项目式教学法在“单片机原理与接口”课程中的创设与运用

李悦晨 耿丽清

[摘 要] 单片机原理与接口是自动化类、电子信息类、机器人类等专业领域的核心基础课程，其课程相关理论知识抽象，并具有高度综合性和实践应用性等特点，学生理解非常困难，传统灌输式的教学方法效果较差。基于此，将项目式教学法应用于单片机原理与接口课程中，创设与运用教学做一体化教学模式，充分调动学生自主学习与探索的积极性，增强学生的实践动手能力，有效提高教学效果。

[关 键 词] 单片机原理与接口；项目式教学法；教学做一体化

[中图分类号] G712 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2018）21-0096-02

一、引言

单片机原理与接口课程在众多学科领域都有所涉及，其先行课程包括电路基础、数电、模电、C语言等，具有很强的综合性与实践性。同时，单片机芯片的高速发展与众多科技领域的使用，让单片机课程在学生的学习乃至日后的工作中变得极其重要。面对客观存在的问题，项目性教学法的引入与“教学做”一体化教学模式系统的综合运用成为提高学生综合能力的利器。

二、当前单片机原理与接口教学中存在的问题

（一）从教学理念来看，传统教学模式重理论传授、轻能力培养

理论教学作为传统的教学方法在单片机课程中占很大一部分课，讲授的主要内容包括MCS-51单片机硬件系统、并行输入输出电路、C语言、中断系统等。单片机的理论教学方法也较为单一，多数教师以讲授知识为主，不太注重学生综合能力的培养。大部分学生动手能力较差，对单片机的一些抽象概念很难理解，致使教师在教学过程中困难不断，学生在学习中也经常出现知识点衔接不上、编程错误频出等问题。

（二）从实践环节来看，理论与现实严重脱离

传统的单片机课程的理论教学课时大大超过实验课时，在实验课程上安排少量课时，且每个实验连贯性不强，也很难与理论教学的进度相匹配。实验课程可以把这些枯燥无味的知识让学生在做中学，但实验课时安排得过少致使很多重难点知识的学习与运用不够全面和系统，很难提高学生对单片机的现实工程应用能力。

（三）从考核方式来看，考核单一，学生能力不能充分体现

现如今单片机课程采取的考核方式主要是期末闭卷笔试考试，且考试成绩占总成绩的大部分。面对这种考核方式，会有学生不重视日常学习，养成临近期末考试突击和死记硬背等学习习惯。只通过一张试卷评定一个学生对单片机这门综合性如此强的课程的整体学习情况是片面的、不够科学的。

三、“教学做”一体化教学模式的创设与运用

“教学做”一体化教学模式是将理论教学与实践教学有机结合，教师的教和学生的学高度融合，如下图所示。在一体化教学改革过程中，改变传统教学的章节次序，对知识点进行归纳整理，加入大量的典型实例，对教学内容重新整合[1]。

（一）项目式教学法案例

项目式教学法就是师生通过共同完成一个完整独立的学习项目，形成知识传授的一种新型教学方法。在项目式教学法中教师的主要任务包括项目設计、项目实施中的监督与指导、项目成果的批改与总结、项目评价等。教师在设计项目时应当注意项目要具备可实施性；难度不可过大或过小；最后的评定应该是全面客观的。使用项目教学法，要求学生能够解决新问题，从方案提出到项目实施都由学生去完成，而教师所起的作用是协助指导作用，学生在整个过程中都起到主导作用[2]。

1.项目整体设计方案

本文以智慧校园系统设计项目为例，解释项目式教学法实施中应该包括哪些重要部分。智慧校园指的是以物联网为基础的智慧化的校园工作、学习和生活一体化环境，将教学、科研、管理和校园生活进行充分融合[3]。智慧校园项目的主要教学目的是掌握利用单片机和传感器搭建数据采集系统、掌握单片机与PC机的有线与无线通信、提高单片机的综合应用能力。智慧校园项目为综合的主项目，学生很难完成这么庞大的一个项目，故分设多个子项目让学生分组完成，这样设计项目既保证了项目的可实施性也确保了项目的综合性。智慧校园子项目包括：智能灯光系统、防盗报警系统、火灾报警系统、智能窗户控制系统、有毒气体报警系统、智能闹钟系统、智能窗帘控制系统等。

2.子项目设计方案

以子项目智能窗户控制系统为例，在项目式教学法实施过程中学生应明确该项目的背景及意义、掌握主要项目内容、制订项目方案；教师应使学生明确项目目标，讲解主要元器件及模块的功能和使用方法，及时引导学生推进项目设计，为学生答疑解惑。

（1）项目背景及意义

在项目开始前教师应向学生介绍智能窗户控制系统的项目背景及意义，引发学生思考。众所周知，窗户的作用是调节室内环境，使室内环境达到居民感到舒适的状态。但是当前居民使用的窗户大多数是单纯的推拉式或平移式，完全靠人为来控制窗户开启，会带来诸多不便。所以，研究智能窗户控制系统具有重要意义。

（2）明确项目内容与目标

教师应与学生共同明确项目内容，让学生明白自己的项目要完成哪些任务，当具有高度针对性和目的性时，学生才能高效地推进项目实施。智能窗户控制系统的主要项目内容为：用雨滴传感器检测室外是否有雨，粉尘传感器检测PM2.5是否超标；将雨滴传感器和粉尘传感器模块采集到的数据通过模数转换传送给单片机；当检测到有雨滴和粉尘时步进电机转动关闭窗户；将实时的室外情况通过无线模块与主控中心进行通信，实现远程控制功能。

（3）制订项目设计方案

学生需要自主确定项目设计方案，教师应及时检查学生方案中是否存在错误，进行及时的指导。

（4）主要元器件及模块的讲解

在项目实施过程中教师应要求学生先自主选择元器件，并对照说明书和资料对该元件做一个简单的学习分析，随后教师再深入讲解使用方案。智能窗户控制系统的主要元器件及模块的讲解要点主要有：雨滴传感器模块的型号为Arduino雨滴传感器套件，主要作用是雨滴检测，接上5V电源，电源灯亮。感应板上没有水滴时，DO输出为高电平，开关指示灯灭；滴上一滴水，DO输出为低电平，开关指示灯亮；刷掉上面的水滴，又恢复到输出高电平状态[4]。PM2.5粉尘传感器模块的型号为GP2Y1014AUOF，主要用途是检测空气中PM2.5粉尘浓度，传感器中心有个洞可以让空气自由流过，定向发射LED光，通过检测经过空气中灰尘折射过后的光线来判断灰尘的含量。步进电机驱动模块的选用型号是5V步进电机+ULN2003驱动板，作用是驱动开关窗户，在5V的工作电压下ULN200能与TTL和CMOS电路直接相连，可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据。无线模块的器件型号为nRF24L01，主要功能为无线通信，通过无线模块将此任务的数据传送到主控（ZigBee）。

（5）项目实施的评定

学生完成项目后，教师应对每个学生的项目进行客观全面的评定。与项目式教学法比较契合的评价方式是复合式评价，通过这种复合式评价可以激发学生学习的主观能动性，建立知识、能力、态度、情感并重的多维立体的评价体系，可取得较好的教学效果[5]。

（二）考核方式改革

传统的单一试卷考试模式只注重理论知识的掌握和课堂出勤情况，忽略了学生实践动手能力以及创新能力的考核，无法全面反映学生的综合素质。应将考试内容和标准分别做出细化，并更加注重实验课程的考核及其在总成绩中的比重。具体比例可设置为期末考试试卷成绩占总成绩的40%；实验教学中的表现情况占总成绩的40%；作业完成情况占总成绩的10%；出勤情况占总成绩的10%。

四、结论

本文针对当前单片机原理与接口教学中存在的问题，提出项目式教学法和“教学做”一体化教学模式的创设与应用；学生更好地掌握了单片机抽象的基础理论，增强了学生的学习积极性、主动性，有效提高了教学效果；通过对考核方式的改革，更加充分且客观全面地评价了学生的学习效果。项目式教学法在“单片机原理与接口”课程中的创设与运用总体成效比传统教学方法显著，从根本上提升了学生的动手能力、独立思考能力、实践应用能力等综合素质。

参考文献：

[1]段英宏，刘秀红.单片机课程一体化教学模式的研究与实践[J].亚太教育，2016（27）：112-113.

[2]杜燕.浅谈任务驱动法和项目教学法在中职《单片机原理与应用》课程中的应用[J].电脑知识与技术，2012，8（21）：5125-5126.

[3]周彤，刘文.智慧校园建设的现状与思考[J].信息与电脑（理论版），2011（10）：86.

[4]马嘉聪，郑杭，陈文中，等.智能化远程可伸缩装置[J].职业教育（下旬刊），2017（9）：15-18.

[5]李建刚.项目教学法视角下的单片机课程教学策略研究[J].职业技术，2017，16（8）：92-93.