單片機課程的項目化教學改革與實踐①

陳婷婷

摘 ? 要：針對傳統的單片機教學過程中存在的以教師作為主體，理論知識與動手實踐脫節，缺乏學習積極性等問題，提出了單片機課程的項目化教學改革。首先介紹了項目化教學的總體思路，然后從教學內容的設計、教學過程的實施和考核評價機制幾個方面進行闡述。項目化教學以學生為主，并以項目作為核心，模擬仿真和實物焊接相結合，較大程度上提高了學生的學習興趣和實踐操作的能力，改善了教學效果。

關鍵詞：單片機課程 ?教學改革 ?項目化教學 ?混合教學 ?模擬仿真

中圖分類號：TP39 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）09（a）-0181-02

Abstract： In view of the problems existed in the traditional teaching of single-chip computer， such as teachers as the main body， disconnection between theory and practice， and low learning enthusiasm of students， project-based teaching reform of single-chip computer course is put forward. First the general thought of project-based Teaching is introduced， then the designing of teaching contents ，and implementation of the teaching process and assessment mechanism are expounded. The teaching mode based on project takes students as the main body and takes projects as the core， and combines simulation with physical welding， greatly improving students' learning enthusiasm and practical ability， and improving the teaching effect.

Key Words： Single chip microcomputer course; Teaching reform; Project teaching; Mixed teaching; Analog simulation

單片機課程是電子信息類專業的一門很重要的專業基礎課程，教學效果的好壞會直接影響學生實踐能力的培養和學生的就業情況[1-2]。傳統的單片機課程在教學過程中比較注重理論知識的講解，采用一貫式的教師講，學生聽的教學模式，缺少對學生動手實踐能力的培養，理論知識與實踐環節無法有效銜接，導致學生難以理解單片機的知識點[3]，從而失去學習的積極性，難以滿足應用型高校教學的需要。為了改善教學效果，并適應應用型高校在新的形勢下對人才培養目標的需要，對單片機課程進行改革是十分必要的。

1 ?項目化教學總體思路

項目化教學以一個個項目作為核心，以任務作為驅動，將理論知識與實踐環節相結合，讓學生從任務的實現中掌握理論知識和實踐技能，從而有效提高學生的學習效果和實踐能力[4]。單片機項目化教學改革經過多方位的改革和探索，積累了一些經驗，提出了四環節的項目化教學模式，分別為計劃環節、設計環節、考核環節和總結環節。

（1）計劃環節。

計劃環節的主體是老師，主要是老師根據教學知識點設計項目，并以任務書的形式把任務布置給學生，學生根據任務要求做出整體的計劃。

（2）設計環節。

設計環節的主體是學生，以學生自主學習和小組合作為主，教師進行適時輔導，有效的避免了傳統教學教師講，學生被動聽的弊端，使學生能夠根據項目主題，圍繞項目的具體任務主動去發現新的知識點，進而按計劃進行實施。

（3）考核環節。

考核環節教師采用多維度考核指標對學生的項目完成情況進行評價，如學生仿真模擬，實踐演示，項目答辯、團隊合作等。通過考評可以進一步提升學生的項目執行能力。

（4）總結環節。

總結環節主要是教師對學生項目完成情況以及能力培養情況總結經驗和教訓，把成功的經驗累積到項目化教學的規范中去，把失敗的教訓進行總結，使項目化教學得到進一步改進和優化。同時學生也對自身存在的缺點和不足進行總結，為下一個項目的順利完成打下基礎。

2 ?教學內容設計

項目化教學以項目為核心，把單片機教學內容相關的知識點打散，圍繞教學內容設計一系列的項目，并分解成具體的任務，然后再按照項目進行知識點的整合。教學內容的設計主要有以下幾個特點。

（1）以項目為核心，實現知識點的有效整合。

單片機課程的項目化教學改革以項目為核心，根據教學目標的需要，把教學內容設計成幾個典型的項目，例如花樣流水燈，數字電子鐘，串口通信，數字電壓表的設計，溫度報警系統的設計等。每個項目把單片機的不同知識點進行整合，打破了傳統單片機教學按章節進行知識點講解的模式，解決了人為把完整的單片機系統割裂成散亂的知識點，從而導致知識無法銜接的問題。學生在做項目的過程中發現并學習新的知識點，把這些知識應用到項目中來，真正做到學有所用。

（2）以任務作為驅動，尊重學生之間的差異。

針對每個項目設計不同的任務，由易到難，層層遞進。考慮到要充分尊重學生之間的個體知識層次的差異[5]，對任務進行了差異化設置，任務分為基礎任務，進階任務。這些任務是老師事先設計好的，學生根據任務要求完成相應的項目操作。基礎任務主要針對基礎薄弱的學生，使他們能夠通過一些基本任務的實現掌握所學的內容，并產生一定的成就感，進而激發濃厚的學習興趣，提高學習積極性。進階任務主要針對一些學習程度較好并有進一步提升自己的欲望的學生，使他們在完成基礎任務之后，再去實現一些進階任務，進一步鞏固所學內容。

（3）以創新為目標，實現能力的提升。

在完成任務的過程中，引導學生進行創新，可以是內容上的創新，也可以是形式上的創新，逐步培養學生的創新思維，實現能力的提升。譬如流水燈光的項目，學生自己創新設計出很多新的流水燈的樣式，同時流水燈也設計成不同的形狀，如心形、菱形、一字型、L型、姓名拼音首字母的形狀等等。通過點滴的新想法的實現，提高學生的學習樂趣，培養學生的創新意識，逐步實現能力的提升。

3 ?教學過程實施

（1）線上線下相結合的混合式教學。

課前，將項目任務書，電子教案，視頻資源等項目相關的電子資源，通過網絡平臺發送給學生，使學生提前了解項目的要求，進行項目預備知識的學習，有利于及時向老師請教不懂的問題。課中，學生以小組的形式進行項目總體方案的設計討論，接著分別從硬件電路原理圖繪制，軟件程序設計，聯合調試，實物焊接幾個方面逐步進行實施，教師進行相應的指導。課后教師把學生課上遇到的常見問題以及注意事項總結成文稿，通過網絡平臺發送給學生，便于學生進一步的進行總結。

（2）模擬仿真和實物焊接相結合。

大多數高校單片機教學都是使用實驗箱[6-8]，主要存在以下兩個問題：（1）實驗環境的局限性。學生只能在課上時間接觸實驗箱進行實驗，離開實驗室則無法進行，時間不能充分的利用。（2）實驗類型的局限性。實驗箱器件相對固定，單片機型號單一，只能利用已經固定好的線路進行一些驗證性的實驗，無法了解單片機與元器件之間的連接方式，缺乏創新性，不利于單片機的學習。

為解決以上問題，在教學過程中采用模擬仿真和實物焊接相結合的方式。在硬件設計階段，學生使用Proteus軟件，從元件庫中選擇需要的元器件，完成硬件電路原理圖的繪制，并進行仿真。在軟件的設計階段，學生通過Keil軟件，使用C51語言進行程序的設計和調試。然后把硬件和軟件進行聯合調試，對項目進行仿真。通過軟件仿真可以解決實驗環境局限性的問題，同時也可以打破元器件固定的限制，自由選擇所需元器件，進行一定程度的創新。實物焊接階段，學生利用教師提供的可供選擇的元器件散件進行焊接，制作出實物模型。實物焊接可以鍛煉學生的動手實踐能力，使學生更好地了解單片機與各個元器件的連接方式。

（3）獨立學習與團隊合作相結合。

項目以獨立學習和小組合作相結合的方式進行。上課之前對學生進行分組，每3～4個學生分為一組。首先通過小組討論的方式確定項目的總體設計方案;然后每個學生各自進行硬件電路原理圖的繪制和軟件程序的設計;最后小組成員分工合作完成實物的焊接，進行項目的答辯。通過個人獨立學習與團隊合作相結合的方式進行，可以提高學生溝通交流的能力和團隊合作能力。

4 ?學習效果考核評價機制

單片機的項目化教學注重學生的學習過程的評價，使考核方式多樣性，從不同維度評價學生的學習效果。最后的總評成績包括期末考試卷面成績和平時成績，各占50%。其中平時成績由考勤評分、項目模塊評分（知識點提問、硬件電路設計、軟件設計）、組長對組員評分、小組項目答辯等共同組成，使學習效果考核更加公正，更能體現學生的真實學習水平。

5 ?結語

單片機課程的項目化教學改革，主要從項目化教學的總體思路、教學內容設計、教學過程的實施以及考核機制等方面進行了研究與實踐，解決了傳統教學中存在的一些問題，有效提高了學生的學習興趣和學習的積極性，同時也提升了學生的團隊合作能力和創新意識。

參考文獻

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[2] 王善偉，周桃云.單片機項目式教學設計與實施[J].課程教育研究，2016（33）：227-228.

[3] 張天飛，龍海燕，丁嬌等.基于項目化教學的單片機課程改革[J].物聯網技術，2018，8（4）：119-120.

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[8] 周麗琴，李迎春，葉遠堅.能力遞進式項目教學改革的探索與實踐——在單片機課程中的應用[J].廣西輕工業，2011，27（8）：202-203.