运用项目教学法带领学生完成“简易体温计”的设计制作

利海锋

当今社会发展迅猛，科技日新月异，生活生产越来越讲求网络化和智能化，这必须用到单片机技术。单片机技术是电类专业的核心课程，如何组织课堂教学才能让学生对单片机技术产生兴趣，进而学好单片机技术呢？笔者在传统教学法的基础上，运用项目教学法带领学生完成一个综合性较强的单片机项目，切实提高了学生学习单片机的兴趣和效率。

一、传统教学法和项目教学法的比较

传统的课堂教学模式以老师为主体，老师备课、讲课、提问、布置作业，学生是被动参与者，这种模式形成了老师单向灌输、学生被动接受的局面。

项目教学法是指将传统的学科体系中的知识内容转化为若干个教学项目，围绕着项目组织和展开教学，使学生直接参与项目完成全过程的一种教学方法。在实训过程中学生始终起主体作用，教师起主导作用，教师犹如一个导演，根据实训要求，不断地设置问题，引导实训过程朝着既定的目标前进。

由两种教学模式的定义来看，可能都认为项目教学法好，传统教学法有不足。笔者认为两种方法都有利弊。传统教学法适用于初学者——在学生没有相关基础知识的阶段，老师讲，学生听，学生能对新知识有较快的认知。在学生有了一定的基础知识的前提下，开展项目式教学，能让学生变被动为主动，在完成一个完整的项目训练过程中，查阅资料，复习知识要点，请教老师，把书本知识（或者说是外部知识）固化为自身知识的效率会更高。

二、教材与学生情况分析

我校的学生主要来自中考落榜生，是中考的失败者，文化基础知识薄弱，缺乏自信心，对坐在课堂听课兴趣不大，但是如果安排他们动手操作或去球场运动，则热情高涨。

《单片机技术与实训》是我校电类专业的专业核心课程，要学好单片機技术既要求掌握灵活抽象的内部结构，又要掌握逻辑性很强的程序设计编写技巧，这对于数理化基础本来就薄弱的中职学生来说，如果不采用有效的教学方法，难度很大。

三、“以练代讲”学习单片机基本知识和学习工具

单片机知识涉及芯片内部结构、外部特征、引脚功能、输入输出端口、中断系统、定时/计数器、串行通讯、A/D转换和D/A转换……各种功能使用的指令大多不同——复杂多变，编写程序又使用到单片机编译软件，烧录单片机程序又要用到烧录软件，若进行软件仿真还要用到仿真软件……任何高深的知识技能都是一个积累的过程，深奥的单片机知识也是由上述一个个知识点开始，然后综合运用，积累成多，熟练运用，单片机学习者才能最后走上读懂、修改、设计单片机程序，甚至开发单片机产品的道路。

中职学生不喜欢坐在老师跟前听课，他们大多文化基础薄弱，想听也听不进去，采用项目化教学，“以练代讲”指导学生学习单片机的基本功能和学习工具是有效的方法。所谓“以练代讲”是指老师尽可能把单片机的知识点细化，对于每个小知识点，老师只需要解释关键词，示范应用要领，提及生产生活的相关事例，然后把大部分课堂时间交给学生进行实际操作训练。教师的主要任务是明确实操目的，规划实操项目，维持课堂纪律和评定成绩。例如在教导仿真软件的使用方法时，笔者提前录制了微课，使用多媒体平台演示了使用仿真软件绘制最小单片机系统，然后就安排学生独立操作计算机完成该项目，与此同时多媒体平台循环播放微课视频，学生不懂操作，就再看视频，或举手提问，教师再示范，通过“以练代讲”的方式，学生较快地掌握了这个内容。以下是本人在教导单片机基本功能及其学习工具过程中规划的项目任务表。

四、项目实施

经过以练代讲，传授单片机的基本知识之后，学生对单片机知识已经有了初步的认识，但是要综合运用单片机，独立开发单片机应用，还有很长的路要走。笔者通过比较观察，设计了一个综合性和扩展性都很强的温度计电路，带领学生完成了软硬件设计制作，从硬件PCB设计制作，到电路板装配调试，再到单片机程序设计调试。

1.电路硬件的设计和制作

我校电类专业基本开设了电子CAD（protel电路设计软件）课程，结合该课程内容，笔者向学生提供了单片机温度设计电路原理图和PCB图。学生仿照这两幅图纸，完成了电路原理图的绘制、PCB元件布局摆放及线路走向等设计工作。这项工作，如果放在我校大专班，因为学生的基础知识比较扎实，领悟能力强，教师只需提供电路原理图，不需要提供PCB图，将更能锻炼学生的PCB设计能力。

在完成PCB图的设计之后，就组织学生进行电路硬件的制作调试，在此过程中结合电路板实物，进一步解释单片机各管脚的功能和工作条件，让学生复习巩固单片机的相关知识点，比纯粹老师讲学生听的效果强得多。因为电路较复杂，为保证电路制作的成功率，本人有两手准备。第一手准备：教导学生使用万能板，把元件插装上去后，用焊锡，把需要连接的管脚连接起来，最终实现电气功能；第二手准备，教导学生使用热传印法（或感光法或雕刻法），把pcb板制作出来，然后插件焊接即可。第一个准备适合焊接技术好，学习态度好，认真仔细的学生，第二个准备适合焊接技术一般、做事粗心马虎的学生。两手准备的做法也是满足了分层教学的需要。

2.程序的设计、编写和调试

在保证学生有电路板可用的前提下，再着手进行软件设计，进行单片机温度计的程序编写调试。程序设计是单片机课程的难点、重点，对于中职学生来说，一下子要求他们独立编程是不现实的，笔者采用的策略是先分析功能流程图，然后安排学生尝试按照流程图编写程序，如果大部分学生编写不出来，就提供样板程序，让学生仿照程序，输完所有程序语句后，对照程序流程图，能说明每条语句或每个函数所实现的功能。这样经过模仿性编程后，学生基本上就把单片机温度计的软硬件做出来了，也能使用该电路装机进行温度测量了。

3.比较拓展

这个单片机温度计电路扩展性很强，如果使用这个电路实现了温度测量就放在一边，就是大材小用了。多添加两颗LED，一红一绿，以及一个扬声器可设计带报警功能的体温计：低于37℃，绿灯亮；介乎37%至38.5℃之间，红绿灯交替闪烁，然后发出嘟的一声，循环进行；高于38.5℃，红灯亮并且扬声器发出嘟的长鸣声。应用单片机的串行通讯功能，可以把温度计测量的温度传递到电脑，并保存下来。每增加一个功能，其实就是帮助学生学习、巩固单片机的一项功能，学生的单片机应用能力就得到了进一步的加强。

五、结语

用项目式教学，以练代讲，密切联系生活实际，综合运用单片机的多种基本功能，带领中职电气专业学生完成温度计的软硬件设计制作，让学生切身体会到学习单片机技术的实用性、前瞻性和趣味性，能有效提高学生的学习效率和学习兴趣。

责任编辑 陈春阳