项目式教学法在微控制器应用综合实验教学中的应用

陈剑雪+王娆芬

摘要：在微控制器应用综合实验教学中引入项目教学法，学生分组完成项目任务，可以培养学生的创新能力、团队协作能力和解决实际问题的能力。学生作为教学活动的主体，能激发学生的学习兴趣，极大地提高了教学效果。

关键词：项目教学法；微控制器应用综合实验

1. 概述

微控制器应用综合实验是本校自动化专业的一门主要实践类课程。它的任務是培养学生对现代电子控制技术的认识，使学生掌握微控制器、常用电子元件的原理和结构，学会使用Altium Designer软件进行常见控制系统电路的原理图设计、PCB设计和电路板制作。

在“微控制器应用综合实验”这门课程中，所涉及的电子元器件较多，电路的设计和制作步骤较为复杂，涉及的知识面较广，学生在学习过程中会遇到一些困难，有些学生还会在学习过程中还会觉得枯燥乏味，在教学过程中引入项目教学法，可以激发学生的学习兴趣，从而取得较好的教学效果。用工程实践项目进行新知识的引入，激发学生的学习动力，每个项目组在教师的引导下主动思考，自主进行电路图的设计和绘制，以及印刷电路板的设计，使得学生在项目自主完成的过程中切实地掌握控制系统的电子元件和电路设计理论知识，提高实践动手能力。

2. 项目教学法的实施

项目教学法中，项目的设计需要将大量的知识与技能有机地串接起来，设计的项目应该具有一定的实用性、综合性、典型性、覆盖性和挑战性，对此我们综合学科知识，以行动为导向，以学生的能力培养为本位，设计了应用型较强的项目，如温度检测系统原理图及PCB板设计，智能家居控制系统原理图及PCB板设计等。学生分小组协作共同完成多个项目，每个项目都有一个项目负责人，在不同的项目中小组成员轮换角色。因为对涉及知识面较广、难度较大的项目，学生分组合作完成，可以更好地发挥各自的特长，知识的互补性可以使项目组更好地解决项目过程遇到的困难。

1）温度检测系统原理图及PCB板设计

单片机对温度进行检测和控制是工业生产中经常会遇到的问题。采用单片机来对温度进行检测和控制，不仅具有检测和控制方便、灵活性等优点，而且可以大大提高温度检测和控制的准确性。设计时，将温度检测系统分为电源模块、显示模块、温度传感器模块和单片机模块，并要求学生将温度检测系统原理图设计为层次结构，包括顶层原理图设计和底层原理图设计。温度检测系统的顶层原理图如图1所示。

在参考原理图中，选用了PIC167C2单片机、串型温度传感器TCN75和DMC-50488N LCD显示器。在完成该项目的过程中，学生熟悉了原理图中元器件和元器件封装的制作方法、原理图的设计方法、PCB中元件的布局和布线方法等。

2）智能家居控制系统原理图及PCB板设计

智能家居控制系统通过家居智能管理系统的设备来实现家庭安全、舒适、信息交互与通信的能力。智能家居控制系统通过传感器采集温度、光线、烟雾浓度等数据，在单片机中进行信息的读取和处理，做出相应的操作。设计时，将智能家居控制系统分为单片机最小系统模块、光电感应模块、显示模块、温湿度模块、烟雾测试模块、电机驱动模块、时钟模块、报警电路模块等。要求学生分组进行各模块的电路设计，然后设计总系统的PCB板。

在参考原理图中，选用了STC89C52RC单片机 STC89C 52RC、DHT11温湿度传感器、MQ-2烟雾传感器、LCD1602液晶显示器、LM298电机驱动模块等。在项目完成的过程中，学生进一步熟悉了原理图和PCB板的设计方法。

3. 结论

项目式教学法以学生为中心，充分调动学生的思维，让学生在学习过程中发现问题、思考问题和解决问题。在“微控制器应用综合实验”这门课中，应用项目式教学法，可以提高学生的学习兴趣，能更好地培养学生的实际操作技能和团队合作精神。

参考文献

[1]陈瑞森. 基于课程体系的项目教学探索—以应用电子专业为例[J]. 高职教育与研究， 2014（5）： 47-49.

[2]黄书童， 王伟. 项目教学法在“电子电路设计与制作”教学中的探索与实践[J].教育观察， 2015， 4（29）： 98-99.

基金项目：上海工程技术大学微控制器应用综合实验建设项目（p201602001）