项目驱动模式在《单片机》课程教学中的应用

杨 波，肖 杰

（1.湖南财政经济学院 信息管理系，湖南长沙 410205；

2.湖南第一师范学院信息科学与工程系，湖南长沙 410205）

项目驱动模式在《单片机》课程教学中的应用

杨 波1，肖 杰2

（1.湖南财政经济学院 信息管理系，湖南长沙 410205；

2.湖南第一师范学院信息科学与工程系，湖南长沙 410205）

通过分析目前单片机课程教学中存在的问题，设计出了适用于单片机课程的项目驱动教学模式总体实施方案。分别从教师要求，人才培养模式，任务分解方法几个关键点分析了实施过程，提出了以知识递增方式进行项目任务分解的方法，并给出实际案例。

项目驱动；单片机；知识递增；教学模式

一、引言

嵌入式系统的应用及开发是目前最热门的技术之一，它在当今信息化、网络化的社会中更是无处不在。单片机技术是嵌入式系统技术中的一个分支，是学习高级嵌入式系统开发的入门篇，近二十年来，社会对单片机技术人才一直保持着较旺的需求量。

单片机课程具有很强的技术性和实践性，在教学过程中极易陷入教师难教、学生难学的境地。同时随着计算机软硬件技术的飞速发展，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。如何与时俱进，综合运用单片机的软硬件开发技术，培养高素质人才，是单片机课程教学面临的新挑战。

二、本课程教学中存在的问题

（一）教学内容沉旧

单片机教学中仍然以汇编语言为主要语言来讲授，针对高级开发语言只略带而过或者根本不讲授。而在实际工程应用中，大容量存储芯片对产品成本的影响已微乎其微，为提高开发效率，首选是采用标准C语言作为主要开发语言，只有在极端受限的情况下才采用汇编语言或采用高级语言与汇编语言混合编程模式[1]。

在单片机接口教学中主要讲授并行扩展，如介绍74LS273/373锁存器，外部存储空间的扩展等，而目前在实际工程应用中，外围芯片与单片机的联接，多数是采用串行总线，如1-wire总线、IIC总线、SPI总线，并行扩展在单片机实际系统开发中已很少用了。

（二）学生处于被动学习状态

兴趣是最好的老师，这是教育界公认的理论。目前，大多数高校的单片机课程教学仍采用“章节理论教学”+“章节实验”+“课程设计”循序渐进的传统模式，注重课程的学科性与系统性，但未考虑学生的认知特性及激发学生的学习兴趣。这种教学方法，属被动教学模式，学生在学习时并不懂得为何要学，学生被动接受各个章节的知识[2]。被动的学习模式，难以引导学生主动去解决学习过程中产生的问题，无法激发学生的学习兴趣，当遇到困难和挫折时，部分学生容易失去学习动力。

（三）实践教学应用目的不明确

传统单片机课程的实践教学应用目的不明确，多以课堂理论教学与少量硬件仿真实验相结合，先理论后实践教学，或理论与实践教学分阶段交叉进行，配套的实验多为理论教学的验证性实验，与单片机技术的强应用性相脱节[3]。这种实践教学由于知识无实际服务对象，因此无法激发学生主动探索知识去解决一个具体问题的能动性，不利于培养学生的创新能力。许多情况下，学生只是依照老师给出的实验电路进行简单连线，有些同学直接将实验系统中的源程序调出来就算完成任务。

三、项目驱动教学模式的实施方案

（一）项目驱动教学模式的特点

项目驱动教学强调：以学生为中心，在整个教学过程中由教师充当组织者、指导者、帮助者和促进者的角色，利用情境、协作、会话等环境要素充分发挥学生的主动性、积极性和创造性，最终达到使学生有效地实现对所学知识重新进行建构的目的。在这种模式中，学生是知识的主动建构者;教师是教学过程的组织者、指导者。和传统的教学方法相比，它能更大地激发学生的学习兴趣和求知欲望，促使学生主动学习，充分发掘学生的创造潜能，提高学生的工程思维能力、实践动手能力以及团队协作能力[4]。

（二）总体实施方案

针对本课程存在的问题及项目驱动教学模式的特点，本文采用如图1所示实施方案来构建基于项目驱动模式的单片机课程教学方法。本实施方案，主要由以下几个步聚依次来完成。

（1）由教师创建项目数据库，主要是由具有实际项目开发经验的教师选择适当的项目编入数据库，要求难易适中，同时每年还要根据实际情况进行必要的项目增删或调整，目标是保持项目新鲜性，紧跟本领域技术发展的进程。

（2）要给本课程配备专门的实训室，实训室含有开展本课程所必需的设备，如PC工作站，单片机开发板及相应的模块、下载器等。

（3）学生进入实训室，由教师对项目库中存在的各项目进行简单介绍，重点介绍应用前景及涉及的关键技术，引发学生的学习兴趣。

（4）学生在对项目有了一定的了解后，教师指导学生根据自身的特点及个人爱好，由学生自愿选择喜好的项目，兴趣相同的同学编入同一个项目开发组。

（5）分组完毕后，由教师给各项目小组提供任务分解指导，确立项目开发流程，引导学生去认识哪些知识点是完成本任务必需要掌握的，鼓励学生主动去学习并掌握它。

（6）任务分解完毕之后，学生将进入各个子任务的完成阶段，此阶段是学生问题最多的地方，也是本课程学生学习的关键阶段，由学生自己发现问题，自己寻找答案，教师在必要时，给以一些实例引导学生模仿开发，或者对相关问题以技术讲座的方式与学生进行讨论，最终由学生自己给出答案并在实验平台上进行验证。

（7）在完成各子任务后，根据模拟实际工程项目的需要，同学们整理及编写项目开发过程中所产生的文档，主要包含项目开发背景、意义，相关研究综述、硬件模块设计、软件模块设计、使用手册等。

（8）由教师对各项目小组进行考核，由小组成员陈述项目开发流程并进行必要的演示，本阶段主要验证项目实际运行情况、文档的完整性及正确性，提高学生的项目文档编写能力。

图1 总体实施方案

四、实施过程中的几个关键点

（一）教师的要求

教师是本方案实施成功的关键人物，它要求教师具备较强的工程实践能力，要有能力独立地从事单片机应用方向的教学科研工作，能够组织和带领学生对外承接开发项目，并以项目开发为主线组织专业教学。教师也是本方案中，项目数据库的创建及维护的主要负责人，所选项目即要符合教学需要，也要贴近实际产品。缺少双师型教师是目前中国高校的通病，因此需要教师在合适的时候，脱离教学一线去实际研发生产一线锻炼，也可以请企业的工程师来校参与教学活动，加强校企之间人才的流动合作。

（二）人才培养模式

根据项目驱动教学模式的特点，学生以小组为单位，在具体的项目实施过程中“做中学”，学生成为整个活动中的主体。教师负责各个项目小组的技术指导，是整个活动中的辅助成员，因此可采用导师制培养学生模式。导师在指导学生项目开发的过程中，根据学生的特长帮助确定其具体发展方向，以便因材施教。

在教学过程中可采用以下个性化教学形式：根据项目开展情况，导师可采用课堂教学、技术讲座、领域知识学习、专题讨论、技术交流、个别辅导等灵活多样的教学形式。在为学生进行了学习规划和基本知识传授的基础上，应尽量引导和激励学生进行自主性学习，以真正培养和加强其学习能力、解决问题能力和团队协作能力。

（三）任务分解方法

任务分解是本方案得以成功的一个关键点，由于项目驱动模式的特点，学生是在“做中学”，因此他们在项目开始前并没有掌握太多的相关知识。不合适的分解方法，有可能导致学生在开始时面对太多需要掌握的知识点，而无所适从，从而在做的过程中失去信心。良好的任务分解方案，应该符合知识体系的层次性和实用性,由表及里、逐层深入,便于学生循序渐进地学习相关知识和技能。

因此本文拟采用知识递增式方法来分解任务，其基本思想是：首先归纳总结课程涉及到的知识点的深浅层次及项目进展时间顺序，制作出项目各阶段所需知识路线图，采用逐步递增的方式，针对项目及所需相关知识,按照知识路线图的顺序将项目分解成多个子任务，每个子任务只引进少量几个新知识点，同时每个子任务是下一个子任务实现的基础。学生把相关的知识通过迭加驱动的方式逐渐应用到案例项目中，最后通过知识组合完成给定项目，实现对所学知识的理解与运用，使学生获得解决实际问题的能力。表1是以一个基于单片机的多功能钟控收音机项目来详细介绍本文所提的知识递增任务分解方法实例。

表1 基于知识递增项目任务分解案例

五、结论

经过近年来的研究与本校的实践，采用项目驱动教学后，学生参与程度高，学习主动性得到了明显提高，学习目的更加明确,团队协作能力得到了增强，同时所选项目一般来源于当前社会实际项目产品，保证了学生知识的新鲜度。项目驱动教学法适用于培养具有一定创新能力、独立分析问题和解决问题的应用型人才。

[1]吴爱萍,盛党红.应用型本科院校单片机原理与应用课程教改探索[J].中国现代教育装备,2010(11):69-70.

[2]肖杰,曾玢石,赵晋琴.电子设计竞赛促进电子信息类专业教学改革的研究[J].湖南第一师范学院学报,2011,(3):82-85.

[3]陈军,包建华.单片机原理及接口技术课程改革探讨[J].科技咨询导报，2007，(25)：165-167.

[4]李纯青,王志玲.基于建构主义的课题研究教学模式对学生创新能力的影响研究［J］.清华大学教育研究，2006(S1):36-40.

An Application of Project-Driven Teaching Method in Single-Chip Computer Course

YANG bo,XIAO jie

（1.Departmentof Information&Management,Hunan University of Finance and Econom ics,Changsha,Hunan 410205;2.Departmentof Information Science&Engineering,Hunan FirstNormalUniversity,Changsha,Hunan 410205）

Based on some problems in the present teaching of single-chip computer course,thispaper proposesan overall implemntation plan of project-driven teaching model suitable to this course.Some key points in this implementation process are analyzed respectively,such as requirement of teachers,model of student training,and the task decomposition method.In addition,an approach that know ledge is increased progressively to implement a project is also put forward.

project-driven;single-chip computer;progressive know ledge increase;teachingmodel

TP368.1-4

A

1674-831X（2012）04-0063-04

2012-03-20

湖南财政经济学院教改课题（201114）

杨波(1974—),男,湖南城步人,湖南财政经济学院讲师,硕士,主要从事嵌入式系统开发,操作系统,传感网研究；肖杰（1974—），男，湖南邵阳人，湖南第一师范学院讲师，硕士，主要从事嵌入式系统、嵌入式数据库研究。

[责任编辑：胡 伟]