项目教学法在《单片机原理及接口技术》中的实践

项目教学法在《单片机原理及接口技术》中的实践

石莹

石莹钟山职业技术学院信息与电子工程系210000

摘要在单片机教学中运用项目教学法，以真实项目为基础，以培养学生的实践操作能力和团队精神，在整个过程中，学生能主动获取知识，调动学生的学习兴趣，将传统教学法进行改革，找到适合本校学生学习的方法。

关键词高职教育教学改革单片机项目教学

随着科学技术的进步，单片机的应用越来越广泛。大到一个完整系统的自动化控制，一些智能仪器仪表对系统参数的自动检测和控制，小到对几个功能的控制等，都普遍采用了单片机技术。我院计算机应用、电气自动化、机电一体化、移动通讯等专业都将单片机作为专业基础课程。而它是一门应用性很强的课程，涵盖的知识面广、工程应用较多，传统的单片机传统的单片机教学是按单片机的体系结构进行讲解，包括：单片机的基本结构，汇编语言、定时，计数器、中断系统、串行接IZl、系统扩展及A／D、D／A转换等部分，教学中通过实验理解知识点．学生对单片机的实际应用了解不深．又因为单片机技术是软、硬件结合的课程，有一定的难度，往往学习效果不理想。根据多年来对单片机的教学实践，我认为，必须改变传统的教学模式，不求全面、深入，但求真正理解、掌握。我们在对传统的单片机教学进行深入的分析、研究这之后，在单片机教学中引入了项目教学法。

一、项目教学法与传统教学法的区别

项目教学法与传统教学法相比，有很大的区别，主要表现在改变了传统的三个中心，由以教师为中心转变为以学生为中心，由以课本为中心转变为以项目为中心，由以课堂为中心转变为以实际经验为中心。具体来讲，要遵守下面的五项原则：1、项目教学的科学性。我们制定的教学目标，必须有利与开发每个学生的学习潜能，而且还注意把教师和学生所花费的时间和精力控制在合适的程度，以防师生负担过重。2、项目教学的系统性。项目教学面向每一个学生的个性发展，尊重每一个学生发展的特殊需要，最重要的是创新能力的培养。对于一个职高学生来说，要很快具有创新能力是不现实的，但是使他们具有创新意识和创新精神是能够做到的，也是必须做到的。除了学科的整合，另外还与教师培养、设施设备条件关联，项目教学是一个系统工程。3、项目教学的实践性。项目教学和现有学科教学最大的不同点是它不对学生进行纯学术性的书本知识的传授，而是让学生自己动手实践，在实践中获得信息时代所需要的能力，这才是设立项目教学这一课程的最根本的目的。如果说，其他课程主要让学生获得基础知识，那么，项目教学则强调让学生得到实践能力的训练。4、项目教学的层次性。项目教学的开展，决不是为了取代学校现有的学科教学。因为职校学生还处在长知识、打基础的阶段，学科教学中的知识、能力训练是他们成长所必需的。不具备一定的从学科教学中获得的知识，开展项目教学只能是无本之木、无源之水，无从谈起。从这个意义上说，“项目教学”的开展非但不取代，相反还有赖于学科教学的质量。5、项目教学的自主性。项目教学是以学生的直接经验或体验为基础而开发和实施的。它是以学生的直接经验为基础而对学科知识的综合运用，是对学科的逻辑体系的超越。在“项目教学”的开发和实施过程中，鼓励学生的自主选择和主动探究，将学生的需要、动机和兴趣置于核心地位，为其个性充分发展创造空间。

二、项目教学法的特点

苏联教育家巴班斯基说：“每种教学方法按其本质来说都是相对辩证的，它们都既有优点又有缺点，每种方法都可能有效地解决某一种问题，而解决另一些则无效，每种方法都可能有助于达到某种目的，却妨碍达到另一种目的。”也就是说，任何一种教学方法有其特定功能及运用范围，也有其局限性，只有将教学方法进行恰当选择、合理组合、正确运用，才能发挥教学方法的作用。虽然实践证明项目教学法对培养学生的关键能力十分有效，但它也是有适用范围的，教师应根据教学目标、学科性质与特点、学生发展水平、教师本人的素质和个性以及教学时间与教学条件不同来选择是否可以采用项目教学法以及应该在何时采用项目教学法。

“项目教学法”最显著的特点是“以项目为主线、教师为主导、学生为主体”，改变了以往“教师讲，学生听”被动的教学模式，创造了学生主动参与、自主协作、探索创新的新型教学模式。

三、单片机实行项目教学法的优势

项目教学法注重以项目为单位，以实验室作为学生学习的主要课堂。学生以每个项目操作为主，在操作项目过程中，去学习单片机相关理论知识，学习态度变为主动学习而不是被动接受。学习方法的改变使学生对单片机枯燥的理论知识点产生了兴趣，兴趣是学习的最好动力。

1、完成规定项目是衡量教学效果的基本标准。在单片机每个项目的教学过程中，每位学生都按照项目的要求进行独立操作。尽管部分同学在一开始还不能完全按照老师事先设计好的要求去做，但毕竟他们是在动脑筋，在自己的实验台上完成了操作，项目的功能也能完整表现，达到了预期的效果。

2、为进一步寻求发展留有空间。部分同学在完成基本项目的基础上，如果学有余力，教师也可以适时地加以引导，启发他们向更深层次做进一步探究。例如，一个LED跑马灯的实验，项目规定八个发光管相继点亮，就达到了基本要求。但是，这个项目很容易再作进一步发展，如相邻、交叉二个发光管相继点亮，每四个发光管交替点亮、从左到右再从右到左点亮、点亮时间的延时设置等。老师就可以布置这些学习任务，使这些学生在每个项目的发挥上更加充分，更全面地掌握和理解单片机的知识和技能。同时，受这些学生的启示，其他学生也会被带动起来，跃跃欲试，教学结果就会更好。

3、项目教学的本质就是提高教学效果。通过项目教学，当学生完成每一个单片机的实验项目，项目功能被完整地表达出来时，学生的脸上充满了惊讶和喜悦。他们从中学会了单片机的硬件电路连接，学会了程序编制，学会了程序调试，学会了知识和技能，充分体现了项目教学的效果。如果按照传统的教学方法，把大量的时间用在教室讲授单片机的理论，就会出现课程还没讲到一半，能够听懂的且还能继续坚持听下去的学生大概不到全班的四分之一了。

四、单片机课程项目教学案例

下面利用“8路智能抢答器的设计”为例，介绍项目教学法在单片机课程中的具体应用。

1、设计任务。本设计要求学生结合现有的实际条件，以单片机为控制核心，设计一个8路智能抢答器。要求实现以下功能：

抢答器可同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按键进行抢答。

主持人可以通过智能抢答器的按键设定每道题的抢答时间和回答时间。

具有清零和非法抢答控制功能。

参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，显示器上显示选手的编号同时进入回答问题的倒计时。

倒计时期间，如果主持人想终止倒计时，可以按下“停止”按键，系统会自动进入准备状态。

以上是主要任务，学生可以根据自已掌握的实际情况进行调整，充分发挥学生的主创意识，调动他们的学习兴趣。

2、制定整体方案设计。该智能抢答器以AT89C51单片机为控制核心，控制精度较高，操作误差主要来自晶振自身所造成的误差。其他外围电路电路包括复位电路、时钟电路、报警电路、LED显示电路、抢答按键、功能高置键等。智能抢答器的整体设计如图1所示。

图１智能抢答器的整体方案设计图

硬件电路设计为了提高教学效率，可以选择在Proteus仿真软件中绘制电路原理图。如图2所示。

图２系统器件连线图

3、硬件调试与软件设计。这一步主要考查学生利用试验仪进行软件的设计与调试能力，应将重点放在软件的设计与调试上，培养学生的片上调试能力。让学生先分别调试通过各个模块程序，然后调试主程序，再将各部分连接进行调试。调试的范围可以由小到大、逐步增加。通常交叉使用单步运行、断点运行、连继运行等多种方式，每次执行完毕后，检查CPU执行现场、RAM的有关内容、I/O口的状态等。发现一个问题，解决一个问题，直至全部通过。

4、软件的联合调试。此时，学生的软件程序和Proteus下的硬件电路都各自确保正确完成，需要将keil中的程序与Proteus中的硬件电路结合起来。

5、项目总结与考核。本课程的考核方式采用项目鉴定与答辩相结合的方式。通过成果的展示，可以增加学生的成就感和完成项目的动力；而答辩能让教师更好地了解学生的实际水平，做出准确的评价。

五、结束语

总的来说，项目教学法是以学生为中心，以真实项目为基础，以培养学生的实际操作技能为目标，在整个过程中学习知识。将被动学习变为主动探索学习，让学生在学习过程中发现问题、思考问题、解决问题，提高学生的学习能力和动手操作能力。实践证明，项目教学法在高职院校的单片机课程中取得了很好的效果。