项目教学法在单片机教学中的应用

许燕萍　刘一鸣

江苏农林职业技术学院



项目教学法在单片机教学中的应用

许燕萍刘一鸣

江苏农林职业技术学院

文章针对单片机课程教学现状，提出了项目教学法及其在单片机课程中的应用，并结合实例介绍了项目教学法的实施过程及取得的成效。

单片机 Proteus软件 项目教学

单片机课程是高等院校电类专业的一门专业技术课，包括两方面的内容：单片机的原理与单片机的应用，这门课程对于学生专业技能的培养起着非常重要的作用，该课程理论性和实践性结合较紧密，涉及的知识点多、难度大，如果没有大量的实践操作是不能学好这门课的，特别是对于专科学校的学生来说，学习单片机感到很困难，难以理解，更加谈不上运用。

1　单片机课程教学现状

单片机课程涉及模拟电路、数字电路、程序设计、计算机等多门课程内容，硬件和软件都要求掌握，硬件电路除了要了解单片机内部结构，还要掌握与单片机接口的各种芯片及元器件；软件编程则需要学生掌握编程语言，这相比于其他课程难度较大。现阶段，在具体的教学过程中，多采用灌输式教学为主，理论课教学以老师讲、学生听为主要形式；实验课教学是老师讲完实验方法，学生按步骤操作。在刚开始的学习中，学生就普遍感到难学，不容易理解，产生畏难情绪进而放弃学习，这样导致教学效果及教学有效性差。总结分析原因如下：

（1）教师在课堂上按照教材的章节顺序来授课，各知识点之间没能有机地联系起来，不能形成系统的概念，在刚开始介绍单片机的硬件结构时，因为单片机内部看不见摸不着，很难记忆与理解，学生就会觉得枯燥无味，继而失去了学习兴趣。

（2）学生听得多做得少，动手机会少，所以即便理论考试成绩不错，但是要让学生实际动手完成一个具体项目的设计，很多学生会无从下手。

（3）实验以验证性的小实验为主，脱离了实际的应用，没能和实际产品联系起来，无法清楚了解单片机在一个控制系统中所起的作用。（4）教师队伍年轻化，有些教师是直接从学校到学校，接触实际工程项目的机会少，虽然理论知识掌握很好，但是教学过程中，理论联系实际的能力一般，难以调动学生的学习积极性。

正是由于这些原因，本来实际操作性很强且很有意思的课程，学生却对它望而却步，没有学到什么技能，当然也不能满足企业的实际人才需求，因此，将项目教学法引入了单片机教学。

2　单片机项目教学法

2.1单片机教学“项目”的形成

通过对企业进行调研，了解相关企业对单片机技术人才的需求状况，企业专家和教师经过座谈、讨论共同确定课程的课程标准及面向的工作岗位，将本门课程相关的知识点进行梳理、整合、教学内容形成若干个教学项目，把每一个教学项目分解为若干个学习性工作任务，最后形成以项目为导向、以任务为驱动、将理论知识传授与能力培养融为一体的教学内容。用具体工作任务来引领理论，使理论从属于技能培养。教会学生如何完成具体的工作任务，关注学生学习结束之后能做什么，而不是知道什么，知识与技能的学习结合具体工作任务的完成过程来进行。

课前把项目设计任务书给学生，让学生根据任务书搜集资料，分析具体需要哪些接口芯片与元器件，初步了解新接触到的元器件，又需要什么样的软件开发平台等，对具体任务有个初步的认识。课上首先提出项目具体任务及目标，接着分析如何完成本次任务，分析过程中可以设计一些开放性问题，让学生主动思考，然后对完成本次任务需要用到的知识点进行讲解。之后，学生分组讨论出具体的实施方案后学生动手实践，包括硬件电路设计、软件设计、软硬件联调。在学生实践过程中，教师巡视并指导。最后进行成果展示与交流、项目考核与总结。

在这一过程中，以学生为中心，以真实项目为载体，引导学生边做边学，在实践中学习，让学生学会思考，学会发现问题、解决问题，锻炼动手能力，也提高了学习的积极性。动手环节除了采用Proteus软件和Keil软件相结合的仿真方式外，让学生充分利用实验室已有的硬件条件来制作并调试实际的电路。

3　项目教学实例

现就项目四中的一个子任务：“数字电压表设计与实现”讨论单片机项目教学的具体实施过程。

（1）设计目标。以多媒体或者实物作品的形式展示设计目标，学生有感官认识，并能够产生兴趣。本任务目标：使用AT89C51单片机，采用动态显示的方式，把8通道模数转换器ADC0808采样的电压值的大小经单片机处理后由数码管显示出来，量程为0～5V，精度能显示小数点后两位。

（2）方法分析和相关知识点讲解。此项目中涉及到了模数转换、显示接口，教师可以引导学生构思实现方法，比如显示是使用数码管还是LCD等，然后教师讲解模数转换芯片ADC0808的内部逻辑结构、信号引脚以及与单片机接口，以及在完成过程中的一些注意事项。

（3）学生分组讨论实施方案。把学生进行分组，可以2～3人一组，讨论实施具体方案，得出各小组的设计方案。

（4）硬件设计。根据项目设计目标与设计方案在Proteus界面工作区中画出电路图。各小组方案不一样，硬件设计图有一些差别。

（5）软件设计。将通过调试的程序加载到Proteus仿真电路的电路中，联合调试。仿真调试通过后，学生在A ltium Designer软件中绘制原理图并设计PCB，制作实际产品，在实际硬件电路的制作与调试过程中既加深了对元器件的认识，又锻炼了学生使用仪器仪表的方法的技能。比如如何用万用表区分数码管是共阴极还是共阳极。

（6）测试与评价。项目完成后，检查项目的完成情况，展示学生的成果，学生与学生之间，学生与老师之间交流心得体会及经验。最后教师总结并评价。在项目完成后，学生以项目组为单位，完成资料的编写与整理工作。其中包括相关软件和硬件的使用，比如Keil软件、Proteus软件、A1tium Designer等软件的使用；万用表、示波器等常用仪器仪表的使用；要求学生做PPT进行汇报。这些工作的完成，可以加深项目设计的理解，还能提高文字排版、语言表达能力。

4　教学体会及效果

采用项目教学法进行单片机课程教学，激发了学生学习的主动性和兴趣，学生的自学能力及钻研能力也得到了提高，锻炼了实际工作能力，能较好地适应企业需求。我校学生在2013年中国机器人大赛中获一等奖一组、二等奖一组，在2014中国机器人大赛中获一等奖一组、二等奖二组、三等奖二组。

5　结语

以项目为载体的教学设计，引导学生在做中学、学中做，在完成具体工作任务的过程中完成对单片机知识点的学习，提升了学生的实践动手能力，提高了课程的教学质量。

［1］柯妍，胡宏铎，陈兰丽.高职单片机课程项目化教学改革实践［J］.科教研究，2012（7）：39.

［2］刘志先.单片机课程教学改革探讨［J］.钦州学院学报，2012，27（3）：22—24.

［3］刘晓莉，张燕玲.高职教育单片机技术课程教学改革与实践［J］.教育与职业，2012（12）：134—135.