单片机课程的项目化教学改革与实践①

陈婷婷

摘   要：针对传统的单片机教学过程中存在的以教师作为主体，理论知识与动手实践脱节，缺乏学习积极性等问题，提出了单片机课程的项目化教学改革。首先介绍了项目化教学的总体思路，然后从教学内容的设计、教学过程的实施和考核评价机制几个方面进行阐述。项目化教学以学生为主，并以项目作为核心，模拟仿真和实物焊接相结合，较大程度上提高了学生的学习兴趣和实践操作的能力，改善了教学效果。

关键词：单片机课程  教学改革  项目化教学  混合教学  模拟仿真

中图分类号：TP39                                   文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）09（a）-0181-02

Abstract： In view of the problems existed in the traditional teaching of single-chip computer， such as teachers as the main body， disconnection between theory and practice， and low learning enthusiasm of students， project-based teaching reform of single-chip computer course is put forward. First the general thought of project-based Teaching is introduced， then the designing of teaching contents ，and implementation of the teaching process and assessment mechanism are expounded. The teaching mode based on project takes students as the main body and takes projects as the core， and combines simulation with physical welding， greatly improving students' learning enthusiasm and practical ability， and improving the teaching effect.

Key Words： Single chip microcomputer course; Teaching reform; Project teaching; Mixed teaching; Analog simulation

单片机课程是电子信息类专业的一门很重要的专业基础课程，教学效果的好坏会直接影响学生实践能力的培养和学生的就业情况[1-2]。传统的单片机课程在教学过程中比较注重理论知识的讲解，采用一贯式的教师讲，学生听的教学模式，缺少对学生动手实践能力的培养，理论知识与实践环节无法有效衔接，导致学生难以理解单片机的知识点[3]，从而失去学习的积极性，难以满足应用型高校教学的需要。为了改善教学效果，并适应应用型高校在新的形势下对人才培养目标的需要，对单片机课程进行改革是十分必要的。

1  项目化教学总体思路

项目化教学以一个个项目作为核心，以任务作为驱动，将理论知识与实践环节相结合，让学生从任务的实现中掌握理论知识和实践技能，从而有效提高学生的学习效果和实践能力[4]。单片机项目化教学改革经过多方位的改革和探索，積累了一些经验，提出了四环节的项目化教学模式，分别为计划环节、设计环节、考核环节和总结环节。

（1）计划环节。

计划环节的主体是老师，主要是老师根据教学知识点设计项目，并以任务书的形式把任务布置给学生，学生根据任务要求做出整体的计划。

（2）设计环节。

设计环节的主体是学生，以学生自主学习和小组合作为主，教师进行适时辅导，有效的避免了传统教学教师讲，学生被动听的弊端，使学生能够根据项目主题，围绕项目的具体任务主动去发现新的知识点，进而按计划进行实施。

（3）考核环节。

考核环节教师采用多维度考核指标对学生的项目完成情况进行评价，如学生仿真模拟，实践演示，项目答辩、团队合作等。通过考评可以进一步提升学生的项目执行能力。

（4）总结环节。

总结环节主要是教师对学生项目完成情况以及能力培养情况总结经验和教训，把成功的经验累积到项目化教学的规范中去，把失败的教训进行总结，使项目化教学得到进一步改进和优化。同时学生也对自身存在的缺点和不足进行总结，为下一个项目的顺利完成打下基础。

2  教学内容设计

项目化教学以项目为核心，把单片机教学内容相关的知识点打散，围绕教学内容设计一系列的项目，并分解成具体的任务，然后再按照项目进行知识点的整合。教学内容的设计主要有以下几个特点。

（1）以项目为核心，实现知识点的有效整合。

单片机课程的项目化教学改革以项目为核心，根据教学目标的需要，把教学内容设计成几个典型的项目，例如花样流水灯，数字电子钟，串口通信，数字电压表的设计，温度报警系统的设计等。每个项目把单片机的不同知识点进行整合，打破了传统单片机教学按章节进行知识点讲解的模式，解决了人为把完整的单片机系统割裂成散乱的知识点，从而导致知识无法衔接的问题。学生在做项目的过程中发现并学习新的知识点，把这些知识应用到项目中来，真正做到学有所用。

（2）以任务作为驱动，尊重学生之间的差异。

针对每个项目设计不同的任务，由易到难，层层递进。考虑到要充分尊重学生之间的个体知识层次的差异[5]，对任务进行了差异化设置，任务分为基础任务，进阶任务。这些任务是老师事先设计好的，学生根据任务要求完成相应的项目操作。基础任务主要针对基础薄弱的学生，使他们能够通过一些基本任务的实现掌握所学的内容，并产生一定的成就感，进而激发浓厚的学习兴趣，提高学习积极性。进阶任务主要针对一些学习程度较好并有进一步提升自己的欲望的学生，使他们在完成基础任务之后，再去实现一些进阶任务，进一步巩固所学内容。

（3）以创新为目标，实现能力的提升。

在完成任务的过程中，引导学生进行创新，可以是内容上的创新，也可以是形式上的创新，逐步培养学生的创新思维，实现能力的提升。譬如流水灯光的项目，学生自己创新设计出很多新的流水灯的样式，同时流水灯也设计成不同的形状，如心形、菱形、一字型、L型、姓名拼音首字母的形状等等。通过点滴的新想法的实现，提高学生的学习乐趣，培养学生的创新意识，逐步实现能力的提升。

3  教学过程实施

（1）线上线下相结合的混合式教学。

课前，将项目任务书，电子教案，视频资源等项目相关的电子资源，通过网络平台发送给学生，使学生提前了解项目的要求，进行项目预备知识的学习，有利于及时向老师请教不懂的问题。课中，学生以小组的形式进行项目总体方案的设计讨论，接着分别从硬件电路原理图绘制，软件程序设计，联合调试，实物焊接几个方面逐步进行实施，教师进行相应的指导。课后教师把学生课上遇到的常见问题以及注意事项总结成文稿，通过网络平台发送给学生，便于学生进一步的进行总结。

（2）模拟仿真和实物焊接相结合。

大多数高校单片机教学都是使用实验箱[6-8]，主要存在以下两个问题：（1）实验环境的局限性。学生只能在课上时间接触实验箱进行实验，离开实验室则无法进行，时间不能充分的利用。（2）实验类型的局限性。实验箱器件相对固定，单片机型号单一，只能利用已经固定好的线路进行一些验证性的实验，无法了解单片机与元器件之间的连接方式，缺乏创新性，不利于单片机的学习。

为解决以上问题，在教学过程中采用模拟仿真和实物焊接相结合的方式。在硬件设计阶段，学生使用Proteus软件，从元件库中选择需要的元器件，完成硬件电路原理图的绘制，并进行仿真。在软件的设计阶段，学生通过Keil软件，使用C51语言进行程序的设计和调试。然后把硬件和软件进行联合调试，對项目进行仿真。通过软件仿真可以解决实验环境局限性的问题，同时也可以打破元器件固定的限制，自由选择所需元器件，进行一定程度的创新。实物焊接阶段，学生利用教师提供的可供选择的元器件散件进行焊接，制作出实物模型。实物焊接可以锻炼学生的动手实践能力，使学生更好地了解单片机与各个元器件的连接方式。

（3）独立学习与团队合作相结合。

项目以独立学习和小组合作相结合的方式进行。上课之前对学生进行分组，每3～4个学生分为一组。首先通过小组讨论的方式确定项目的总体设计方案;然后每个学生各自进行硬件电路原理图的绘制和软件程序的设计;最后小组成员分工合作完成实物的焊接，进行项目的答辩。通过个人独立学习与团队合作相结合的方式进行，可以提高学生沟通交流的能力和团队合作能力。

4  学习效果考核评价机制

单片机的项目化教学注重学生的学习过程的评价，使考核方式多样性，从不同维度评价学生的学习效果。最后的总评成绩包括期末考试卷面成绩和平时成绩，各占50%。其中平时成绩由考勤评分、项目模块评分（知识点提问、硬件电路设计、软件设计）、组长对组员评分、小组项目答辩等共同组成，使学习效果考核更加公正，更能体现学生的真实学习水平。

5  结语

单片机课程的项目化教学改革，主要从项目化教学的总体思路、教学内容设计、教学过程的实施以及考核机制等方面进行了研究与实践，解决了传统教学中存在的一些问题，有效提高了学生的学习兴趣和学习的积极性，同时也提升了学生的团队合作能力和创新意识。

参考文献

[1] 庄乾成.基于Proteus仿真的单片机项目化教学改革[J].辽宁高职学报，2014，16（0）：47-50.

[2] 王善伟，周桃云.单片机项目式教学设计与实施[J].课程教育研究，2016（33）：227-228.

[3] 张天飞，龙海燕，丁娇等.基于项目化教学的单片机课程改革[J].物联网技术，2018，8（4）：119-120.

[4] 李冰.单片机原理及应用课程的项目化教学改革与探索[J].教学研究，2015，38（1）：70-73，82.

[5] 谢晓华.《单片机应用技术》项目化教学改革与创新方法探索研究[J].教育现代化，2017，4（51）：76-77.

[6] 潘夏福.Proteus软件在51单片机教学中的应用[J].电脑知识与技术，2015，11（4）：108-110.

[7] 代慧芳.基于工作过程的单片机项目化教学改革与实践[J].宿州学院学报，2010，25（5）：104-106.

[8] 周丽琴，李迎春，叶远坚.能力递进式项目教学改革的探索与实践——在单片机课程中的应用[J].广西轻工业，2011，27（8）：202-203.