基于项目驱动与理实合一的单片机教学改革探索与实践

王京港+张翠平

（南京理工大学紫金学院机械工程系，南京 210046）

摘要：结合近年单片机教学经验，对项目驱动与理实合一的单片机教学模式的改革情况进行了介绍，阐述了该模式的教学优点及实施过程，教学实践表明，该模式很好地解决了教学中教与学的关系，能引起学生学习的兴趣，极大地提高了学生学习的主观能动性和实际项目动手开发能力，收到了很好的效果。

关键词：单片机教学；项目驱动；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）21-0186-02

单片机原理是测控技术与仪器专业的学位专业课，其实践性、操作性、工程性都很强，学好单片机对后续专业课程的学习起着重要的作用。作为将测控系统上的信号进行信号采集、处理、显示或发出控制信号的主体，单片机的学习起着承上启下的作用，在测控专业的课程体系建设中起着非常重要的作用。它的教学效果直接影响到学生的就业，学好单片机对于测控专业的学生来说具有重要的意义。

一、传统单片机教学模式的不足

大多数高校长期以来大都采用传统的教学模式，即将理论教学与实验教学分开进行，学生先在教室学习理论知识，然后根据理论课程的进度在实验室安排相应的实验[1]。这种教学模式的不足之处在于：（1）课程开始时以原理性内容引导学生入门，内容较为枯燥，学生理解困难[2]；（2）教学中“重理论轻实践”，实验学时较少，造成学生的应用能力培养缺乏；（3）硬件和软件分开讲授，导致学生在实际工作中缺少系统化、工程化的思路；（4）实验课时限制，实验教学大多为验证性实验，不利于综合性、设计性实验的开展；（5）实验室开放程度不够，学生在规定的时间内往往不能完成实验而草草收场，实验教学质量不高。

二、单片机项目驱动与理实合一的教学模式

项目驱动与理实合一的单片机教学模式是以实践应用能力培养为根本目标，将理论教学与实践教学有机融合于一体，以学生为主体，以教师为主导，围绕具体项目构建教学内容，授课场所安排在理实一体化实验室中进行，师生共同参与项目，并在项目的实践过程中进行相关理论的学习。从项目引入→任务分解→软、硬平台搭建→项目展开→项目完成→项目考核的一系列教学活动中，使学生从被动学习变为主动学习，充分调动了学生的学习积极性。理论与实践一体化的教学模式是高校教学改革的一种趋势，尤其是针对理论与实践性于一体的应用型课程的改革方向。

三、项目驱动与理实合一教学模式的实施

1.合理安排教学内容。理实合一项目驱动的单片机教学不再强调单片机的内部结构、原理，而是以理论够用，着重工程应用的原则来进行教学内容的选择和项目设计。每个子项目既要体现测控专业对单片机应用技术能力的要求，还要基本覆盖当前阶段教学内容的相关理论知识点。如表1所示为单片机原理课程的项目内容、任务分解及教学目标。

2.实践教学平台的构建。理实一体化教学的顺利实施需要良好的教学坏境[1]，教学活动安排在理实一体化实验室。传统的单片机教学課件和教案资源相对单一，教学平台大多是借助多媒体课件展示[3]。理论教学和实践教学不能有效结合，为此我们构建了理实一体化教学的软硬件平台：（1）硬件平台：根据项目需求，设计了基于STC89C51的硬件平台。如：最小应用系统模块，流水灯模块，数码管模块，矩阵键盘模块，串口通信模块等利于项目开展的模块。这样各个模块间可以和单片机最小系统间相互配合从而可以组成项目式教学的硬件系统。（2）软件平台：采用Keil C软件，用于程序代码的编写与调试；Protel 99SE，用于硬件电路原理图的设计；Proteus电路仿真，用于课堂教学过程中的项目演示及学生课后进行项目重现，并把Keil C和Proteus仿真软件结合起来进行项目的系统连调，从而更直观的把项目开发的过程，以及项目开发过程中出现的问题的解决办法形象的展现在学生的面前。

3.教学环节开展。在教学环节中，把讲授的知识点融入到单片机具体的项目中，启发和引导学生去分析项目完成具体的任务，培养他们分析问题、解决问题的能力[3]。在教学过程中，要转变教师的角色，教学方法要多样性，在教学过程中多巡回指导，个性问题区别指导，并及时发现共性问题集中指导。在具体教学时，项目的讲解分为：硬件设计、软件设计和系统调试。硬件设计借助Protel 99SE进行电路原理图的设计，利用Proteus验证电路原理图，并在实验室自主完成该子项目的硬件电路的焊接，同时介绍相关的单片机知识点；软件讲解借助于Keil C软件，一边单步调试程序一边讲解。最后进行软硬件的系统调试。通过每一个项目的开展，让学生既真正接触到单片机的硬件，进行相应硬件设计、焊接及调试，又能够学会软件程序的编写方法、系统的整体调试，使学生掌握单片机应用系统的开发过程。

4.考核方式的改革。当前单片机课程普遍的考核方式是闭卷考试和实验考核，该考核方式很难考查学生分析问题、解决问题的能力，不利于综合反映教学效果。在考核方式上进行了改革探索，学生最终成绩包括考试成绩、项目成绩、平时成绩。考试试卷分为理论部分和上机部分，理论考试不侧重于知识点的记忆，而是考核如何运用知识点来解决工程实际问题，实践部分借助软、硬件平台完成相关的硬软件设计及调试；项目成绩是学生完成项目任务的成绩，包括学生分析具体项目，设计电路，搭建焊接硬件电路，编程调试，实现功能等部分的成绩；平时成绩主要是学生的考勤情况。新的成绩评定方法，既考核了学生的理论知识，同时也增强了学生动手的积极性，提高了学生的项目开发实践能力的培养。

四、结语

项目驱动与理实合一的单片机教学既继承了传统教学模式中传授理论知识的优点，同时又改变了教学模式，提高了学生的动手能力。经过近年的教学实践证明，该模式能引起学生的学习兴趣，有利于激发学生的学习主动性，较好的提升了教学效率和教学质量，是一种很好的单片机应用型人才培养模式。

参考文献：

[1]李德明.单片机应用课程理实合——教学探索实践[J].电子世界，2012，（22）：175.

[2]张秋菊，李丽芬，等.“教-学-做-赛”一体化模式在单片机教学中的应用[J].中国电力教育，2014，（02）：89-90.

[3]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，（04）：55-56.

[4]牛军，张宏伟.基于“项目驱动法”的单片机课程一体化教学的探索与实践[J].教育教学论坛，2016，1（03）：90-91.

收稿日期：2016-11-22

基金项目：本文系南京理工大学紫金学院教育教学改革与研究课题“独立学院应用型人才培养的单片机课程教学模式改革的探索与实践”（编号20140101007）的研究成果