單片機項目化教學改革初探

梁高衛+姜玫麗

摘 要：單片機相關課程是電類專業中一門非常重要的專業課程，具有很強的理論性和實踐性。但是目前高校所采用的傳統教學模式存在很多問題，諸如教學模式守舊、理論教學與實驗教學重復、理論和實踐相脫節、考核模式單一等。文章首先對傳統教學模式存在的這些問題進行了分析，然后簡單介紹了項目化教學及其特點，最后具體提出了項目化教學改革策略。

關鍵詞：單片機；項目化；教學改革

單片機（Single Chip Microcomputer，SCM）是一種集成電路芯片，包括中央處理器CPU、只讀存儲器ROM、隨機存儲器RAM、多種I/O口和中斷系統等，其中采用了超大規模的集成電路技術。由于單片機在工業控制領域應用廣泛，我國各大高校的工科電類專業都相繼開設了單片機相關課程，綜合了程序設計、微機接口、通信技術等知識，是一門理論性、技術性、工程性和實踐性都非常強的課程。但是，傳統的單片機教學，以教師講解、學生被動聽課記筆記為主，教師主要講解單片機的結構，同時注重課程本身的體系結構和前后的邏輯關系，課程難度相對比較大，學生在學習過程中很容易覺得課程枯燥乏味，逐漸喪失學習興趣，最終導致學生難以掌握課程內容，實際應用能力也會很差。

1 傳統教學中的問題

1.1 課堂教學模式守舊

單片機是電子系統中進行數據采集、信息處理、通信聯絡和實施控制的一種大規模集成電路發展的產物，內部結構非常復雜。傳統的課堂教學模式純粹是老師在上面講、學生在下面聽，這種教學模式所取得的教學效果完全依賴教師的知識水平和教學水平。而且在實際教學過程中，教師主要以某個教材為依托來講解，學生無法看到單片機的內部結構，就無法了解其各部件之間是怎么樣聯系在一起的，學生無法根據相關概念單憑自己的想象力勾畫出相應的實物映像。所以，在這種傳統的課堂教學模式下，學生很難抓住學習重點，當他們不知道該學習哪些內容時，就會迷失方向，從而喪失學習興趣，以致難以取得很好的教學效果。

1.2 理論教學與實驗教學重復

傳統的教學模式，是“先理論，后實驗”，即教師先講解理論知識，然后再組織學生進行相關的實驗操作。這中間間隔了很長一段時間，所以當學生進行相關實驗操作時，早已記不清當時老師講的相關理論知識，在這種情況下，教師就需要再講解一遍相關的理論知識，學生才能進行相關實驗，導致理論教學與實驗教學重復，學生動手操作的時間嚴重不足，教學任務也很難完成。

1.3 理論和實踐相脫節

雖然傳統教學中也配有相關的實驗課，但是這種實驗課主要是為了驗證某一個或某一些知識點的正確性，根本無法起到幫助學生養成獨立思考的習慣和培養他們解決實際問題的能力的作用。目前，我國大部分高校都安排有這種實驗課，但是，實驗課的內容和實驗步驟通常都是提前制定好的，甚至有的學校還針對實驗編寫了相應的指導書。如果不是實驗設備出現狀況或學生操作不當，實驗結果基本不會出現錯誤。這種實驗課的模式可以鍛煉學生的動手能力，是無可否認的，但是學生無法培養很好的獨立分析問題和解決問題的能力，長此以往，就使得理論與實踐相脫節，這樣培養出來的人才是無法滿足現代化社會的需求的。

1.4 考核方式單一

目前，我國大部分高校單片機教學所采取的考核方式仍以筆試為主，也就是一張試卷定成績。這種考核方式具有一定的偶然性，不能客觀、全面地反映出學生的真實水平，更無法對學生的實際動手能力作出考察和衡量，導致離單片機課程應與實踐相結合的要求相去甚遠。

2 項目化教學改革策略

2.1 改變教學模式

在課堂教學形式上，擺脫傳統的那種教師站在講臺上講、學生坐在下面聽的模式。教師在進行每次教學過程之前，都會圍繞一個相應的任務目標來設置教學的各個環節的組織。在教學過程中，教師會以這一任務目標為主，然后針對不同的項目，將與其相關的知識點和技能點講解給學生，并提出相應的問題來引導學生思考，然后找出相應的解決辦法，從而有效地激發學生的主觀能動性和創造力。那么，在實際教學中具體如何實施呢？由于每個學生的實際情況不同，教師可以根據學生的實際情況進行分組，每組3～5人，然后根據每組的特點提出任務要求，使學生對實現方案、硬件電路、軟件功能進行設計。

2.2 重構教學內容

打破傳統課程體系的單片機結構—指令系統—接口設計體系結構模式，采用項目模塊—課題—任務體系結構。在實際的項目化教學過程中，教師可以將單片機應用系統設計所涵蓋的基礎理論知識和應該掌握的基本技能貫穿于每個任務的完成過程中，配合任務逐一進行講解。這樣，在進行每一個任務時，老師只需要講解完成本任務所需要的基礎理論知識和應該掌握的基本技能，這樣將知識化整為零，可以降低學習難度，有助于學生的學習。教師在進行項目設計時，要以單片機的實際應用為出發點，設置的課程內容既要包含單片機的相關知識點，同時又不能過大增加學生的學習負擔，使學生感到有很大的壓力而產生畏學情緒。同時還要注意，設置的項目內容要由簡入繁、循序漸進，還要注重項目的連續性和一致性。隨著教學內容的一步步推進，項目內容會變得越來越復雜，但學生只需要在以前學習的基礎上，著重學習部分新的內容，既能減輕學習負擔，還能避免理論教學與實驗教學重復，從而提高教學效率。

2.3 建立“教、學、做”一體化教學

傳統的教學模式是“先理論、后實驗”，這種教學模式已經不能適應現代教學的需要，所以應當打破傳統，建立一種新的教學模式—“教、學、做”一體化實驗室教學模式。這種教學模式主要是圍繞項目任務目標來組織、安排各個教學環節。在實際教學過程中，首先，教師要通過實驗平臺向學生展示任務完成后的實物運行效果，讓學生從結果上真正地明白任務要求的意義所在，以此來極大地激發學生的學習興趣，使學生從被動聽講轉變為主動參與；其次，教師要結合各個項目來講解相關的理論知識和需要注意的關鍵技術點，在這一過程中，學生可以跟隨老師同時進行練習和驗證；最后，學生獨立完成各個項目的任務目標，雖然要求是學生獨立完成，但教師也要在一定程度上引導和幫助學生，以防有的學生無法真正理解和掌握，這樣既能使學生切身體會到單片機的應用，還有助于他們實踐應用能力的培養。另外，對于那些能力較強的學生，老師可以在他們完成基本教學項目后，進行針對性的拓展訓練，適當增加教學難度。

2.4 理論與實踐相結合

在課堂上，教師不能只以理論知識為主，還要注重實踐教學環節，將其引入課堂教學。學生實踐環節以課堂教學任務為對象，采用Proteus仿真軟件繪制電路圖，使用Keil C軟件進行相應的任務設計和編寫程序的輸入，然后對程序和硬件電路進行仿真調試運行。在仿真調試過程中，教師將所需要注意的重點、難點和關鍵點告知學生，并對他們在這一過程中所遇到的問題和出現的錯誤進行實時點評和糾正。調試成功后，教師可以針對那些能力較強的學生提出更高的要求，讓他們在已經實現的硬件電路和程序的基礎上，適當擴展相關功能，從而促進學生單片機綜合應用的設計能力的提高。

2.5 靈活運用考核方式

單片機傳統考核成績，平時所占比例為30%，期末所占比例為70%，也就是說，考核主要是以期末試卷考查學生所學的理論知識為主，而實際應用能力的考核所占的比重卻很少，而且一張試卷考出來的成績具有一定的偶然性，并不能代表學生的真實水平。所以，在這種考核方式下，很容易引起學生產生應試心理，以致他們平常不好好學習，期末臨時抱佛腳，強行記憶理論知識來應對期末考試，實際上，學生并沒有真正理解和掌握課程內容知識。而項目化教學模式主要側重于實踐，所以它主要考核的是學生對單片機的綜合應用能力。而要想取得這一效果，就有必要在學生完成每個工作任務后，考核他們對知識的掌握、設計能力、創新意識等，然后將這些考核成績作為他們的平時成績。另外，期末考試也要摒棄那種具有很大偶然性的一張試卷定成績的考核方式，可以結合使用多種考核方式。因為有些理論知識需要活學活用，不需要學生去死記硬背，那么這些知識就可以單獨采用開卷考試，在考試過程中，學生可以根據自己的需要來查詢相關資料，這種方式有利于學生發現問題和解決問題能力的培養。

3 結語

綜上所述，在單片機的教學中采用項目化教學方法，可以有效解決傳統單片機教學中存在的諸多問題和不足，將理論知識和實踐操作有機結合起來，極大地提高學生的學習興趣，使他們積極、主動地投入單片機學習當中，而且還能增強學生對單片機的綜合應用和動手實踐操作能力，提高學生獨立思考和解決實際問題的能力。

作者簡介：梁高衛（1970— ），男，湖南邵陽，博士，講師；研究方向：工程熱物理，電子信息。

[參考文獻]

[1]胡晶晶.項目化教學在高職單片機實訓課程中的應用[J].長江大學學報，2014（4）：116-118.

[2]陸旭明，繆建華.項目化課程教學改革探索[J].江蘇技術師范學院學報，2010（3）：79-84.

[3]申安來.以項目為導向的單片機課程教學改革[J].科技信息，2012（29）：246.

[4]曾維鵬，蔡莉莎，吳恒玉.基于“教學做合一”的單片機教學改革研究[J].蘇州市職業大學學報，2013（6）：84-86.

[5]張海燕，嚴方.高職項目化教學的課堂組織與實施策略探析[J].中國電力教育，2010（8）：92-93.

[6]代慧芳.基于工作過程的單片機項目化教學改革與實踐[J].宿州學院學報，2010（5）：104-106.

[7]鐘旭，李飛燕，楊振野.單片機項目教學法研究與探索[J].廣州技術師范學院學報，2011（4）：103-105.

[8]李冰.單片機課程項目化教學改革與實踐[J].實驗室科學，2014（2）：101-103.

[9]李偉，劉芳，王麗萍.論項目教學法在單片機課程教學中的應用[J].白城師范學院學報，2009（6）：98-100.

[10]馮毅，何建民，劉湘屏.基于項目的單片機教學改革探索[J].黃山學院學報，2011（3）：111-113.

Abstract： SCM-related courses are very important professional courses in the electrical specialty， with strong theoretical and practical. However， there are many problems in the traditional teaching mode adopted by colleges and universities， such as the old-fashioned teaching mode， the repetition of theoretical teaching and experimental teaching， the disconnection between theory and practice， and the singleness of assessment model. This paper first analyzes the problems existing in the traditional teaching model， then briefly introduces the projectized teaching and its characteristics， and finally puts forward the projectized teaching reform strategy.

Key words： single chip microcomputer； projectized； teaching reform