单片机课程中高级技工学生项目开发能力的培养

王建国

（广东省工商高级技工学校 广东 乐昌 512200）

随着科学技术的发展和社会的进步，单片机的应用已渗透到各个领域，从航天装置、智能机器人、工业自动化过程的实时控制和数据采集及处理，到我们日常生活中的各种家用电器，安全保障监控系统、智能IC卡等，单片机在人们的生活中正发挥着越来越重要的作用。为了增强高级技工学生的就业竞争力及参加工作后的发展潜力，必须全面培养学生的项目开发能力，以适应时代的发展要求。在高级技工技能学习中，学生不仅应该掌握一定的理论与技术知识，而且应该建立及培养相关项目开发的思维观念与能力。

通过对单片机课程的改革设计，不仅使学生在理解单片机课程理论的基础上，实际动手开发一个项目，而且培养学生应有的团队协作、主动学习、创新思维、综合运用、动手实践等能力，使单片机课程教学成为开发学生潜力、培养实践能力的“阵地”，成为体验项目开发过程的“运动场”。

精心设计单片机课程教学内容，培养学生的项目开发能力

图1 教学内容组织图

图2 递进式技能训练图

课程采用模块教学 培养学生掌握单片机技术在日常生活中的应用，锻炼学生动手实践能力、创新能力和新产品设计开发能力，为将来从事单片机新产品设计开发、检测和维护等工作奠定坚实的基础。教学实施设想依据单片机系统的开发研制过程，将单片机课程内容分成七个模块 （见图 1），每一个模块又包含一些子课题。技能训练按照递进式模式开展如图2所示。模块一单片机结构及开发设计流程包含五个课题：单片机结构、单片机工作条件、单片机输入/输出端口结构、单片机开发设计常用软件、单片机开发设计流程；模块二单片机指令系统及汇编语言程序设计包含六个课题：程序设计基础、延时程序、输入输出程序、代码转换程序、数据排序程序、算术运算程序；模块三单片机简单应用电路设计包含九个课题：彩灯控制器设计、加法运算器设计、数显抢答器设计、篮球比赛计分器设计、密码电路设计、曝光定时器设计、送料小车控制器设计、LED点阵显示器设计、交通灯控制器设计；模块四单片机内部三大功能包含三个课题：中断系统及其应用、定时/计数器及其应用、串行通信及其应用；模块五单片机接口电路及其应用包含四个课题：键盘接口电路及其应用、显示器接口电路及其应用、模数转换接口电路及其应用、数模转换接口电路及其应用；模块六单片机C语言程序设计包含两个课题：C51程序设计基础、C51简单程序设计；模块七单片机系统扩展包含五个课题：并行扩展、串行扩展、LCD液晶显示应用电路设计、基于I2C总线的E2PROM电路设计、基于SPI接口的D/A转换电路设计。

教学内容组织特色 将 Wave、Keil、Proteus、Protel软件、仿真器和编程器应用贯穿整个教学活动中；将指令融入程序设计中讲解；设置多个系统化的单项及综合应用训练项目；有完整的电路原理图、仿真电路图、源程序清单、参考印制电路板。

通过模块学习、技能递进训练，学生可掌握单片机硬件设计和程序设计的相关知识，熟悉单片机应用系统的组成和开发方法，懂得单片机系统调试与维护技术，并在实际制作的基础上，了解单片机控制的电子产品生产工艺和生产管理方法。在“教学做”一体的教学过程中，通过分组实施，提高学生的沟通能力、团队合作及协调能力，培养严谨的逻辑思维能力、缜密的工作方式和强烈的责任意识。

采用适用单片机课程的教学方法，达到更理想的教学效果

依据教学内容的组织，在单片机课程教学中，主要采用三种教学方法：任务驱动教学法、项目教学法、工作过程导向教学法。根据不同内容选择相应合适的教学方法，不能机械地采用某种单一教学方法。

任务驱动教学法 适合非项目的知识和技能点教学。任务目标：提出本次课要解决的一个具体的工作任务；任务分析：分析解决本任务的方法及步骤；相关知识：讲解实现本任务所必需的知识。任务实施：本任务实现的过程及结果。

项目教学法 适合单项项目教学。项目引入：提出一个具体要实现的工程应用项目；相关知识：讲解项目设计所必需的知识；项目实施：讲解项目实施的步骤及结果；知识拓展：讲解项目拓展应用知识。

工作过程导向教学法 适合综合项目教学。明确任务：明确本次设计的任务目标；制定计划：通过自主学习制定本次设计的不同设计方案；做出决定：选择一个最适合自己的设计方案；实施计划：完成本次设计的步骤及结果；检查控制：检查是否符合本设计提出的各项设计任务要求；评定反馈：对完成的设计进行综合评价，并给出评定意见。

设置项目开发课题，锻炼学生项目开发设计应用能力

通过单片机系统项目开发，检验学生单片机应用技术的应用能力，以及团队协作能力、沟通及计划组织能力，突出学生创新能力和实践能力培养，从而提升学生职业能力和就业质量。

项目开发课题 城市交道口交通灯控制系统，交道口模型如图3所示。

图3 交道口模型图

任务 设计并制作一个城市交道口交通灯控制系统。

项目开发时间与方式 采取团队方式进行，每组由3名学生组成，其中组长1名，并可配1名指导教师。项目开发时间一个月，以完成的质量与速度作为评定标准。

要求 第一，基本要求。（1）在1m2左右木板上制作交道口模型，安装交通灯。交道口模型如图3所示。（2）交通灯控制规则。每个街口有左拐、右拐、直行及行人四种指示灯。每个灯有红、绿两种颜色。自行车与汽车共用左拐、右拐和直行灯。共有四种通行方式：一是车辆南北直行、各路右拐，南北向行人通行。南北向通行时间为1分钟，各路右拐比直行滞后10秒钟开放。二是南北向左拐、各路右拐，行人禁行。通行时间为1分钟。三是东西向直行、各路右拐，东西向行人通行。东西向通行时间为1分钟，各路右拐比直行滞后10秒钟开放。四是东西向左拐、各路右拐。行人禁行。通行时间为1分钟。在通行结束前10秒钟，绿灯闪烁直至结束。第二，发挥部分。（1）有倒计时时间显示。（2）若交道口出现紧急情况，交警可将系统设置成手动：全路口车辆禁行、行人通行。紧急情况结束后再转成自动状态。（3）当有119、120等特种车辆通过时，系统自动转为特种车放行、其他车辆禁止状态。特种车辆通过15秒钟后，系统自动恢复，用模型车演示。

评分标准 基本要求：60分；发挥部分：20分；设计报告：20分。

改变课程考核评价体制，突出自主项目开发的重要性

按以往，这门课程结束后，参加学校组织的期末笔试，只要考试及格，该门课程就算考核通过。这样做有诸多不利，学生为了应付考试，只顾背指令、背程序，而忽视了单片机是一门实践性的课程，不注重实际操作，结果导致许多卷面成绩非常优秀的学生，连一个流水灯实验都不能完成。为此，学校应打破传统的笔试考核模式，学生仍然要参加期末考试，但是期末卷面成绩在期末总评成绩中所占的比重要大幅下降：期末卷面成绩占30%，平时作业占30%，自主项目开发设计占40%。这样，可利用考核评价体制，激发学生单片机的项目开发热情，加强自身实践动手能力培养。这也更为符合高级技工学校的学情，为日后学生应用单片机知识解决工作实际问题打下良好的基础。

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