項目教學法在單片機教學中的應用

趙建敏 李琦 陳波

摘 要：項目教學法以項目為驅動，以實踐為中心，圍繞實際問題開展教學活動。單片機原理及應用課程知識點多、應用性強，而傳統教學模式以課堂理論教學為主，實踐應用訓練薄弱。為解決這一問題，該文在分析項目教學法和單片機課程特點的基礎上，對項目教學法在該課程的應用進行了研究。此外，結合教學內容要求、嵌入式工程設計和相關的專業應用背景，本文設計了相應的項目案例，給出了項目實例在教學活動中的具體實施方法和考核標準，經過教學實踐，取得了較好的效果。

關鍵詞：項目教學 教學方法 單片機 嵌入式設計

中圖分類號：G718.5 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）01（a）-0098-02

單片機在工業自動化以及消費類電子產品中得到了廣泛應用，由于該課程知識點分散、實踐性強，在教學活動中，學生感到學習難度大，不容易掌握。本文基于上述情況，分析了傳統教學模式存在的問題，研究了項目教學法在該課程中的應用，并探索了該教學模式的實施方法。

1 傳統教學模式分析

傳統教學模式是以課堂為中心、以教材為中心、以教師為中心，教師作為主要驅動力，根據大綱安排理論知識講授、實驗、結課考試，對于單片機原理及應用這種實踐性較強的課程，存在如下問題：

第一，課堂教學以單片機及外圍接口的原理為核心，知識點分散、抽象，學生感覺枯燥，學習熱情和主動性減弱，影響理論學習。

第二，實驗和實踐教學中，為配合理論教學進度，設置的實驗課分散，任務單一，學生按部就班的按照指導手冊完成實驗，難以形成較為完整的單片機應用系統的開發思路，無法建立單片機系統設計的概念。

第三，理論學習和實踐脫節。在課程設置方面，課堂教學學時占用較大比重，作為應用性很強的課程，學生利用單片機解決實際應用問題的能力得不到有效培養。造成“會考試不會設計，懂原理不會應用”問題，無法把單片機實踐課變成促進專業學習的實用工具。

第四，實驗中采用標準化試驗箱，學生只需要完成簡單的連線就完成硬件連接，不能很好地使學生掌握電路板制作方法和技能，不符合單片機研發流程，與實際脫離嚴重。

由此可見，傳統教學模式不適應微型計算機原理及應用課程的教學，必須嘗試新的模式和方法，本文把項目教學法引入該課程教學，給出了相應的實施方法，并在教學中予以應用，起到顯著效果。

2 項目教學法的特點

美國項目管理專家約翰·賓認為，“項目是要在一定時間里，在預算規定范圍內需達到預定質量水平的一項一次性任務”[1]。項目教學法，將理論教學融入到實踐項目當中，為學生安排特定項目，組織學生參加項目設計、實施，并開展項目驗收，給出評定。具有如下特點：

首先，理論教學和實踐教學相融合，理論學習以實踐為目的，大大增強學生學習的主動性和創造性。教師通過讓學生獨立完成教學內容設計到多個具體項目來掌握教學內容。在整個過程中，學生帶著問題學習理論，在實踐中應用理論，著重培養其解決實際問題的能力。

其次，項目教學法是一種研究性學習方法，以學生的自主性和探索性為學習基礎。項目實施過程中，學生以個人或小組合作的方法進行項目設計，通過親身實踐獲得直接經驗。在項目設計中，培養學生的科學精神和科學態度，掌握科學研究的普遍方法。

總之，在項目教學法實施過程中，教師的教學與學生的學習都是圍繞著一個目標、幾項任務來完成的，該方法有助于培養學生的自學能力和獨立分析問題、解決問題的能力。

單片機原理和應用是一門實踐性較強的課程，將以學生為中心、實踐為主線的項目教學法應用于該課程中[2]。有如下特點：

第一，改變傳統教學的先講理論，后做實驗的模式，把單片機理論知識合理的分解到項目中，將理論教案變為項目教案，項目要求中不僅提出功能需求，而且配合教學要求，將知識點的學習和訓練很好的融入到項目中，根據理論授課要求合理編排項目，將項目分解為小案例，讓學生在案例教學中，邊實踐邊學習，在實踐中根據需求學習理論，并馬上轉為實踐。

第二，項目設置靈活且能與時俱進，不脫離實際。項目設置把握如下要點：①結合工程實際；②結合理論內容；③結合區內外大學生科技創新活動背景；④融入功能分析、資源分配、仿真、硬件、軟件設計及調試完整開發流程。

第三，將傳統的先學習知識后解決問題改成先給出問題再解決問題的過程，完成知識點學習。由于本門課程較強的實踐性和技術性，先給問題，邊解決問題邊深入學習的方式尤為適用。在嵌入式系統開發過程中，開發人員也是在系統需求的約束下，采用不斷遇到問題解決問題的方法，完成項目要求，并提高技術水平。項目教學法正是在教師的指導下，培養學生不斷解決新問題的能力。

第四，嵌入式系統研發一般按照項目需求、功能分析、資源分配、原理設計、仿真調試、硬件設計、軟件設計、現場調試的流程進行，而傳統教學中原理圖繪制、編程、proteus仿真、電路板制作、調試等的教學內容各自獨立，學生缺乏系統設計的概念和思路。在該教學法中，將實際研發流程融入到的每個項目中，每個項目中都系統地鍛煉學生的各項相關能力，讓學生掌握嵌入式系統設計的完整流程和所用到的相關技術，為學生今后的深造和實際工程開發打下堅實基礎。

3 項目教學法的實施

結合單片機原理及應用的課程特點，本文在項目教學法的實施中，將理論知識點分散融入到項目中，把完整項目分解為若干案例，采用先提出問題、再解決問題的教學方法，激發學生的求知欲望，化被動填鴨式學習為主動探索式學習。實施方案如圖1所示。

首先，結合工程實際將理論知識點分散在項目中，本文共開設5個項目，項目名稱和包含的知識點如表1所示。

第二，項目中根據子功能開設子案例，課堂講授以子案例為線索，將相關知識點貫穿其中，學生在單一功能的子案例學習的基礎上，獨立完成完整項目的設計和開發。以單片機的定時器及IO口應用教學為例，本文開設電子鬧鐘項目，將項目需求布置給學生。之后將此項目分解為三個案例，及定時器案例、鍵盤案例和LED顯示案例。教師以案例講授為手段，將定時器、IO口及鍵盤操作、LED靜態和動態顯示的理論知識融入其中。案例講解完畢后，將學生分組，各組學生參照案例內容，將多個單一功能的案例組合，獨立完成電子鬧鐘項目的開發。

第三，在項目實施中，融入項目進度安排、硬件原理圖制作、編程、proteus仿真、電路板制板、調試等教學內容。讓學生在實踐中掌握理論，在動手中將空洞的理論轉化為看得見的功能，解決傳統教學的不足。在這個過程中，教師按進度定時檢查學生的設計進度[3]，給出平時成績。

第四，項目驗收時，采取小組互評和答辯的方式[4]。小組互評中，學生相互打分，之后參加驗收答辯。答辯中，學生演示設計的功能，并且按照老師隨機提出的功能要求做現場調試，教師根據學生的答辯情況和現場的調試效果給出答辯成績。最后根據進度檢查成績：學生小組互評分：答辯成績為4：3：3的比例給出總成績，有效地檢查學生的掌握情況。

4 結語

經過多個專業的教學實踐，該方法效果顯著。學生在課程設計、畢業設計中，單片機的應用較為熟練。在各種競賽中，比如自治區挑戰杯、國家挑戰杯、Inter杯大學生電子設計競賽等，學生利用單片機解決了相關控制問題，還獲得了很多獎項。此外，在就業統計中，嵌入式行業的就業人數較往年占更大比重。

參考文獻

[1] 鄧靜.項目教學法在計算機課程教學中的應用[J].中國成人教育，2010（9）

[2] 倪志蓮.單片機課程的實驗教學改革[J].實驗室研究與探索，2006，25（7）：843-844.

[3] 王曉霞.項目教學法在高校計算機教學中的應用——與學年設計相結合[J].計算機教育，2010（10）：43-46.

[4] 劉高鎖.項目教學法在單片機應用技術課程中的教學實踐[J].中國職業技術教育，2007（25）：42-43.