单片机课程项目化教学改革的探讨

单片机课程项目化教学改革的探讨*

陈震1，陈新亚2

( 1.河南机电高等专科学校 电子通信工程系，河南 新乡 453000；

2.河南机电高等专科学校 机电工程系，河南 新乡 453000)

摘要：随着单片机课程项目化教学的广泛开展，我们确实看到了项目化教学在提高学生学习积极性、培养学习兴趣和提高动手实践能力上的优势，但项目化教学传授知识的系统性和完整性较差。如何在保持项目化教学优势的同时兼顾相关理论知识的系统性和完整性，进一步提高学生解决实际问题的能力，需要我们在深化单片机课程教学改革中重点关注和解决。

关键词：单片机课程；项目化教学; 教学改革

收稿日期：*2015-03-15

作者简介：陈震(1973-)，男，河南镇平人，副教授，主要从事计算机控制技术研究。

中图分类号：G642

0引言

《单片机原理及应用技术》课程是一门许多工科专业都会开设的专业技术课程。它是一门综合运用数字电子技术、模拟电子技术、通信技术、程序设计、电子CAD等知识，以解决实际工程问题为目标的综合性课程。学生的学习效果直接影响学生未来解决本专业工程实践问题的能力，因此它的教学效果就显得尤其重要。

随着高等职业教育的发展，教育部出台《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》，对高等职业教育提出培养学生职业技能的教学目标。在全面提高教学质量、培养大量高素质技能型人才的背景下，项目化教学越来越为教育主管部门和高职院校所重视。在全面开展项目化教学改革的过程中，项目化教学在提高学生学习积极性，培养学习兴趣和提高实践能力上的优势很突出，但也出现了课程知识完整性和系统性较差、学生缺乏理论基础、缺乏发展后劲的缺点[1]。如何解决项目化教学理论知识缺乏系统性和完整性的缺点，在提高学生动手实践能力的前提下，全面增强学生的知识掌握水平并最终全面提高学生专业技术水平，是我们在开展项目化教学过程中需要思考和解决的问题。本文结合单片机课程I2C通信项目化教学的实践对此加以探讨。

1理论教学与项目化教学的特点及其比较

1.1传统理论教学及其特点

传统的单片机课程教学是老师主导课堂教学进行传授、学生被动听课记笔记学习的状态。虽然在理论学习阶段学生有几次实验课，但是仅是以验证某个知识点是否正确为目的。学生学习中易感到枯燥无味，毫无学习兴趣和学习积极性可言，纯粹是填鸭式的教学模式[2]。

传统理论教学方式存在以下一些问题[3]：

(1) 单纯以老师的课堂教学为主，学生被动学习，教学效果严重依赖教师知识和教学技能水平，学生缺乏独立思考和解决问题的能力。由于教师相对学生而言对课程的内容理解更加深刻，加上授课以某个教材为依托，容易造成任课教师根据自己的理解或者教材教学内容的安排而对教学内容进行取舍。学生为跟上教师的讲课进度，只能根据教师的教学情况对知识进行学习，不去思考和关心自己对知识是否充分理解和掌握，同时由于任课教师在学生中的权威性，即使学生对某些知识点和教师的理解有偏差也只好将教师或书本作为唯一正确的答案。由于个体理解和对知识融会贯通能力的差异，造成学生理论学习与实践动手之间的显著差异。

(2) 学生理论和实践能力严重脱节。传统教学过程也配备了必要的实验课，但其内容主要以验证某一知识点的正确性为目标，在此过程中学生毫无创新性可言，也不以培养学生独立思考和解决问题的能力为目标。实验课的实验内容和实验步骤早已经制定好了，甚至专门编写了实验指导书予以规范。在实验设备状态良好、实验操作正确的情况下，同批次的实验结果几乎都是确定无疑的，这种类型的实验课虽然在一定程度上能够锻炼学生的动手能力，但对培养学生分析问题和解决问题的能力却是不够的，这就造成学生理论学习和解决问题的实践相脱节，不能适应现代社会对高素质人才的需求。

1.2项目化教学及其特点

项目化教学，是师生通过共同实施一个完整的项目工作而进行的教学活动。它是“行为导向”教学法的一种。

项目化教学通过实施一个完整的项目而进行的教学活动，其目的是在课堂教学中把理论与实践教学有机地结合起来，充分发掘学生的创造潜能，提高学生解决实际问题的综合能力[4]。

项目化教学的关键，是根据教学任务和目标设计和制定一个项目的工作任务。其教学内容以实际工作流程或者实际工作流程的模拟平台为载体，通过学生动手实践切身体会实际工作的实施，以身临其境的感观刺激学生加深对知识的理解。教师作为学习过程的引导者，仅对学生的研究方法进行方向性的指导。项目化教学的特点如下。

实践性：项目的主题与真实世界密切联系，学生的学习更加具有针对性和实用性。

自主性：提供学生根据自己的兴趣选择内容和展示形式的决策机会，学生能够自主、自由地进行学习，从而有效地促进学生创造能力的发展。

发展性：长期项目与阶段项目相结合，构成实现教育目标的认知过程。

综合性：具有学科交叉性和综合能力的运用的特点。

开放性：体现在学生围绕主题所探索的方式、方法和展示、评价具有多样性和选择性。

评价特点：项目型教学的评价注重学生在项目活动中能力发展的过程，测评内容包括学生参与活动各环节的表现以及作业质量。

2以I2C通信为例的单片机课程项目化教学

2．1I2C通信项目化教学案例概述

为帮助学生掌握I2C通信方法，我们设计的I2C通信项目功能框架如图1所示。

图1　I2C通信项目化教学案例功能框图

在这个教学项目中，我们利用MAXIM的I2C接口12路12位ADC芯片MAX1238实现一个简易的串口模拟量数据采集系统。通过这个教学项目案例，要求学生以MAX1238应用为载体，了解和掌握I2C通信技术。

2．2I2C通信项目化教学案例的实施

项目化教学要求学生尽可能地激发创新性并全程参与项目完成的每一个环节。因为学生的性格和能力存在差异，为达到更佳教学效果，我们把I2C通信教学案例分为项目设计需求分析、项目团队建立、项目设计方案、电路原理图设计、PCB文件绘制、实验电路搭建、程序设计、系统调试、作品展示和验收、完成项目设计报告和成绩评定共十一个环节完成，如表1所示。

按照这种方式，确实达到了培养学习兴趣，提高学生动手实践能力的目的。学生与传统理论教学相比积极性很高，投入了更多精力，查找资料，建立项目小组，分工实践，获得了较好的教学效果。

3项目化教学的改进和完善

在多次项目化教学的实施过程中，我们发现项目化教学虽然提高了学生学习兴趣，锻炼了动手实践能力，确实提高了学生解决实际问题的能力，但I2C通信的应用很广，不仅有MAX1238这个I2C接口12路12位ADC芯片，还有更多的I2C通信接口芯片在单片机系统设计中广泛应用，如AT24CXX系列EEPROM, I2C总线IO口扩展芯片PCF8574、I2C接口时钟芯片DS3231、I2C接口ADC芯片ADS1100、I2C接口DAC芯片DAC8571、I2C接口温度传感器MAX6625等等众多。学生是否能够通过这个项目的学习很顺利地掌握其他常用的I2C通信芯片使用方法呢？通过测试，我们发现大部分学生还没有真正掌握I2C通信的知识，我们的教学改革还没有达到完美的效果，现有的项目化教学方案还需要进一步修改完善。

为寻找原因，找到改进的方向和办法，我们对传统的理论教学和现有的项目化教学方式进行了对比，如表2所示。

表1　单片机项目化教学工作内容

表2　理论教学和项目化教学的比较

通过对比分析，我们发现，传统的理论教学方法虽然在教学效果上不如项目化教学方法，但很明显具有系统性强知识完整的优点。为此，我们改进了原来I2C项目化教学的教学组织过程，如表3所示。

表3　改进后单片机项目化教学工作内容

在新的I2C通信项目化教学中，我们在原有项目进程的基础上，加入了新的理论教学和项目实践活动。在学生完成MAX1238串口模拟量数据采集系统设计之后，我们在学生掌握I2C模数转换芯片的前提下，详细结合MAX1238芯片的使用讲授了I2C通信的理论知识和使用注意事项。在此基础上，我们提供了单片机设计中常用的多种I2C接口器件，包括EEPROM芯片AT24C02、IO扩展芯片PCF8574、时钟芯片DS3231、DAC芯片DAC8571、温度传感器MAX6625的器件的硬件模块电路，学生结合自己的兴趣，每个项目组任选两种芯片自己查看说明书，按照I2C通信知识的理解，编写出芯片驱动程序，与老师后期提供的驱动程序对比分析，完成新的作品设计。这样做，虽然提高了学习的难度，但经过理论学习和项目实践，经过对比分析总结，普遍更好地掌握了I2C通信的使用方法，增强了解决问题的能力。

4结语

在单片机课程的教学改革实践中，我们充分认识到，项目化教学改革是单片机教学改革的方向。项目化教学确实能达到提高单片机课程教学水平，提高学生独立思考和运用知识解决实际问题的能力，也有益于培养学生的团队精神，有利于提高学生的专业技术水平。但在项目化教学过程中，决不可忽略理论教学。如果仅仅是引导学生完成教师设定的一个项目设计任务，很可能学生仅仅只是掌握了一定的实践方法，但对课程还没有形成系统的知识体系，只是知道要怎么做，但不知道为什么要这么多，还不具备举一反三的能力，那么也就不能说学生真正掌握了课程所学习的知识。如果能在原有项目化教学的基础上，进一步充实理论教学，赋予项目化教学新的内涵，并将理论学习和项目教学紧密结合，反复融会贯通，就能得到更好的教学效果。

(责任编辑吕春红)

参考文献：

[1]戴月.项目化教学中存在的问题及对策研究[J]. 河北旅游职业学院学报.2012,(12).

[2]胡晶晶.项目化教学在高职单片机实训课程中的应用[J].长江大学学报.2014,11(4).

[3]王金英.项目化教学与传统教学的对比研究[J].职业教育.2010,(7).

[4]张海燕,严方.高职项目化教学的课堂组织与实施策略探析[J].中国电力教育.2010,(24).

[5]唐永刚.基于模/数转换器和嵌入式计算机的数据采集系统[J].电子元器件应用.2010,5(10).

A Talk of The Pedagogy Based on Projects In MCU Course

CHEN Zhen,et al

(Department of Electronic and Communication Engineering, Henan Mechanical & Electrical

Engin. College, Xinxiang 453000,China)

Abstract:ith widely carrying out of the pedagogy based on projects in MCU course,we know the pedagogy based on projects can improving student’s learn enthusiasm and learn interest and improve the practical ability, but the pedagogy based on projects is poor of systematicness and integrality. How to keep the advantages of the pedagogy based on projects and keep the systematicness and integrality of MCU course How to improve the practical ability of students in teaching reform of MCU course?Now it has become a concern and the problem we need to solve.

Key words: MCU course; the pedagogy based on projects; teaching reform