积木式项目教学法在单片机课程教学中的应用

刘　璟　刘泉海

摘要：单片机是一门实践性很强的专业技术课程，也是学生较难入门的课程。文章提出针对单片机课程的积木式项目教学法，并给出具体实例说明积木式项目的设计方法、具体实施步骤以及在实施中要解决好的问题，最后对积木式项目教学法与传统教学法的效果进行了对比。

关键词：单片机；积木式项目教学

《单片机原理与应用》课程是计算机应用类专业与电气控制类专业的必修课，是一门实践性很强的课程。传统的单片机教材基本都是以单片机的结构为主线，先讲单片机外部引脚、内部机构，然后是指令和汇编语言编程，单片机存储器扩展和各种外围芯片的应用，最后举一些实例。教师大多按这种顺序进行授课，但学生普遍反映该课程难学。尤其是职业院校的学生，基本没接触过计算机硬件方面的知识，电路知识也相对贫乏，要一开始就去理解单片机的内部结构，学生很难进行抽象思维。学生在学习指令时感觉指令较多、容易混淆、难于记忆，教师也是越讲越吃力，这样形成恶性循环。另外，此课程实践环节的实验又多是验证性实验，缺乏挑战性，学生体会不到成就感，做实验时积极性不高，教学效果可想而知。那么，如何突破原有教学模式的缺点，让学生更好地掌握单片机的原理知识和应用技能呢？

积木式项目教学法的提出

项目教学法是目前高职院校倡导的一种教学方式，它主张用项目任务来促进教学，通过师生共同实施完整的项目工作而进行教学活动。具体来说就是以单片机的应用项目为媒介，在学生完成项目的过程中传授给学生相关的理论知识和实践应用技能，通过几个项目来完成整个理论体系的教学。这样，在教学过程中如何选取项目就变得非常重要。如果在选取项目时不能解决好知识的分配问题，就会导致项目的覆盖面窄，如果项目容量过大，就会导致教学实施时又回到学科性课程的老路上。鉴于此，我们借鉴全国大学生电子设计大赛的题目要求进行项目的选择和设计，提出了积木式项目教学法。2007年电子设计大赛专门设立了高职高专组，电子竞赛题目分为“基础”和“发挥”两部分，每个部分都有多个要求。学生对多个要求进行分析，设计各部分实现方案，逐步完成题目要求。项目的实施过程类似堆积木。把电子大赛的题目设计思想应用在单片机的项目设计中，教师应先把选择好的项目根据课程内容合理分解为多个任务，依次布置给学生，不至于学生拿到项目无从下手。一个任务针对课程一部分知识点，学生在教师的指导和自身努力下完成任务要求，然后在此基础上再增加新任务，即增加知识的覆盖面，以此类推，最后完成多个任务，也即完成了项目要求。让学生在这个过程中学习和实践课本相关章节的内容，对课程的知识结构和知识间的相互关系能有一个清晰的认识。

具体的课程实施计划

（一）基础部分以课堂多媒体教学形式为主进行

单片机概述、单片机外部引脚、内部存储器组织、指令部分（主要介绍常用指令，其他指令在实际项目应用时再进行介绍）等内容以多媒体课件形式讲解。这就要求教师制作出形象生动的课件帮助学生理解所讲内容。任课教师一定要打破以教材为导向的教学方法，可以通过简单的程序引导学生学习指令和寻址方式，而不要逐条地介绍，否则教学效果不好。

此部分内容课时安排应该少一些，关键是要通过后续的学习和实践进一步理解理论知识。

（二）应用与接口相关内容以项目教学为主，以课堂讲授辅助，安排在实验实训基地进行

将一个教学班的学生分成若干个项目小组（一般是5人左右），并指定一名学生作为项目经理，负责整个小组的管理和分工等组织工作。在实施过程中，教师组织学生交流、研讨、查询资料，查找问题，最终完成项目任务。项目应来源于生产生活实际，要能引起学生的兴趣。现举例说明积木式项目的设计如下：

项目：将流水灯（即8个广告灯）的流动速度分为五级，用按键控制流动速度。每按一次键流水灯的流动速度改变一级。首先降低流动速度，降到最低速度后改变流动方向同时再逐步增加流动速度，增加到最高速度后改变流动方向再逐步降低流动速度。

对此项目要求进行分析，分解为一个个的任务布置给学生，同时向学生提供相关资料或推荐一些相关网站，指导学生去阅读思考。教师也可提前对任务涉及课程的新内容进行统一讲解。此项目要求分解如表1所示。

（三）评价体系

每完成项目的一个任务就应进行一次评价。评价主要分为三个步骤：（1）学生（或学生小组）现场演示并讲解作品（大约用15分钟）；（2）分别进行任课教师评价和学生评价；（3）评定出成绩并折算出学分。

任务中若涉及硬件，要求学生自己设计电路，画出电路原理图、电路连线图，自己焊接电路板，编写程序，最终完成任务写出任务报告。任务报告要求学生对自己在项目实现过程中碰到的软硬件问题及解决过程进行详细描述，报告的最后一项是写出完成这个项目后自己的体会和收获。学生通过完成这样精心设计的3~5个由简到难的项目，即可掌握单片机课程的基本内容。如课程的时间宽裕，可再安排几个单片机的新应用项目，介绍一些新器件及新总线技术（如单总线传输技术），以扩充学生的知识面和培养学生的创新能力。

课程结束后，要布置项目对学生进行测试。要求学生自己对项目进行分析和分解，确定实现方案。有些项目的实现方案不止一种，则应要求学生论证不同方案的可行性及各自方案的优缺点，选取认为较好的方案进行设计。

积木式项目教学法效果分析

对计算机应用专业2006级某班（40人）应用积木式项目教学法，其他三个班的教学仍采用传统教学方法，实验时间为一个学期，以理论测验、实践项目完成情况、问卷调查为测量手段，衡量学生对基础知识的掌握程度、项目完成情况以及他们自己对此课程学习后的满意程度，比较两种教学法的效果。结果显示，积木式项目教学法激发了学生的学习兴趣，学生在自己动手实现任务的过程中体会到了成就感，增强了自信，同时也提高了学习积极性。通过小组成员协作完成任务，培养了学生的团队精神。实验班级的学生普遍反映通过一学期的学习自己收获很大，希望其他工程类课程也采用同样的形式进行。

在实验过程中，我们发现，须注意解决如下几个突出问题：（1）师资：应安排理论实践经验丰富的教师承担项目教学。（2）环境：在实验实训基地应具备多媒体电化教学设备，足够的单片机教学仿真、开发设备和必需的电子制作条件；如果碰到学生普遍存在的问题，教师可通过多媒体统一讲解。（3）教材：目前的教材基本都是根据学科体系结构进行编写的，在实施积木式项目教学法时不能按照教材的章节顺序来进行，因此要求教师在设计教学时花心思选择项目，大项目要能合理地分解为小问题，让学生一步完成。最好由几个教师一起根据学校情况和目前行业最新技术应用编写课堂讲义，而把传统教材作为参考书目。

在高职教育推行工学结合教学模式的重大变革形势下，采用积木式项目教学法确实在一定程度上解决了学生单片机实际应用能力不足的问题，是一种比较有效的教学方法。它突破了传统的教学模式，通过真正让学生自己解决问题实现学生对知识的掌握，大大提高了学生学习的积极性和主动性，使他们的动手能力、解决实际复杂问题的能力、团队协作能力、书面材料的书写能力都有了很大提高。当然，此教法还有待于在进一步的实践中加以完善。

参考文献：

[1]李忠国，陈刚.单片机应用技能实训[M].人民邮电出版社，2006.

[2]刘联明.机电类专业课“积木式教学法”的探索[J].邵阳高等专科学校学报，2001，（6）.

[3]贾方亮，等.以电子设计竞赛为载体培养学生的创新与创业能力[J].职业技术教育（教科版），2004，（28）.

[4]蒋庆斌，郝超.高职项目课程开发的实践探索[J].教育与职业，2007，（2）.

作者简介：

刘璟（1974—），女，陕西凤翔人，硕士，陕西工业职业技术学院信息系讲师，研究方向为计算机应用技术。

刘泉海（1955—），男，陕西澄城人，陕西工业职业技术学院信息系教授，研究方向为计算机控制技术。

（本文责任编辑：谢良才）