51單片機實驗課程應用項目教學法探析

梁飄

【摘 要】分析單片機實驗教學存在的不足，以制作“智能小車”為課程項目，探討項目教學法在51單片機實驗課程中的應用，提出將課程各章節知識融入項目制作過程中，通過學生親自動手完成項目的形式來掌握課程的知識點。

【關鍵詞】單片機 項目教學法 智能小車 教學改革

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2016）08C-0161-02

在電子技術快速發展的時代，單片機技術在電子行業中扮演著極其重要的的角色，掌握了單片機技術，就掌握了電子技術的核心，因此，各大中專院校的電氣工程、機電工程、自動化專業及計算機專業等電類專業都把單片機作為一門重要專業課程來抓。然而，在現實教學過程中，單片機實驗課程教學卻存在著諸多的不足。很多學生反映該課程不好學，知識難記，程序難寫，講課內容不好理解等。教師也反映學生剛開始認真學，后來越來越不認真，最后布置的練習和作業都不做，學習態度不好等，由此產生教師的教和學生的學達不到平衡，教學效果不理想，教學過程偏離教學計劃，達不到教學的預期培養目標。本文針對上述所存在的問題，以制作“智能小車”為整門課程的大項目，采用項目教學法將課程的各章節融入項目制作過程中，通過做項目，讓學生在制作的過程中理解并掌握課程的知識點。

一、單片機實驗教學的現狀與不足

職業院校不同于普通高等院校，職業院校的學生更是異于普通高等院校的學生。普通高等院校的學生自學能力強，自覺性高，相反，職業院校的學生則大多自我認識不高，自學能力較差，自覺性不高，比較好動。如果在職業院校教學中采用傳統的教學方法，教師在黑板前單純講課，或通過多媒體單純授課，學生在下面聽，即便教師講得十分生動、精細，也許臺下的學生也是無心聽課，不能真正掌握好單片機技術。

一些教師采用計算機房進行授課，先講一定的教材內容，然后通過計算機演示和示范程序，讓學生按照示范程序進行練習，然后用Proteus軟件或單片機系統板進行程序仿真。此種教學方法比上述傳統方法好很多，但授課一段時間后卻發現，學生基本上是將教師的示范程序照抄一遍，然后下載到Proteus軟件或單片機系統板中，仿真成功后，接下來就是拿出手機開始玩游戲，沒有繼續強化知識的意識或精神。而那些打字慢或搬抄過程中存在錯漏的學生，可能準備下課了都沒打完字，也可能是因為中途編譯錯誤太多，又找不出錯誤的地方，最后干脆就放棄，直接玩手機或睡覺。

為了避免上述現象問題的發生，提高教學質量和教學效果，我們應該根據職業院校學生的情況，制定出符合他們特點的教學方法，讓他們對課程感興趣，進而激發他們自主去學習和探索知識。

二、單片機實驗教學項目教學法改革

經過多年的教學經驗總結，本文對51單片機實驗課采用項目教學法進行改革，主要由以下幾個環節組成：

（一）興趣入門。心理學上有一個專業的術語叫做“初次效果”，意思是初次見面的一瞬間就能決定勝敗。這是對人說的，其實對教學課程也有同樣的效果。如果在第一次給學生上這門單片機實驗課時，做好開頭，讓學生從一開始就對這門課充滿興趣和期待，那么，可以說，這門課程的教學就算成功三分之一了。

對本課程第一次課的教學設計，大部分教師都是簡單做自我介紹，提出課程的學習要求，然后就開始打開課本上新課。本文的設計則不同，為了做好“初次效果”，本文的第一次課沒有直接上新課，而是跟學生一起看視頻、交流和討論，通過交流與討論的形式讓學生對單片機有一個感性的認識，再通過一定手段使學生對課程學習產生興趣和欲望，然后才慢慢引入新課。具體內容如下：

1.相互認識。先由教師簡單向學生做自我介紹，然后再對全班學生進行點名，認識班里的班干，簡單了解班級的一些基本情況。

2.看視頻。相比學習文字材料，職業院校的學生對圖片、視頻，甚至實物更加感興趣，利用這一特點，教師在上課前準備好搬運機器人、足球機器人、工業生產自動焊接機器人等幾個具有代表性的視頻材料，通過多媒體播放給學生看，然后再向學生介紹這些智能機器人之所以能完成那么多智能控制功能，都是由我們即將學習的單片機芯片來控制，隨即放出單片機芯片的相關圖片。運用此種方法，通過播放視頻和圖片的形式，將全班學生的目光吸引到屏幕上，讓學生從感官上對單片機有一個初步的認識。

3.項目實物演示。此環節是第一次課的高潮部分，教師準備好本門課程項目教學的項目實物——智能小車，用一紙箱裝好，等到這一環節時將它亮相在學生面前，然后試運行給學生看，甚至讓學生親手操作智能小車，讓智能小車動起來，最后現場給學生指出單片機芯片，由此激發學生對本課程學習的興趣。

4.布置項目任務與討論。通過以上幾個步驟后，學生對單片機已經有一定的興趣，此時，教師粗略地講一下智能小車的大致工作原理，然后向學生宣布項目任務—— 制作一輛智能小車。教師將實現的功能和要求羅列出來，最后與學生一起討論如何去完成這個項目，包括硬件部分如何制作，需要用什么電路模塊，最后如何去編寫程序等，擬出一個大體的方案，調動學生的積極性，激發學生求知欲。

5.材料準備。做完項目布置和討論環節后，最后一環節就是材料準備的布置，要求學生列出自己項目所需要的材料，然后用一周的時間去準備，材料可以自己制作，也可以購買現成模塊，這樣，學生有事可做后，也不會再覺得課程枯燥無味，相應地學習興趣也就提高了。

（二）硬件制作。通過前期學生的材料準備后，接下來就進入硬件的制作過程。

教師將學生帶到實驗室，通過分小組的形式進行硬件的制作指導。首先對全班學生提出總的制作要求和注意事項，然后將全班學生分成若干個小組，再召集各組的組長進行硬件的制作指導。比如，教師親自動手示范指導組長們如何裝配智能小車的底盤，如何安裝驅動電機和輪子，如何安裝電路板及相應控制電路模塊等，然后再由各組長對本組的組員進行指導和裝配示范，組員們按照組長的裝配方法進行裝配。同時，教師巡視課堂，了解每個組的制作情況和進度，對有問題或裝不對的學生進行指導和提醒，最終完成項目的硬件裝配與制作過程。

（三）簡單驅動。項目的硬件制作完成以后，教師組織學生帶上課本和智能小車進入單片機仿真實驗室（或計算機機房），對硬件的相應部件進行功能測試以及程序的編寫和仿真，完成一些簡單功能的驅動任務。

首先驅動智能小車的運動部件，即驅動電機帶動輪子轉動。在驅動之前，先給學生設一個疑問：如何讓輪子轉進來？引發學生對本任務的思考。然后對硬件的電路及原理進行簡單的講解，引出單片機的IO口控制知識，并提示學生翻到課本的相應頁碼，融合課本教材相應內容進行簡單的講解。接著，教師寫示范程序并下載到小車單片機中，驅動車輪轉起來，再讓學生按此方法進行程序的編寫和驅動。

學生驅動得電機讓小車跑起來后，學習興趣肯定大大提高，場面也會很熱鬧。此時，教師又提出探索性任務，提示學生如何驅動LED指示燈亮起來，又如何實現燈閃鑠，以及蜂鳴器的驅動等。通過完成這類小任務，學生去探索和驅動其他的一些電路，達到知識拓展的目的，同時也完成單片機IO口的簡單驅動任務。

（四）功能完善。通過以上的方法驅動簡單電路后，學生對單片機IO口的編程和控制已經有了一定的認識和掌握，接下來就可以引導學生一步一步地將一些功能電路模塊綜合起來驅動，實現從簡單到復雜的智能控制過程。

比如，引導學生運用紅外光電傳感器來識別路面的黑線，再控制小車的運動情況，如當小車沒檢測到黑線時，小車一直向前行進；當檢測到黑線時，小車停止前進。學生完成此任務后，教師又提出深一點要求，如當小車沒檢測到黑線時，小車一直向前行進；當檢測到黑線時，小車轉彎或調頭行進等，實現綜合性控制功能。

當學生掌握這些較簡單的綜合控制功能的編程和控制方法后，再往知識較深、程序較難、單片機功能更強的內容去學，比如超聲波避障功能、液晶顯示功能、定時器使用等，引導學生一步一步地、從簡單到復雜地學習，最終完成智能小車所有功能的實現，從而完成本課程主要內容的授課與學習。

（五）考核評比。本課程的最后幾次課是項目完成情況的考核評比與總結。當學生把課程項目的所有功能都完成后，安排一個時間對全班學生制作的項目進行演示和考核評比。在教室的講臺做一個演示臺，讓每個學生將自己的項目作品拿到演示臺上，在全班同學面前展示和演示自己做的項目作品，看看所能實現的功能與開學初的計劃是否一致，再簡單講解作品的工作原理和制作方法，最后，教師再對作品的結果進行點評和總結。

通過演示作品和教師的點評總結，學生不但收獲了學習成功的喜悅，也認識了自己的一些缺陷和不足，進而努力去彌補和更正。同時，教師也能從這個環節中了解到學生學習的掌握情況和教學上存在的不足，進而對下一節課程進行完善和改進。

三、實驗教學改革效果分析

51單片機實驗課項目教學法的教學改革，打破了傳統理論教學和單純Proteus軟件或單片機系統板仿真教學的缺陷，將整門課程改成項目作品的制作，再將課程內容知識融入項目的制作過程中，讓學生既學會了課本知識，又掌握了知識的實際運用，達到理論與實踐相結合的教學目的。

通過多年的嘗試發現，改革后的單片機實驗教學，教師的教學過程輕松了很多，對學生的指導時間多了很多，學生學習的興趣和積極性更是大幅度地提高，課上睡覺或玩手機的學生大幅度地減少，更多學生將時間和精力投入到了項目的制作過程中，碰到問題時，學生也懂得借助網絡進行相關資料的查找，學會了知識的探索，最后在畢業設計中，單片機項目的論文尤其是單片機畢業作品都明顯多了很多。

綜上，以制作“智能小車”為整門課程的大項目，采用項目教學法將課程的各章節融入項目制作過程中，通過學生親自動手做項目的形式，培養學生對本課程的學習興趣，提高學生的學習的積極性和主動性，引導學生將理論知識應用到實踐中，增強學生的技能水平和實際應用能力，達到理論與實踐相結合的目的。經過多年的教學實踐證明，改革后的項目教學法不但提高了教育教學質量和教學效果，而且學生學習的興趣了大為提高，實際動手能力也增強了。

【參考文獻】

[1]趙永熹，黃云峰.基于項目驅動法的單片機課程體系建設[J].中國電力教育，2013（4）

[2]謝宏霖.基于“項目驅動法”的單片機類課程教學探索[J].電腦知識與技術，2012（30）

[3]杜志強.機械類專業“單片機原理及應用”課程教學探索與實踐[J].理工高教研究，2010（3）

【作者簡介】梁 飄（1984— ），男，壯族，廣西靖西人，廣西大學在讀研究生，廣西理工職業技術學院助理講師，專職教師兼實驗員。

（責編 黎 原）