项目教学法在单片机教学中的应用

赵建敏 李琦 陈波

摘 要：项目教学法以项目为驱动，以实践为中心，围绕实际问题开展教学活动。单片机原理及应用课程知识点多、应用性强，而传统教学模式以课堂理论教学为主，实践应用训练薄弱。为解决这一问题，该文在分析项目教学法和单片机课程特点的基础上，对项目教学法在该课程的应用进行了研究。此外，结合教学内容要求、嵌入式工程设计和相关的专业应用背景，本文设计了相应的项目案例，给出了项目实例在教学活动中的具体实施方法和考核标准，经过教学实践，取得了较好的效果。

关键词：项目教学 教学方法 单片机 嵌入式设计

中图分类号：G718.5 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）01（a）-0098-02

单片机在工业自动化以及消费类电子产品中得到了广泛应用，由于该课程知识点分散、实践性强，在教学活动中，学生感到学习难度大，不容易掌握。本文基于上述情况，分析了传统教学模式存在的问题，研究了项目教学法在该课程中的应用，并探索了该教学模式的实施方法。

1 传统教学模式分析

传统教学模式是以課堂为中心、以教材为中心、以教师为中心，教师作为主要驱动力，根据大纲安排理论知识讲授、实验、结课考试，对于单片机原理及应用这种实践性较强的课程，存在如下问题：

第一，课堂教学以单片机及外围接口的原理为核心，知识点分散、抽象，学生感觉枯燥，学习热情和主动性减弱，影响理论学习。

第二，实验和实践教学中，为配合理论教学进度，设置的实验课分散，任务单一，学生按部就班的按照指导手册完成实验，难以形成较为完整的单片机应用系统的开发思路，无法建立单片机系统设计的概念。

第三，理论学习和实践脱节。在课程设置方面，课堂教学学时占用较大比重，作为应用性很强的课程，学生利用单片机解决实际应用问题的能力得不到有效培养。造成“会考试不会设计，懂原理不会应用”问题，无法把单片机实践课变成促进专业学习的实用工具。

第四，实验中采用标准化试验箱，学生只需要完成简单的连线就完成硬件连接，不能很好地使学生掌握电路板制作方法和技能，不符合单片机研发流程，与实际脱离严重。

由此可见，传统教学模式不适应微型计算机原理及应用课程的教学，必须尝试新的模式和方法，本文把项目教学法引入该课程教学，给出了相应的实施方法，并在教学中予以应用，起到显著效果。

2 项目教学法的特点

美国项目管理专家约翰·宾认为，“项目是要在一定时间里，在预算规定范围内需达到预定质量水平的一项一次性任务”[1]。项目教学法，将理论教学融入到实践项目当中，为学生安排特定项目，组织学生参加项目设计、实施，并开展项目验收，给出评定。具有如下特点：

首先，理论教学和实践教学相融合，理论学习以实践为目的，大大增强学生学习的主动性和创造性。教师通过让学生独立完成教学内容设计到多个具体项目来掌握教学内容。在整个过程中，学生带着问题学习理论，在实践中应用理论，着重培养其解决实际问题的能力。

其次，项目教学法是一种研究性学习方法，以学生的自主性和探索性为学习基础。项目实施过程中，学生以个人或小组合作的方法进行项目设计，通过亲身实践获得直接经验。在项目设计中，培养学生的科学精神和科学态度，掌握科学研究的普遍方法。

总之，在项目教学法实施过程中，教师的教学与学生的学习都是围绕着一个目标、几项任务来完成的，该方法有助于培养学生的自学能力和独立分析问题、解决问题的能力。

单片机原理和应用是一门实践性较强的课程，将以学生为中心、实践为主线的项目教学法应用于该课程中[2]。有如下特点：

第一，改变传统教学的先讲理论，后做实验的模式，把单片机理论知识合理的分解到项目中，将理论教案变为项目教案，项目要求中不仅提出功能需求，而且配合教学要求，将知识点的学习和训练很好的融入到项目中，根据理论授课要求合理编排项目，将项目分解为小案例，让学生在案例教学中，边实践边学习，在实践中根据需求学习理论，并马上转为实践。

第二，项目设置灵活且能与时俱进，不脱离实际。项目设置把握如下要点：①结合工程实际；②结合理论内容；③结合区内外大学生科技创新活动背景；④融入功能分析、资源分配、仿真、硬件、软件设计及调试完整开发流程。

第三，将传统的先学习知识后解决问题改成先给出问题再解决问题的过程，完成知识点学习。由于本门课程较强的实践性和技术性，先给问题，边解决问题边深入学习的方式尤为适用。在嵌入式系统开发过程中，开发人员也是在系统需求的约束下，采用不断遇到问题解决问题的方法，完成项目要求，并提高技术水平。项目教学法正是在教师的指导下，培养学生不断解决新问题的能力。

第四，嵌入式系统研发一般按照项目需求、功能分析、资源分配、原理设计、仿真调试、硬件设计、软件设计、现场调试的流程进行，而传统教学中原理图绘制、编程、proteus仿真、电路板制作、调试等的教学内容各自独立，学生缺乏系统设计的概念和思路。在该教学法中，将实际研发流程融入到的每个项目中，每个项目中都系统地锻炼学生的各项相关能力，让学生掌握嵌入式系统设计的完整流程和所用到的相关技术，为学生今后的深造和实际工程开发打下坚实基础。

3 项目教学法的实施

结合单片机原理及应用的课程特点，本文在项目教学法的实施中，将理论知识点分散融入到项目中，把完整项目分解为若干案例，采用先提出问题、再解决问题的教学方法，激发学生的求知欲望，化被动填鸭式学习为主动探索式学习。实施方案如图1所示。

首先，结合工程实际将理论知识点分散在项目中，本文共开设5个项目，项目名称和包含的知识点如表1所示。

第二，项目中根据子功能开设子案例，课堂讲授以子案例为线索，将相关知识点贯穿其中，学生在单一功能的子案例学习的基础上，独立完成完整项目的设计和开发。以单片机的定时器及IO口应用教学为例，本文开设电子闹钟项目，将项目需求布置给学生。之后将此项目分解为三个案例，及定时器案例、键盘案例和LED显示案例。教师以案例讲授为手段，将定时器、IO口及键盘操作、LED静态和动态显示的理论知识融入其中。案例讲解完毕后，将学生分组，各组学生参照案例内容，将多个单一功能的案例组合，独立完成电子闹钟项目的开发。

第三，在项目实施中，融入项目进度安排、硬件原理图制作、编程、proteus仿真、电路板制板、调试等教学内容。让学生在实践中掌握理论，在动手中将空洞的理论转化为看得见的功能，解决传统教学的不足。在这个过程中，教师按进度定时检查学生的设计进度[3]，给出平时成绩。

第四，项目验收时，采取小组互评和答辩的方式[4]。小组互评中，学生相互打分，之后参加验收答辩。答辩中，学生演示设计的功能，并且按照老师随机提出的功能要求做现场调试，教师根据学生的答辩情况和现场的调试效果给出答辩成绩。最后根据进度检查成绩：学生小组互评分：答辩成绩为4：3：3的比例给出总成绩，有效地检查学生的掌握情况。

4 结语

经过多个专业的教学实践，该方法效果显著。学生在课程设计、毕业设计中，单片机的应用较为熟练。在各种竞赛中，比如自治区挑战杯、国家挑战杯、Inter杯大学生电子设计竞赛等，学生利用单片机解决了相关控制问题，还获得了很多奖项。此外，在就业统计中，嵌入式行业的就业人数较往年占更大比重。

参考文献

[1] 邓静.项目教学法在计算机课程教学中的应用[J].中国成人教育，2010（9）

[2] 倪志莲.单片机课程的实验教学改革[J].实验室研究与探索，2006，25（7）：843-844.

[3] 王晓霞.项目教学法在高校计算机教学中的应用——与学年设计相结合[J].计算机教育，2010（10）：43-46.

[4] 刘高锁.项目教学法在单片机应用技术课程中的教学实践[J].中国职业技术教育，2007（25）：42-43.