项目法在《单片机原理及应用》课程教学中的应用

魏东旭 冯小勤

摘 要：随着电子、计算机等智能技术的飞速发展，单片机技术的应用已日渐广泛。传统单片机课程的教学基本按照传统的方法进行相关理论的教学，学生缺乏学习兴趣，教学效果较差。而单片机是一门非常注重实践的课程，传统的教学方法不能锻炼学生的实践能力。通过项目教学法的实施，将单片机的基础知识融入相关的项目，极大地提高了学生的学习兴趣，提高了教学的质量，更好地培养了学生的实践能力和职业能力。

关键词：项目法；单片机；教学改革

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2018）13-0104-03

Abstract： With the rapid development of intelligent technology such as electronics and computers， the application of single chip technology has been increasingly widespread. The traditional teaching of the single chip computer course is based on the traditional methods， caused the students lack interest in learning and the teaching effect is poor. The single chip computer is a very practical course， and the traditional teaching method can not exercise students' practical ability. Through the implementation of project teaching method， integrating basic knowledge of MCU into related projects greatly improves students' interest in learning， it greatly improved the students' interest in learning， improved the quality of teaching， and better cultivated the students' practical ability and professional ability.

Keywords： project method； single chip microcomputer； teaching reform

近些年来，学习方式的创新和改革已经成为世界各国教学改革研究的重点内容。以美国为首的西方各国，倡导“设计学习”、“探究学习”，充分调动学生的学习主动性；亚洲的日本主导“综合学习”，提高学生学习的能力和效率；我国的台湾推崇“激发式主动探究”，以此来提高学生学习的质量；我国内地目前主要贯彻教师教学方式和学生学习方式的转变，由要求学生学习转变为学生主动探究学习，构建多种教育教学体系，激发学生学习兴趣，提高教学质量。

2003年，德国职教所提出了项目教学法，此教学法以行动为导向，以完成项目为目标，以学习知识为出发点。教学过程中，教师把所要学习的内容分解为若干个具体的工程项目，制定具体教学方案，实施相关课程的教学。教学过程中，要求学生按照各个项目制定相關设计方案，并进行相关探讨。项目实施中，教师将进行项目相关知识点的讲解，最后学生自行完成项目。这样的教学过程，不仅仅传授了学生相关课程的知识，还培养了他们的操作技能，锻炼了他们的职业能力。项目法教学在高等教育中，尤其是工科相关专业的教学中，有着独特的优势，利于学生各项综合能力的培养，应该得到大力的推广。

一、单片机传统教学方法

单片机自从问世以来，由于其功能强、可靠性高、体积小、价格低等优势，已经被广泛应该用于工业生产的各个领域，成为我们身边相关产品必不可少的一个重要核心部件。单片机课程也已经成为全球高校工科专业的一门必修课程，是一门面向应用的、具有很强实践性与综合性的课程，它是建立在《微机原理与接口技术》、《模拟电路》、《数字电路》和《汇编语言》这些课程基础之上的。课程教学要以培养学生的实践能力和综合应用能力为依据，根据课程的教学目标，制定具体教学方案并进行实施，形成以培养学生专业能力、方法能力、社会能力的课程结构。

传统的单片机教学一般首先介绍单片机的基础知识、单片机的组成结构、单片机的指令系统以及汇编语言程序设计，然后依据前序基础知识进行单片机中断系统、定时系统、存储器扩展、单片机的I/O口扩展、单片机的A/D、D/A转换等的讲解。讲授内容理论性较强，而且教师在教学过程中，大都采用传统灌输式教学，将一个个知识点逐个的灌输给学生。由于单片机课程相关知识点的延续性不是很强，相关知识点之间的关系不是很密切，教学的过程就变成了枯燥无味的单片机组成的陈述，学生缺乏学习兴趣，学习效果差。而且单片机是一门非常注重实践的课程，是大学课程中非常接近生产实践的一门课程，传统的理论讲授根本不能满足教学的需求，不能达成这门课程真正的教学目标。

二、项目教学法

项目教学法是一种新的教育理念，以学生为主导，教师进行辅助规划，师生共同完成一个个工程项目的教学活动。在这里，项目是指以实际生产生活中一个个具有实际应用价值的产品或系统研发任务，它必须满足以下条件：

1. 项目的实施过程，必须能够包含一定的课程教学内容；

2. 项目必须具有一定的工程应用价值；

3. 能够将相关课程的理论知识和实际生产应用技能相结合；

4. 和目前相关产品的生产设计过程有比较大的相关性；

5. 项目具体实施计划必须由学生制定，由学生自行组织、安排；

6. 项目的实施必须有明确的可考察的成果；

7. 项目必须具有一定的难度和工作量，要求学生运用新学习的知识去解决新的实际问题；

8. 每个项目结束时，学生进行项目相关工作的总结汇报，师生共同评价项目成果。

在项目法教学实施的过程中，不断的学习成为学生必须一直参与的实践活动。教学注重的不是最终的考试分数，而是课程中各个项目完成的过程。通过项目法教学，可以促使每个学生在项目实施过程中理解课程的要求，掌握课程的知识体系，锻炼专业的职业技能，体验创新的艰辛与乐趣，更好的培养学生分析实际问题和解决实际问题的能力。

另外，在《单片机原理及应用》课程中，通过应该于实践的相关项目的融入，可以摆脱枯燥无味的纯理论教学，可以更好的提高学生学习的积极性和主动性，提高教学的质量，提高学生理论和实践结合的能力。

三、项目法在《单片机原理及应用》课程中的应用

项目法主导的单片机教学首先必须体现对单片机相关知识的学习，同时，在项目实施的过程中要注重学生分析能力、动手能力、方法能力、实践能力、团结协作能力、社会适应能力等的培养。所以，在教学过程中通过了解项目、提出方案、问题分析、知识点讲解、设计电路、编写程序、制作电路、电路调试、项目答辩总结等过程来培养学生的各种能力。

项目教学法的基本特征是：以相关项目为主线，学生为项目实施主体，教师为实施主导。学生作为项目实施的主体，通过独立规划、设计完成项目，把书本理论和实际生产实践有机地结合起来，既可以提高自身的理论水平和实践能力，又可以在教师的引导下，锻炼培养合作解决问题的综合能力，为学生工作后更好更快的融入工作环境打好基础。其次，项目法教学，由于其独特的联系实践的特点，可以引起学生浓厚的学习兴趣，帮助学生养成良好的自主学习的习惯，增强学生学习积极性，使学生由被迫学习转变为想学、愿学、会学，切实提高学生的学习品质，全面落实以学生为本的教育教学理念，使我们的教育真正达到育人的目标。

教师在项目法教学中，也要积极进行角色的转换，从传统的填鸭式讲授、灌输，转变为有序的组织引导和规划；从重复的三尺讲台上的讲解，转变为融入学生中，和学生一起交流探讨、合作学习。项目法教学要求教师必须明确自己在其中所承担的角色，要认识到被动的填鸭式教育得不到良好的教学效果和学习效果，要主动协助学生进行项目法教学相关步骤的实施，提高教学的质量和学生学习的效率。在整个教学过程中，虽然学生是主体，但是教师并不是可有可无、无事可做的，而是比传统教学中的作用更加重要、更加不可缺少。因为整个项目教学的主导还是教师，缺少了教师的引导，项目教学法根本达不到相关教学的效果，也将失去它本质的意义。

采用项目教学法进行教学，项目的质量直接影响教学的效果和质量，因此，项目的规划、设计非常重要。首先，要根据单片机课程的特点和目前单片机研究的热点提出一定数量的项目，每个项目的设计要有明确的可量化的目标，教师要在总体目标的构架下，协助学生把每个项目细分为一个个的小目标，并把每一个学习模块的内容细化到一个个小的目标中，通过这些小的目标的实现来带动项目的实施，进而实现整个项目的总体学习目标。

其次，项目的设计还要符合学生的特点，教师在进行整体项目设计规划时，要从学生的学习实际出发，充分考虑学生现有的知识水平，充分考虑学生前序基础课程的学习状况，充分考虑学生认知能力、兴趣爱好等特点，做到因材施教，才能達到最好的教学效果。

再次，项目的规划设计要注意将课程相关知识点中的重点和难点进行分散。学习掌握一门课程的相关知识是一个逐步积累的过程，循序渐进才能达到最佳的教学效果。所以，在进行项目法教学时，要考虑每个项目的大小，要考虑每个项目中知识点的含量，以及每个项目中知识点的难度等多方面因素。

最后，传统教学引入相关概念和知识点的步骤往往是按提出概念-解释概念-举例说明的顺序。而在项目教学法中，知识点和新概念、新知识的引入，应以学生的认知为规律，在项目实施的过程中，以学生遇到的问题为切入点引入有关概念和知识点，展开相关教学。

具体实施过程中，实施步骤为：

1. 对具体项目目前的研究现状和市场前景进行讲解。

2. 讲解本项目完成过程中所需要用到的相关单片机的软硬件知识。

3. 要求学生思考项目完成的方法、步骤，并利用课堂进行交流、讨论。

4. 教师对学生的交流讨论进行评价，并按照交流和讨论的结果逐步给学生讲解项目的具体完成步骤。

5. 学生根据自己查阅的相关资料和教师的分析讲解，拟定任务书，进行软硬件规划设计，完成仿真，制作电路板，焊接元器件，最后完成成品。

6. 组织相关教师对学生的作品进行答辩验收。

例如，在《交通灯设计》项目：

问题的提出：某十字路口为东西和南北走向，要求合理设计此十字路口的红绿灯控制电路。

根据项目问题的提出，首先要求学生通过项目需求，通过了解背景、问题分析、方案提出及讨论来制定方案、实施计划。紧接着，教师对学生制定的方案、计划进行分析评价，对方案实施过程中用到的单片机知识点进行讲解。紧接着是计划的实施，包括电路的设计、程序的编写、仿真的模拟、元器件的选择、电路焊接调试。最后学生进行成果展示、项目总结，教师对学生成果进行评价。图1为学生设计的交通灯仿真电路，图2为制作的实物电路。

四、项目法教学实施的成效

单片机课程项目法教学在2017级相关班级中进行试点，效果显著，学生学习积极性显著提高。从成绩上看，如表1，无论是及格率还是高分率都较前几届明显提高。从应用实践的能力训练上来看，试点的班级多名学生参与全国及江苏省各项电子竞赛，并取得了较为优异的成绩。

五、结束语

激发学生的学习积极性、主动性，改善目前高校学生的学习惰性是项目教学法的一个重要作用。在项目法教学实施的初期，学生有可能还不适应这样的教学方法。此时，教师合理的激发和引导显得尤为重要，对此每一个教师需要有充分的准备。只有充分的调动了学生的学习兴趣、学习积极性，把学生的身心引领到项目的实施中去，让学生在每个项目实施完成的过程中体会到这些“活动”的乐趣，学生的学习才会由被动变成主动，由消极变成积极，由被动接受变成主动探求。只有这样，项目法教学才能得到很好的实施，教学的进程才容易把握，学生才能真正学到相关的知识，才能达到不教而教的地步，收到事半功倍的效果，实现教育的真正目标。

传统教学方式和教学理念的改变并不是一门课程、一段时间、一个项目、一次实践就可以实现的。对一个国家、一个学校、一个教师的教学理念是如此，对每个学生的教学理念更是如此。教学方法、教学理念的转变需要一个较为长期的实践探索过程，需要大量教师的付诸行动，需要多届学生的配合实施，需要国家相关政策的扶持和帮助。相信通过各部门的不懈努力，项目法教学将被越来越多的高校和课程所使用，课程的教学效果也将更上一个台阶。

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