單片機課程中高級技工學生項目開發能力的培養

王建國

（廣東省工商高級技工學校 廣東 樂昌 512200）

隨著科學技術的發展和社會的進步，單片機的應用已滲透到各個領域，從航天裝置、智能機器人、工業自動化過程的實時控制和數據采集及處理，到我們日常生活中的各種家用電器，安全保障監控系統、智能IC卡等，單片機在人們的生活中正發揮著越來越重要的作用。為了增強高級技工學生的就業競爭力及參加工作后的發展潛力，必須全面培養學生的項目開發能力，以適應時代的發展要求。在高級技工技能學習中，學生不僅應該掌握一定的理論與技術知識，而且應該建立及培養相關項目開發的思維觀念與能力。

通過對單片機課程的改革設計，不僅使學生在理解單片機課程理論的基礎上，實際動手開發一個項目，而且培養學生應有的團隊協作、主動學習、創新思維、綜合運用、動手實踐等能力，使單片機課程教學成為開發學生潛力、培養實踐能力的“陣地”，成為體驗項目開發過程的“運動場”。

精心設計單片機課程教學內容，培養學生的項目開發能力

圖1 教學內容組織圖

圖2 遞進式技能訓練圖

課程采用模塊教學 培養學生掌握單片機技術在日常生活中的應用，鍛煉學生動手實踐能力、創新能力和新產品設計開發能力，為將來從事單片機新產品設計開發、檢測和維護等工作奠定堅實的基礎。教學實施設想依據單片機系統的開發研制過程，將單片機課程內容分成七個模塊 （見圖 1），每一個模塊又包含一些子課題。技能訓練按照遞進式模式開展如圖2所示。模塊一單片機結構及開發設計流程包含五個課題：單片機結構、單片機工作條件、單片機輸入/輸出端口結構、單片機開發設計常用軟件、單片機開發設計流程；模塊二單片機指令系統及匯編語言程序設計包含六個課題：程序設計基礎、延時程序、輸入輸出程序、代碼轉換程序、數據排序程序、算術運算程序；模塊三單片機簡單應用電路設計包含九個課題：彩燈控制器設計、加法運算器設計、數顯搶答器設計、籃球比賽計分器設計、密碼電路設計、曝光定時器設計、送料小車控制器設計、LED點陣顯示器設計、交通燈控制器設計；模塊四單片機內部三大功能包含三個課題：中斷系統及其應用、定時/計數器及其應用、串行通信及其應用；模塊五單片機接口電路及其應用包含四個課題：鍵盤接口電路及其應用、顯示器接口電路及其應用、模數轉換接口電路及其應用、數模轉換接口電路及其應用；模塊六單片機C語言程序設計包含兩個課題：C51程序設計基礎、C51簡單程序設計；模塊七單片機系統擴展包含五個課題：并行擴展、串行擴展、LCD液晶顯示應用電路設計、基于I2C總線的E2PROM電路設計、基于SPI接口的D/A轉換電路設計。

教學內容組織特色 將 Wave、Keil、Proteus、Protel軟件、仿真器和編程器應用貫穿整個教學活動中；將指令融入程序設計中講解；設置多個系統化的單項及綜合應用訓練項目；有完整的電路原理圖、仿真電路圖、源程序清單、參考印制電路板。

通過模塊學習、技能遞進訓練，學生可掌握單片機硬件設計和程序設計的相關知識，熟悉單片機應用系統的組成和開發方法，懂得單片機系統調試與維護技術，并在實際制作的基礎上，了解單片機控制的電子產品生產工藝和生產管理方法。在“教學做”一體的教學過程中，通過分組實施，提高學生的溝通能力、團隊合作及協調能力，培養嚴謹的邏輯思維能力、縝密的工作方式和強烈的責任意識。

采用適用單片機課程的教學方法，達到更理想的教學效果

依據教學內容的組織，在單片機課程教學中，主要采用三種教學方法：任務驅動教學法、項目教學法、工作過程導向教學法。根據不同內容選擇相應合適的教學方法，不能機械地采用某種單一教學方法。

任務驅動教學法 適合非項目的知識和技能點教學。任務目標：提出本次課要解決的一個具體的工作任務；任務分析：分析解決本任務的方法及步驟；相關知識：講解實現本任務所必需的知識。任務實施：本任務實現的過程及結果。

項目教學法 適合單項項目教學。項目引入：提出一個具體要實現的工程應用項目；相關知識：講解項目設計所必需的知識；項目實施：講解項目實施的步驟及結果；知識拓展：講解項目拓展應用知識。

工作過程導向教學法 適合綜合項目教學。明確任務：明確本次設計的任務目標；制定計劃：通過自主學習制定本次設計的不同設計方案；做出決定：選擇一個最適合自己的設計方案；實施計劃：完成本次設計的步驟及結果；檢查控制：檢查是否符合本設計提出的各項設計任務要求；評定反饋：對完成的設計進行綜合評價，并給出評定意見。

設置項目開發課題，鍛煉學生項目開發設計應用能力

通過單片機系統項目開發，檢驗學生單片機應用技術的應用能力，以及團隊協作能力、溝通及計劃組織能力，突出學生創新能力和實踐能力培養，從而提升學生職業能力和就業質量。

項目開發課題 城市交道口交通燈控制系統，交道口模型如圖3所示。

圖3 交道口模型圖

任務 設計并制作一個城市交道口交通燈控制系統。

項目開發時間與方式 采取團隊方式進行，每組由3名學生組成，其中組長1名，并可配1名指導教師。項目開發時間一個月，以完成的質量與速度作為評定標準。

要求 第一，基本要求。（1）在1m2左右木板上制作交道口模型，安裝交通燈。交道口模型如圖3所示。（2）交通燈控制規則。每個街口有左拐、右拐、直行及行人四種指示燈。每個燈有紅、綠兩種顏色。自行車與汽車共用左拐、右拐和直行燈。共有四種通行方式：一是車輛南北直行、各路右拐，南北向行人通行。南北向通行時間為1分鐘，各路右拐比直行滯后10秒鐘開放。二是南北向左拐、各路右拐，行人禁行。通行時間為1分鐘。三是東西向直行、各路右拐，東西向行人通行。東西向通行時間為1分鐘，各路右拐比直行滯后10秒鐘開放。四是東西向左拐、各路右拐。行人禁行。通行時間為1分鐘。在通行結束前10秒鐘，綠燈閃爍直至結束。第二，發揮部分。（1）有倒計時時間顯示。（2）若交道口出現緊急情況，交警可將系統設置成手動：全路口車輛禁行、行人通行。緊急情況結束后再轉成自動狀態。（3）當有119、120等特種車輛通過時，系統自動轉為特種車放行、其他車輛禁止狀態。特種車輛通過15秒鐘后，系統自動恢復，用模型車演示。

評分標準 基本要求：60分；發揮部分：20分；設計報告：20分。

改變課程考核評價體制，突出自主項目開發的重要性

按以往，這門課程結束后，參加學校組織的期末筆試，只要考試及格，該門課程就算考核通過。這樣做有諸多不利，學生為了應付考試，只顧背指令、背程序，而忽視了單片機是一門實踐性的課程，不注重實際操作，結果導致許多卷面成績非常優秀的學生，連一個流水燈實驗都不能完成。為此，學校應打破傳統的筆試考核模式，學生仍然要參加期末考試，但是期末卷面成績在期末總評成績中所占的比重要大幅下降：期末卷面成績占30%，平時作業占30%，自主項目開發設計占40%。這樣，可利用考核評價體制，激發學生單片機的項目開發熱情，加強自身實踐動手能力培養。這也更為符合高級技工學校的學情，為日后學生應用單片機知識解決工作實際問題打下良好的基礎。

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