生为主体，提倡学生通过自我学习的方式来获取知识。

例如：单片机中断系统，教学内容为：①简述89S51中的5个中断源；②外部中断和定时器/计数器中断的编程方法；③基本的电路搭建。而剩下的内容如：计数数值与显示数码的转换、秒表器的启停控制、按键控制等，都需要老师“引导”学生自学，通过分析教材实例、网络搜索等方式获取解决方法，老师作为协助人员“引导”学生如何分析项目目标，解决实际问题，直至完成项目要求。

2 项目驱动教学法的实施过程

2.1 项目的选取与实施

我们的项目选取本着实践性、启发性、典型性和目的性的原则进行设计。通过市场调研，直接选取专业性项目作为毛培，经过移植、改造和简化后，设计成符合当前行业实际、学生极为感兴趣的真实项目。这些项目往往蕴涵同种项目的普遍的应用问题，学生掌握后，起到举一反三、触类旁通的作用。

在项目选取上以单片机应用技术为主线，将整个课程分解成若干个项目，精心设计成三个层次的项目内容——基础性项目，系统性项目，综合应用项目。

基础性项目是根据教学对象的认知特点，站在初学者的角度来设计项目内容的。其特点是项目功能简单，易于实现，极快地调动起学生的学习兴趣，增强学生学习的主动性和信心。

如I/O输入输出接口控制项目，首先给学生讲解89s51单片机的4个并行口的使用，8位LED灯的硬件连接电路，然后进入KEIL51编程软件使用，最后通过ISP在线仿真器驱动8位LED循环点亮，实现流水灯的效果。软硬并重的教学模式，学生亲自动手的实践环节，调动了学生学习的积极性，教学内容简单，学生易于实现，加强了学生的学习信心，调动了学生的学习积极性。如图1 基础性项目简图。

系统性项目是在基础性项目学习后的一个阶段，学生对单片机已有一定认识，具有一定基础技能知识。这个层次主要把基础层次的各个独立、简单的项目整合起来，并掺进一些较高的技术内容。教师在设计项目时，将项目设计的较为灵活，给学生创造条件，鼓励学生应用多种方法实现项目目标（比较各种方法的优缺点，选择更优的系统配置，实现项目）。这一层次教学实施过程中应注重、加强师生互动、团队协作与交流的作用。突出学生的教学主导地位，教师作为“教练”的身份参与教学。

如LCD汉显技术这一项目，它涵盖了基础层所以的项目知识，在此基础上又引入了LCD12864显示模块和汉字显示的编程方法，项目难度有了很大的提升，实现方法多样化，教师负责讲解显示控制部分原理内容，而具体显示怎样的图案，则应让学生主动查找和独立思考，实验结果应各不相同。目的是充分发挥学生的积极性和创新性。如图2 系统性项目简图。

综合应用项目属于综合性设计实训。其特点是要求学生制作有一定技术含量的硬件作品。教师为单片机类的课程体系设计了5个综合性的实验项目，目的是把课程过程中所讲的项目模块衔接起来，巩固和加强学生对单片机类课程的实践操作能力，其项目选择具有一定的典型性和应用性，知识内容可能涉及多门课程。

如图3 综合应用项目简图所示共5个实训项目，学生3～5人一组，可任选其一进行设计，通过1～2周的集中实训来完成项目任务。这些项目涵盖80%的课程内容，20%的扩展知识，充分发挥学生的自学能力，培养他们的团队合作意识，进一步地激发他们对单片机课程的兴趣，为选拔各类电子大赛人才做好准备。

2.2 软硬件教学平台的构建

教学资源的构建是实施“项目驱动教学法”的基础，传统的教学课件和教案资源比较单一，互动性差，不能满足“教”与“练”的教学定位，不适合“项目驱动法”教学。为此，我们构建了软硬两类教学资源平台：软件平台包括：Protel教学视频及其方案实现，Proteus视频及100个Proteus设计实例程序，Keil51教学视频及其案例程序，为了更好地适应“项目驱动法”的教学，我们特别制作了具有模拟仿真功能的多媒体课件。硬件平台：我们摒弃了传统的单片机教学实验箱，而是根据选取的项目要求，设计了一整套基于89S51的单片机硬件开发平台。如8位LED灯显示模块，4*4键盘模块，LCD12864显示模块，电机控制模块等15个模块，每个给定的项目都有成型的硬件实体，学生可借鉴、可扩展，大大地提供了学生的学习效率，学习效果极佳。

最后，利用现代化的网络技术，整合先进的软硬件教学资源，构建单片机应用技术课程的网上教学资源库。全方位、一体化的为学生打造课程资源平台。

2.3考核机制

传统的考核方式是笔试，一般安排在期末集中进行，主要根据考试卷面成绩来对学生进行评价.这样的考核方法不能准确反映学生的实际掌握水平，容易让学生产生突击复习、应付考试的心理，不重视平时的学习，不适合“项目驱动法”教学的过程监管。[4]

在“项目驱动法”教学中，学生的成绩主要取决于完成项目工作的质量和效果，由个人成绩、团队成绩和教师评价组成。个人成绩：围绕项目设计过程（记录从项目分析->知识点学习->目标搭建->项目分工->项目完成一系列活动）的项目报告以及各阶段的实施效果，考察学生对项目任务的理解、知识点的学习及应用单片机开发工具完成相应项目设计的能力。团队成绩：学生3～5人一组完成项目，鼓励学生间交流、协助，共同完成项目目标。这一成绩应体现学生的协作能力和团队意识，侧重于学生在完成项目目标构建中所起的作用，如该学生是否为团队的核心，其学习行为及协作精神是否具有示范性。教师评价：这一成绩主要取决于学生在设计项目过程中的学习态度，教师应以激励、鼓励为主，以增强学生的信心。

项目考核机制不单单考核学生技术能力，其最终目的是使“项目驱动教学法”通过知识点的组合与搭建，完成理论向实践的转换，通过师生间的互动交流、学生间的互助协作，进一步解决学生在学习过程中遇见的问题，将项目内容不断充实与完善，使项目教学法质量进一步得到提高。

3 “项目驱动教学法”效果分析

经过多年的研究与实践，我院单片机类课程的综合实践性环节取得了较好的教学效果， 成效主要体现在：

1）学生学习积极性显著提高；学生普遍反映“项目驱动教学法”使单片机的课程不仅能够学得会，而且自身主动学习热情高，也使学生对于单片机技术有了更加直接的感官认识，学生的动手能力、创新能力和综合运用知识的能力得到提高。

2）毕业设计选题学生愿意选择单片机类的设计题目；电子类毕业设计80%学生选题倾向于单片机。

3）电子类各级别的参赛获奖成果显著：2009年全国“毕昇杯”电子设计大赛全国二等奖，2011年山东省电子设计大赛二等奖等等。

4 结束语

“项目驱动教学法”能将教学内容的理论与实践有机结合在一起，项目完成过程是一个设计、安装、编程、调试，培养学生的综合应用能力的完整过程。它克服了传统单片机教学模式的不足，真正做到了教学以学生为主体，以实践为中心，不仅提高了学生的学习兴趣，也调动了学生的学习积极性，值得广泛推广。

参考文献：

[1] 彭远芳，陆勤，胡宁，等. 基于“项目驱动法”的单片机课程一体化教学的探索与实践[J]. 计算机教育，2010（6）：78.

[2] 贺平.项目教学法的实践探索[J].中国职业技术教育，2006，（22）：43-44.

[3] 陈玉平，林奎.《单片机应用技术》课程教学方法改革与研究[J].武汉科技学院学报，2008（2）：92.

[4] 王海滨，龙俊波，邓安远.新建地方本科院校工科类青年教师工程实践能力培养研究[J].电脑知识与技术，2011，6（16）：3990.