项目教学法在单片机课程中的应用研究

邱文军

【摘要】项目教学法是应对实践性强的课程行之有效的方法之一。本文尝试在《单片机应用技术》课程教学中采用理论与实践相结合，注重培养学生动手能力的项目教学法。实践证明：项目教学法对调动学生学习兴趣，提高学生动手能力起到了积极的作用，说明此项目教学法具有一定的时效性。

【关键词】项目教学法；单片机；课程

随着社会的进步和科技的发展，依靠传统的教学方法已不能满足现代职业教育对职业能力培养的要求。因此，近二十年来，许多国家根据各自的情况和不同的要求，创造并系统开发了一些适应社会、技术和生产发展要求的新的职业教育教学法或教学模式，特别是德国以培养关键能力为核心的行为引导型教学模式，使职业教育引入一种新的概念。新的教学模式，将对职业教育的发展产生极为深刻而广泛的影响。

一、什么叫项目教学法

单片机课程是一门实践性很强的专业课程。大多数学生在学习单片机时都是第一次接触到各种元器件，对其没有很深的感性认识，学习的时候常常束手无策。传统的教学法是教师在课堂上按照课本上的章节讲解理论知识，然后在实验室进行若干验证性的实验对理论知识加以巩固。这种形式的弊病是容易造成理论和实践的分离，在课堂上学生对于许多抽象的概念只能机械的记忆和理解；在实验室里，面对实验箱上现成的硬件原理图，只能进行验证性的实验，思维也被固定在一个模式下，毫无创造性可言。虽说可以对程序进行简单的改写，但是学生对于硬件系统是非常模糊和不清楚的，所以对锻炼学生的程序编写能力作用也十分有限。

为了解决传统教学法存在的问题，更好的将理论和实践相结合，提高学生的动手能力和创新能力，我们采用了“在学中做、在做中学”的以项目为导向的教学法。项目教学法作为让学生在教师指导下通过完成一个完整的“工作项目”而进行学习的教学方法，它将传统的学科体系中的知识内容转化为若干个“教学项目”，围绕着项目组织而开展教学，使学生直接全程参与，体验、感悟、论证、探究。是师生通过共同实施一个完整的“项目”工作来进行教学活动。学生在教师的主持下以小组合作工作形式，自行组织完成项目。

二、項目教学法在单片机课程中的教学设计

单片机课程教学在教学内容组织与安排上遵循了学生职业能力培养循序渐进的基本规律，基于典型工作任务确定相应学习领域与学习项目（教学内容），依据项目教学法组织教学。项目内容的难度是逐渐加深，不断在“做中学，学中做”，教学内容以电子产品生产及制造的过程为依据，经过将实际内容的提炼、整合，并进行必要补充和标准化。按照“认识-实践-再认识-再实践”的指导思想，在教学设计中，我们打破原有的按照硬件结构，指令，汇编程序这种顺序所编排的知识体系，将各部分知识重新编排组合，以项目设计为主线，以课堂理论讲解为辅线，重新整合知识点，在学生完成项目的过程中，传授给学生相关的理论知识和操作技能，通过系列的项目设计来完成整个教学过程。具体的教学设计如下：

（一）项目编排。好的学习项目，首先应能激发学生的学习兴趣，引发其思考，使学生产生一种解决问题的愿望，所以项目设计、编排至关重要。在课程教学过程中尽量选择一些贴近生活、实用性强的项目，如：报警器的小制作和00～59计时器的制作，等项目。促使学生把学到的知识技能应用到日常的学习和实际生活，甚至社会生产中去。

（二）课堂教学。在课堂教学上，围绕项目所涉及到的知识点加以剖析和讲解，对其中较为典型硬件知识，如：数码管与单片机的电路，矩阵键盘的工作原理等，以及软件知识，如：延时程序，查表程序，显示程序等使用频率较高的程序，让学生熟练掌握，为下一步的动手实践打下良好的理论基础。同时，我们利用课堂时间来集中解决前一个项目留下的疑难问题，力争每进行一个项目，就搞懂一个项目，就掌握一个项目。

（三）项目实施。学生掌握该项目的理论知识后，按小组分配材料，开展小组交流、讨论，组员的分工与协助，在教师的指导下根据项目要求进行电路的焊接及程序的调试。

（四）项目总结。在完成项目后，对项目中所学到的知识和遇到的问题进行归纳总结，并完成报告。

三、项目实施

下面通过一个工作项目的实现来说明项目教学具体实施。

项目名称：模拟开关灯

（一）学习目标

·进一步掌握单片机P0～P3口的输入输出含义。

·重点学习单片机指令JB、JNB、JC、JNC、JBC的用法。

·理解多路开关控制的基本方法。

（二）技能训练目标

·会读、写JB、JNB、JC、JNC、JBC指令。

·会读、写多路开关控制程序。

（三）项目任务分析

通过开关K1（接在P3.0端口上）控制发光二极管L1（接在单片机P1.0端口上）的开关状态。如果K1合上，L1亮，K1打开，L1熄灭。

（四）操作步骤

第一步：选好硬件并在电路板上将它们焊接好。

第二步：将焊好的电路板通过下载线与电脑连接好。

第三步：检测焊好的电路板是否有短路等问题。

第四步：待检测无误后，运行Keil软件，新建工程项目，进行工程项目设置。

第五步：编写程序。

第六步：编译、连接、调试与运行，并观察实际结果。

（五）技能检测

任务一：用P3.7接开关控制P1.5所接发光二极管的亮灭。

任务二：用JNB指令重新编写完成示范性任务。

任务三：根据“多路开关控制”任务流程图编写程序并进行调试验证。

（六）课后思考

·本项目新学了那些指令？其功能和用法是怎样的？

·什么是累加器A，程序状态字寄存器PSW和进位标志位C？

（七）拓展閱读

按键防抖的原理

四、教学设计的改进

在学生完成《单片机应用技术》课程后，我们对学生进行了调查，发现这种教学方法受到了学生的普遍欢迎，同学们发现以前觉得很神秘的东西，如夜晚的闪烁的霓虹灯，街上的广告牌等，现在能通过学习也能自己设计和制作出来，学生的学习积极性和学习成绩相比传统教学有了很大的提高。

虽然此教学法取得了初步的效果，但因为实施时间较短，教学经验欠缺，难免存在一些不足之处。如：①项目教学法中理论与实践比重未分配好，导致学生动脑思考，动手实践的部分较少；②项目涉及到的知识点比较零散，学生看到的只是点和线，未形成全面的系统；③在项目实施中，虽然学生都能够参与到项目设计中去，但对单片机的开发流程仍不清楚。

为改善以上不足，我们将对教学设计做如下改进：①在本课程开始，就让学生明白这个学期的任务就是通过一个个产品的开发、设计、制作的过程来学习单片机课程。②选择难度适中的项目，并对项目进行合理的编排，做到各项目之间能够有效的联接，并能让学生系统的、全面掌握单片机的知识。③严格按照单片的开发流程来完成整个项目的设计。为此，我们将对教学设计调整如下：

（一）课堂教学

根据本课程的特点，授课教师注重将本课程的传统教学模式（模型加挂图）与现代教育技术（多媒体课件）相结合，在教学方法上突出启发式、讨论式、师生互动式等形式，使课堂气氛生动活泼，针对不同的内容采用不同的教学方法，激发学生的学习兴趣，促进学生积极思考。根据学生知识结构的特点，在课堂上注重处理好难点与重点、概念与应用的关系，做到精讲多练、边讲边练、讲练结合。以“必需、够用”为度，选择具有实用性、趣味性、直观性的教学项目，这样有利于激发学生的创新思维，更有利于学生的专业课学习。

（二）项目实施

1、产品设计思想及功能分析。根据在课堂上掌握的理论知识来提出实现该产品功能的具体方法，

2、收集整理与产品相关的信息。本环节主要任务是培养

学生查找资料的能力。在掌握一定理论的基础上，要求学生通过多种途径（图书馆、网络等）寻求相关的技术资料，并进行整理，不理解的内容可在课堂上进行讨论，变被动学习为主动学习。

3、产品的原理图和硬件设计。其实任何一个产品的设计都是从原理图的设计开始，在原理图的设计过程中，要求学生对前面所学知识灵活应用，如模拟电路，数字电路，protel。在这个过程中，要以学生自主设计为主，对于任何一个问题，教师都不轻易给出答案。小组之间展开讨论，教师应对讨论过程进行必要的指导，在讨论的过程中让学生充分了解实现产品某种功能的多种电路的原理和区别，最后确定最优的技术方案。

4、PCB板的制作。PCB板的设计师产品设计的重要一步。PCB板应有合理的元器件布线、布局及各种抗干扰措施。PCB板的设计能力是一个产品开发人员的基本技能之一，也是企业十分注重的能力。

5、电路的调试。验证原理图及PCB板正确性的唯一办法就是通过电路调试。调试的过程是检测设计是否可行的过程，也是把理论知识转化为实际产品的过程。在电路调试的过程中，能发挥学生的主观能动性，加强对理论知识的理解，同时也能掌握常用仪器仪表的使用，如：万用表，电烙铁，示波器等，培养学生分析问题解决问题的能力。

6、系统软件的设计。以单片机为核心的产品设计，包括硬件电路和软件的设计，因此软件在产品设计中占据十分重要的地位。编写程序的目的是为了实现产品的具体功能，故在编写程序之前应该让学生充分了解该程序是为了实现什么功能，然后画出程序流程图，再分别写出每个模块的程序。在完成程序后对程序进行调试，以达到产品预期的效果。

7、项目总结。在完成以上的工作后，整个项目的设计及制作基本完成，教师安排分小组讨论在项目实施过程中所学到的知识，在项目中所遇到的问题，或项目有待改进创新的地方提出自己的见解进行总结并形成文字归档。

五、结束语

综上所述，针对于单片机这种侧重实践应用的课程，如果采用传统集中式理论授课方式，将无法将理论与实践紧密结合，不利于激发学生的学习兴趣，也较难提高学生设计开发的技术能力，不符合高职教育以就业为导向的培养目标。采用项目式教学可以在项目的实现过程中进行模块化的理论教学，将抽象的理论寓于浅显的实践中，使得理论教学与实践教学有机地结合在一起，调动学生学习的主观能动性，培养他们的创新意识，有利于培养学生扎实的理论基础和较强的动手能力。

参考文献：

[1]孙飞.浅谈项目教学在单片机综合应用课程中的应用[J].常州信息职业技术学院学报.2009（4）

[2]夏建平.浅谈项目教学法及其在单片机教学中的运用[J].职业.2009（32）

[3]刘力.基于工作过程的单片机课程改革研究[J].电大理工.2012（01）