51单片机实验课程应用项目教学法探析

梁飘

【摘 要】分析单片机实验教学存在的不足，以制作“智能小车”为课程项目，探讨项目教学法在51单片机实验课程中的应用，提出将课程各章节知识融入项目制作过程中，通过学生亲自动手完成项目的形式来掌握课程的知识点。

【关键词】单片机 项目教学法 智能小车 教学改革

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2016）08C-0161-02

在电子技术快速发展的时代，单片机技术在电子行业中扮演着极其重要的的角色，掌握了单片机技术，就掌握了电子技术的核心，因此，各大中专院校的电气工程、机电工程、自动化专业及计算机专业等电类专业都把单片机作为一门重要专业课程来抓。然而，在现实教学过程中，单片机实验课程教学却存在着诸多的不足。很多学生反映该课程不好学，知识难记，程序难写，讲课内容不好理解等。教师也反映学生刚开始认真学，后来越来越不认真，最后布置的练习和作业都不做，学习态度不好等，由此产生教师的教和学生的学达不到平衡，教学效果不理想，教学过程偏离教学计划，达不到教学的预期培养目标。本文针对上述所存在的问题，以制作“智能小车”为整门课程的大项目，采用项目教学法将课程的各章节融入项目制作过程中，通过做项目，让学生在制作的过程中理解并掌握课程的知识点。

一、单片机实验教学的现状与不足

职业院校不同于普通高等院校，职业院校的学生更是异于普通高等院校的学生。普通高等院校的学生自学能力强，自觉性高，相反，职业院校的学生则大多自我认识不高，自学能力较差，自觉性不高，比较好动。如果在职业院校教学中采用传统的教学方法，教师在黑板前单纯讲课，或通过多媒体单纯授课，学生在下面听，即便教师讲得十分生动、精细，也许台下的学生也是无心听课，不能真正掌握好单片机技术。

一些教师采用计算机房进行授课，先讲一定的教材内容，然后通过计算机演示和示范程序，让学生按照示范程序进行练习，然后用Proteus软件或单片机系统板进行程序仿真。此种教学方法比上述传统方法好很多，但授课一段时间后却发现，学生基本上是将教师的示范程序照抄一遍，然后下载到Proteus软件或单片机系统板中，仿真成功后，接下来就是拿出手机开始玩游戏，没有继续强化知识的意识或精神。而那些打字慢或搬抄过程中存在错漏的学生，可能准备下课了都没打完字，也可能是因为中途编译错误太多，又找不出错误的地方，最后干脆就放弃，直接玩手机或睡觉。

为了避免上述现象问题的发生，提高教学质量和教学效果，我们应该根据职业院校学生的情况，制定出符合他们特点的教学方法，让他们对课程感兴趣，进而激发他们自主去学习和探索知识。

二、单片机实验教学项目教学法改革

经过多年的教学经验总结，本文对51单片机实验课采用项目教学法进行改革，主要由以下几个环节组成：

（一）兴趣入门。心理学上有一个专业的术语叫做“初次效果”，意思是初次见面的一瞬间就能决定胜败。这是对人说的，其实对教学课程也有同样的效果。如果在第一次给学生上这门单片机实验课时，做好开头，让学生从一开始就对这门课充满兴趣和期待，那么，可以说，这门课程的教学就算成功三分之一了。

对本课程第一次课的教学设计，大部分教师都是简单做自我介绍，提出课程的学习要求，然后就开始打开课本上新课。本文的设计则不同，为了做好“初次效果”，本文的第一次课没有直接上新课，而是跟学生一起看视频、交流和讨论，通过交流与讨论的形式让学生对单片机有一个感性的认识，再通过一定手段使学生对课程学习产生兴趣和欲望，然后才慢慢引入新课。具体内容如下：

1.相互认识。先由教师简单向学生做自我介绍，然后再对全班学生进行点名，认识班里的班干，简单了解班级的一些基本情况。

2.看视频。相比学习文字材料，职业院校的学生对图片、视频，甚至实物更加感兴趣，利用这一特点，教师在上课前准备好搬运机器人、足球机器人、工业生产自动焊接机器人等几个具有代表性的视频材料，通过多媒体播放给学生看，然后再向学生介绍这些智能机器人之所以能完成那么多智能控制功能，都是由我们即将学习的单片机芯片来控制，随即放出单片机芯片的相关图片。运用此种方法，通过播放视频和图片的形式，将全班学生的目光吸引到屏幕上，让学生从感官上对单片机有一个初步的认识。

3.项目实物演示。此环节是第一次课的高潮部分，教师准备好本门课程项目教学的项目实物——智能小车，用一纸箱装好，等到这一环节时将它亮相在学生面前，然后试运行给学生看，甚至让学生亲手操作智能小车，让智能小车动起来，最后现场给学生指出单片机芯片，由此激发学生对本课程学习的兴趣。

4.布置项目任务与讨论。通过以上几个步骤后，学生对单片机已经有一定的兴趣，此时，教师粗略地讲一下智能小车的大致工作原理，然后向学生宣布项目任务—— 制作一辆智能小车。教师将实现的功能和要求罗列出来，最后与学生一起讨论如何去完成这个项目，包括硬件部分如何制作，需要用什么电路模块，最后如何去编写程序等，拟出一个大体的方案，调动学生的积极性，激发学生求知欲。

5.材料准备。做完项目布置和讨论环节后，最后一环节就是材料准备的布置，要求学生列出自己项目所需要的材料，然后用一周的时间去准备，材料可以自己制作，也可以购买现成模块，这样，学生有事可做后，也不会再觉得课程枯燥无味，相应地学习兴趣也就提高了。

（二）硬件制作。通过前期学生的材料准备后，接下来就进入硬件的制作过程。

教师将学生带到实验室，通过分小组的形式进行硬件的制作指导。首先对全班学生提出总的制作要求和注意事项，然后将全班学生分成若干个小组，再召集各组的组长进行硬件的制作指导。比如，教师亲自动手示范指导组长们如何装配智能小车的底盘，如何安装驱动电机和轮子，如何安装电路板及相应控制电路模块等，然后再由各组长对本组的组员进行指导和装配示范，组员们按照组长的装配方法进行装配。同时，教师巡视课堂，了解每个组的制作情况和进度，对有问题或装不对的学生进行指导和提醒，最终完成项目的硬件装配与制作过程。

（三）简单驱动。项目的硬件制作完成以后，教师组织学生带上课本和智能小车进入单片机仿真实验室（或计算机机房），对硬件的相应部件进行功能测试以及程序的编写和仿真，完成一些简单功能的驱动任务。

首先驱动智能小车的运动部件，即驱动电机带动轮子转动。在驱动之前，先给学生设一个疑问：如何让轮子转进来？引发学生对本任务的思考。然后对硬件的电路及原理进行简单的讲解，引出单片机的IO口控制知识，并提示学生翻到课本的相应页码，融合课本教材相应内容进行简单的讲解。接着，教师写示范程序并下载到小车单片机中，驱动车轮转起来，再让学生按此方法进行程序的编写和驱动。

学生驱动得电机让小车跑起来后，学习兴趣肯定大大提高，场面也会很热闹。此时，教师又提出探索性任务，提示学生如何驱动LED指示灯亮起来，又如何实现灯闪铄，以及蜂鸣器的驱动等。通过完成这类小任务，学生去探索和驱动其他的一些电路，达到知识拓展的目的，同时也完成单片机IO口的简单驱动任务。

（四）功能完善。通过以上的方法驱动简单电路后，学生对单片机IO口的编程和控制已经有了一定的认识和掌握，接下来就可以引导学生一步一步地将一些功能电路模块综合起来驱动，实现从简单到复杂的智能控制过程。

比如，引导学生运用红外光电传感器来识别路面的黑线，再控制小车的运动情况，如当小车没检测到黑线时，小车一直向前行进；当检测到黑线时，小车停止前进。学生完成此任务后，教师又提出深一点要求，如当小车没检测到黑线时，小车一直向前行进；当检测到黑线时，小车转弯或调头行进等，实现综合性控制功能。

当学生掌握这些较简单的综合控制功能的编程和控制方法后，再往知识较深、程序较难、单片机功能更强的内容去学，比如超声波避障功能、液晶显示功能、定时器使用等，引导学生一步一步地、从简单到复杂地学习，最终完成智能小车所有功能的实现，从而完成本课程主要内容的授课与学习。

（五）考核评比。本课程的最后几次课是项目完成情况的考核评比与总结。当学生把课程项目的所有功能都完成后，安排一个时间对全班学生制作的项目进行演示和考核评比。在教室的讲台做一个演示台，让每个学生将自己的项目作品拿到演示台上，在全班同学面前展示和演示自己做的项目作品，看看所能实现的功能与开学初的计划是否一致，再简单讲解作品的工作原理和制作方法，最后，教师再对作品的结果进行点评和总结。

通过演示作品和教师的点评总结，学生不但收获了学习成功的喜悦，也认识了自己的一些缺陷和不足，进而努力去弥补和更正。同时，教师也能从这个环节中了解到学生学习的掌握情况和教学上存在的不足，进而对下一节课程进行完善和改进。

三、实验教学改革效果分析

51单片机实验课项目教学法的教学改革，打破了传统理论教学和单纯Proteus软件或单片机系统板仿真教学的缺陷，将整门课程改成项目作品的制作，再将课程内容知识融入项目的制作过程中，让学生既学会了课本知识，又掌握了知识的实际运用，达到理论与实践相结合的教学目的。

通过多年的尝试发现，改革后的单片机实验教学，教师的教学过程轻松了很多，对学生的指导时间多了很多，学生学习的兴趣和积极性更是大幅度地提高，课上睡觉或玩手机的学生大幅度地减少，更多学生将时间和精力投入到了项目的制作过程中，碰到问题时，学生也懂得借助网络进行相关资料的查找，学会了知识的探索，最后在毕业设计中，单片机项目的论文尤其是单片机毕业作品都明显多了很多。

综上，以制作“智能小车”为整门课程的大项目，采用项目教学法将课程的各章节融入项目制作过程中，通过学生亲自动手做项目的形式，培养学生对本课程的学习兴趣，提高学生的学习的积极性和主动性，引导学生将理论知识应用到实践中，增强学生的技能水平和实际应用能力，达到理论与实践相结合的目的。经过多年的教学实践证明，改革后的项目教学法不但提高了教育教学质量和教学效果，而且学生学习的兴趣了大为提高，实际动手能力也增强了。

【参考文献】

[1]赵永熹，黄云峰.基于项目驱动法的单片机课程体系建设[J].中国电力教育，2013（4）

[2]谢宏霖.基于“项目驱动法”的单片机类课程教学探索[J].电脑知识与技术，2012（30）

[3]杜志强.机械类专业“单片机原理及应用”课程教学探索与实践[J].理工高教研究，2010（3）

【作者简介】梁 飘（1984— ），男，壮族，广西靖西人，广西大学在读研究生，广西理工职业技术学院助理讲师，专职教师兼实验员。

（责编 黎 原）