單片機原理實踐教學與項目驅動結合改革初探

原嬌杰 趙杰文

摘 ?要：單片機作為人們很多日常生活設備上的主控制芯片而被廣泛使用，從早期的4位機到現在流行的32位機，單片機和人們的生活息息相關。單片機原理與應用這門課程也被很多工學專業作為專業基礎課程長期開授。筆者通過長期教學實踐和對教學方式的認真分析，總結出以工程項目為主線的單片機原理與應用教學新模式，通過對課程主要教學目標的解析，認識到工程任務對這門課程所起到的作用，發現工程項目的引入對于工科學生的學習所具有的重大意義。

關鍵詞：單片機原理;實踐教學;項目驅動

引言

單片機原理及應用是計算機專業的基礎課程。通過本課程的學習，使學生能夠掌握以MCS-51系列為主的單片機的基本結構、指令系統、存儲系統及輸入輸出接口電路、中斷系統、系統擴展等方面知識，借助儀器儀表維修電路圖，掌握單片機控制原理。隨著工業信息化、智慧城市、5G網絡等新概念、新技術的不斷出現，給單片機原理及應用課程帶來了豐富的“課程思政”素材。近年來，單片機的應用出現在人們日常生活的方方面面，智能儀表、工業智能控制、家用電器、計算機網絡通信、醫用設備制造等領域都少不了單片機的身影。目前國際高端芯片的生產被ASML和臺積電壟斷，芯片競爭日益激烈，中國在芯片制造方面的人才尤其缺失，原有芯片領域高技能人才也存在流失現象。單片機是智能芯片的開端，從源頭教育開始，正確引導學生思想建設不僅有利于芯片人才綜合素質的培養，更有利于減少高端芯片產業人才的流失。

1單片機原理及應用實踐教學環節課程思政改革

單片機原理及應用是物聯網應用技術等工科專業的一門重要的專業課程。實踐教學環節是課程的重要組成部分，能夠培養學生掌握微處理器系統及其應用技術和應用系統開發的基本方法，在工程實踐過程中能夠解決一些基本問題，同時使學生形成嚴謹的科學態度并養成良好的工程習慣。

2認識課程現狀出現的問題

本課程涉及C語言程序設計、數字電路、模擬電路、傳感器采集技術、控制原理等知識的學習和應用，與其他課程相關度較高，教學大綱中要理解記憶的知識點也必不可少。同時，該課程知識點晦澀抽象，難以理解，而傳統的說課教學方法則缺少直觀的表現方式。經過調研發現，目前單片機原理與應用課程教學以課堂授課為主，教師在講臺上不停講解，學生在講臺下被動接受，聽得暈頭轉向，課程枯燥乏味。此外，課程實驗注重對原理正確性的驗證，實驗項目在教材中以完整的思路和過程告訴給學生，無難度系數，沒有引導學生對問題進行思考，沒有對學生分析問題和解決問題的能力進行培養和訓練。單片機原理與應用課程采用這種填鴨子式的教學方式使得學生只會“照貓畫虎”，進而導致到了畢業設計時段，學生面對一個項目不清楚如何去設計方案和電路?？傊?，該課程的教學方式偏重于課程的系統性、完整性教學，實踐教學的重要性被忽視，且教學內容側重于對知識點的講解，教學手段簡單，導致學生的學習興趣和積極性不高。因此如何改變學生的被動學習狀態，使之對單片機的學習產生濃厚的興趣，提高學生的學習效果，鍛煉學生的動手實踐能力、創新思維能力，成為本文研究的主要內容。

3項目驅動法教學理念

傳統的教學方法強調以教材中心，理論學習為主，實踐為輔。在教學形式上，教師主要通過PPT、板書和語言講解來講授知識;在教學內容上，主要按照教材章節順序進行講授。對于單片機課程，其知識點多，實踐性強，傳統的教學方法導致學生對知識點理解不深、理論與實踐存在脫節。項目驅動法是一種建立在建構主義理論上的新方法，教材知識點不是教師唯一講授的內容，而是學生主動建構的對象。與傳統的教學方法相比，項目驅動法的特點是在教學過程中將理論學習和實踐緊密結合，將老師的“教”和學生的“做”充分融合。在項目驅動法中，知識點都嵌入在項目中，通過任務驅動來引導學生進行知識點的學習，通過任務目標來鍛煉學生的實踐能力。在項目進行中，學生帶著任務去學習，能更深刻理解知識點的內涵及其關聯性，提高學習效率。

4改革內容

4.1學生成為課堂主角

以設計任務的完成為目標，督促學生進行實踐動手能力的培養。學生帶著任務去學習，促使他們在完成任務的過程中自覺地學習相關理論知識，深刻理解并掌握技術的應用方法，既能激發學生的學習積極性，又能提高學習效果，達到事半功倍的效果。在“項目驅動法”教學方式下，大部分的課堂時間留給學生進行實踐訓練，讓他們成為課堂學習主角，教師在進行簡單的理論講授后，主要以指導者身份進行技術輔導。實踐中，學生可能會在項目訓練中提出一些創新的想法或思路，這就讓一些學生有了發揮空間，或者說是天馬行空的觀點，這也是學生創新的過程，身份轉變后讓學生成為課堂的主角，學生可下意識的自由發揮，有助于學生潛能的激發。

4.2基于項目驅動的常規教學模式的實施

對于基礎性項目和提升性項目，采用常規教學模式，著重于讓學生掌握單片機基礎知識點及其組合應用。這一層次項目的平臺為MCS-51單片機實驗箱，包含單片機最小應用系統和常見的外圍功能模塊，最小系統和各模塊之間通過簡單的連線可組成不同項目的硬件系統。項目的教學以教師為主導，學生為學習主體。首先，教師在課堂上發布項目任務，并根據項目要求講解知識點，通過面對面講授，教師可以掌控整體進度，并能及時回答學生的問題。然后，教師分析項目方案，每個學生根據方案搭建硬件系統，并編寫軟件，這期間教師需要巡回指導，及時答疑解惑。最后，學生進行功能演示并撰寫項目報告，教師對項目進行驗收并給出總結評價。在具體實施中，對于基礎性項目，以教師講解為主、輔導答疑為輔;對于提升性項目，教師講解適當減少，輔導答疑則適當增加，以給學生一定的自主學習空間。這樣將集中講解和分析輔導相結合，通過簡單的硬件搭建和的軟件編程，可讓學生能較快地掌握基礎知識點，鍛煉實踐能力，提高學習效率。

4.3將遵守規則規范融入實踐教學

所謂“不以規矩，不能成方圓”，單片機的開發過程也要遵循一定的規則規范，在單片機原理及應用的實踐教學環節，需要為學生樹立規則意識，要求學生在單片機的應用設計開發過程中也必須遵守各項規定。如要求學生獨立認真完成每次實驗的各項任務，在實驗過程中杜絕一切抄襲行為，使學生完成實驗內容的同時，遵守工程實踐守則，培養良好的工程素養。

4.4給予學生認知、開發單片機實際應用的機會

重復的理論驗證讓學習變得無趣、無聊。實驗作為工科專業理論知識的驗證環節，在學生學習過程中具有重要的作用。但是我們的很多實驗只是對于所學理論知識的驗證，缺乏新意，缺乏創新與挑戰。學生做實驗只是照貓畫虎，實驗沒有生機，做實驗只是為獲取學分，而不是探索新知。將實際工程項目引入實驗內容，可使每一個實驗都是一次全新的體驗，每個實驗都充滿了神秘和未知。伴隨實驗的展開，學生將充分調動主觀能動性進行積極探索。實驗將不再是對知識點的簡單驗證，實驗不再單一、乏味。雖然理論知識都是高度一致的，但是因為學生個體的差異，每個個體都有自己的獨特性，所以會出現同一個實驗題目，有千種萬種的設計方案，同時也有千種萬種的答案的情況。實驗不再固化，實驗不再乏味，實驗不再只是簡單的學分，而是重新認知單片機的機會，鍛煉自我能力的機會。

結束語

雖然，目前改革起來會遇到一定的難度或者說一些前所未有的問題，但我們的探索是不能止步不前的，摸索也是我們探索的一部分。單片機原理實踐教學與項目驅動結合改革初探是我們所要探索的問題，不管遇到怎樣的問題，解決的思想始終貫穿我們的大腦，為了能讓學生真正地理解與有效的實施，教學改革的問題必須提上日程。教學理念也很重要，實踐改革與項目驅動相結合以完成任務為目的帶動學生積極性，我們要時刻秉持著寓教于樂，練習為主的教學理念，可以彌補我國高等職業教育中所缺少的一部分內容，使我國高等職業教育發展更上一層樓?？梢园堰@次改革作為教學史上的一個轉折點，作為成功案例以后會有更多課程加入進來，以達到從實踐得真知的目的?？傊?，改革不是目的，真正的目的是讓學生有所學，教學質量的不斷提升。

參考文獻

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作者簡介：

原嬌杰（1981.11），女，漢族，河南博愛縣人，本科學歷，焦作大學，講師職稱，研究方向：計算機網絡、數據挖掘;趙杰文（1982.5），男，漢族，河南商水縣人，本科學歷，焦作大學，副教授職稱，研究方向：計算機信號處理和軟件開發。