基于項目驅動與理實合一的單片機教學改革探索與實踐

王京港+張翠平

（南京理工大學紫金學院機械工程系，南京 210046）

摘要：結合近年單片機教學經驗，對項目驅動與理實合一的單片機教學模式的改革情況進行了介紹，闡述了該模式的教學優點及實施過程，教學實踐表明，該模式很好地解決了教學中教與學的關系，能引起學生學習的興趣，極大地提高了學生學習的主觀能動性和實際項目動手開發能力，收到了很好的效果。

關鍵詞：單片機教學；項目驅動；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）21-0186-02

單片機原理是測控技術與儀器專業的學位專業課，其實踐性、操作性、工程性都很強，學好單片機對后續專業課程的學習起著重要的作用。作為將測控系統上的信號進行信號采集、處理、顯示或發出控制信號的主體，單片機的學習起著承上啟下的作用，在測控專業的課程體系建設中起著非常重要的作用。它的教學效果直接影響到學生的就業，學好單片機對于測控專業的學生來說具有重要的意義。

一、傳統單片機教學模式的不足

大多數高校長期以來大都采用傳統的教學模式，即將理論教學與實驗教學分開進行，學生先在教室學習理論知識，然后根據理論課程的進度在實驗室安排相應的實驗[1]。這種教學模式的不足之處在于：（1）課程開始時以原理性內容引導學生入門，內容較為枯燥，學生理解困難[2]；（2）教學中“重理論輕實踐”，實驗學時較少，造成學生的應用能力培養缺乏；（3）硬件和軟件分開講授，導致學生在實際工作中缺少系統化、工程化的思路；（4）實驗課時限制，實驗教學大多為驗證性實驗，不利于綜合性、設計性實驗的開展；（5）實驗室開放程度不夠，學生在規定的時間內往往不能完成實驗而草草收場，實驗教學質量不高。

二、單片機項目驅動與理實合一的教學模式

項目驅動與理實合一的單片機教學模式是以實踐應用能力培養為根本目標，將理論教學與實踐教學有機融合于一體，以學生為主體，以教師為主導，圍繞具體項目構建教學內容，授課場所安排在理實一體化實驗室中進行，師生共同參與項目，并在項目的實踐過程中進行相關理論的學習。從項目引入→任務分解→軟、硬平臺搭建→項目展開→項目完成→項目考核的一系列教學活動中，使學生從被動學習變為主動學習，充分調動了學生的學習積極性。理論與實踐一體化的教學模式是高校教學改革的一種趨勢，尤其是針對理論與實踐性于一體的應用型課程的改革方向。

三、項目驅動與理實合一教學模式的實施

1.合理安排教學內容。理實合一項目驅動的單片機教學不再強調單片機的內部結構、原理，而是以理論夠用，著重工程應用的原則來進行教學內容的選擇和項目設計。每個子項目既要體現測控專業對單片機應用技術能力的要求，還要基本覆蓋當前階段教學內容的相關理論知識點。如表1所示為單片機原理課程的項目內容、任務分解及教學目標。

2.實踐教學平臺的構建。理實一體化教學的順利實施需要良好的教學壞境[1]，教學活動安排在理實一體化實驗室。傳統的單片機教學課件和教案資源相對單一，教學平臺大多是借助多媒體課件展示[3]。理論教學和實踐教學不能有效結合，為此我們構建了理實一體化教學的軟硬件平臺：（1）硬件平臺：根據項目需求，設計了基于STC89C51的硬件平臺。如：最小應用系統模塊，流水燈模塊，數碼管模塊，矩陣鍵盤模塊，串口通信模塊等利于項目開展的模塊。這樣各個模塊間可以和單片機最小系統間相互配合從而可以組成項目式教學的硬件系統。（2）軟件平臺：采用Keil C軟件，用于程序代碼的編寫與調試；Protel 99SE，用于硬件電路原理圖的設計；Proteus電路仿真，用于課堂教學過程中的項目演示及學生課后進行項目重現，并把Keil C和Proteus仿真軟件結合起來進行項目的系統連調，從而更直觀的把項目開發的過程，以及項目開發過程中出現的問題的解決辦法形象的展現在學生的面前。

3.教學環節開展。在教學環節中，把講授的知識點融入到單片機具體的項目中，啟發和引導學生去分析項目完成具體的任務，培養他們分析問題、解決問題的能力[3]。在教學過程中，要轉變教師的角色，教學方法要多樣性，在教學過程中多巡回指導，個性問題區別指導，并及時發現共性問題集中指導。在具體教學時，項目的講解分為：硬件設計、軟件設計和系統調試。硬件設計借助Protel 99SE進行電路原理圖的設計，利用Proteus驗證電路原理圖，并在實驗室自主完成該子項目的硬件電路的焊接，同時介紹相關的單片機知識點；軟件講解借助于Keil C軟件，一邊單步調試程序一邊講解。最后進行軟硬件的系統調試。通過每一個項目的開展，讓學生既真正接觸到單片機的硬件，進行相應硬件設計、焊接及調試，又能夠學會軟件程序的編寫方法、系統的整體調試，使學生掌握單片機應用系統的開發過程。

4.考核方式的改革。當前單片機課程普遍的考核方式是閉卷考試和實驗考核，該考核方式很難考查學生分析問題、解決問題的能力，不利于綜合反映教學效果。在考核方式上進行了改革探索，學生最終成績包括考試成績、項目成績、平時成績。考試試卷分為理論部分和上機部分，理論考試不側重于知識點的記憶，而是考核如何運用知識點來解決工程實際問題，實踐部分借助軟、硬件平臺完成相關的硬軟件設計及調試；項目成績是學生完成項目任務的成績，包括學生分析具體項目，設計電路，搭建焊接硬件電路，編程調試，實現功能等部分的成績；平時成績主要是學生的考勤情況。新的成績評定方法，既考核了學生的理論知識，同時也增強了學生動手的積極性，提高了學生的項目開發實踐能力的培養。

四、結語

項目驅動與理實合一的單片機教學既繼承了傳統教學模式中傳授理論知識的優點，同時又改變了教學模式，提高了學生的動手能力。經過近年的教學實踐證明，該模式能引起學生的學習興趣，有利于激發學生的學習主動性，較好的提升了教學效率和教學質量，是一種很好的單片機應用型人才培養模式。

參考文獻：

[1]李德明.單片機應用課程理實合——教學探索實踐[J].電子世界，2012，（22）：175.

[2]張秋菊，李麗芬，等.“教-學-做-賽”一體化模式在單片機教學中的應用[J].中國電力教育，2014，（02）：89-90.

[3]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，（04）：55-56.

[4]牛軍，張宏偉.基于“項目驅動法”的單片機課程一體化教學的探索與實踐[J].教育教學論壇，2016，1（03）：90-91.

收稿日期：2016-11-22

基金項目：本文系南京理工大學紫金學院教育教學改革與研究課題“獨立學院應用型人才培養的單片機課程教學模式改革的探索與實踐”（編號20140101007）的研究成果