本站原创【摘 要】论文探讨了基于项目驱动式教学法在单片机应用技术课程教学中的应用,提高了学生学习的兴趣,更加符合企业对单片机技术开发岗位的能力要求.
【关 键 词】单片机；项目式；课程改革
单片机应用技术是高职院校电子信息类、自动控制类等专业的核心课程,这门课程学习的好坏直接影响了学生对专业研究的进一步深入的能力及电子信息类人才培养的基本要求.据调研高职院校单片机技术应用课程教学方式,部分院校按照知识体系讲授,讲授内容顺序为单片机技术概论、单片机体系结构、汇编语言程序设计等[1].按照知识体系讲解,教师和学生普遍感觉内容枯燥无味,学生对知识点难以理解,更不用说具备利用单片机设计应用系统的能力.部分院校目前利用项目驱动式教学,经过实践教学测试,教学效果良好.
一、教学模式的改革
教学模式由知识体系讲授转变为项目驱动方式.这两种方式各有优缺点,知识体系讲授对于高职阶段的同学说来说,能够系统的了解单片机的内部体系结构,对指令执行的内部过程更加清晰,知识点介绍完后再通过一个大的课程实训项目完成课程的实践教学.项目驱动式教学方法是通过多个项目的学习完成单片机课程的教学,即介绍某个项目时,先介绍理论知识,紧跟着完成实践教学,即设计项目硬件电路、软件程序,然后调试系统等环节.每个项目能完成具体的某种功能,学生学习兴趣会增加,对课程的理解更加深入.两种讲授方式存在的弊端有：知识讲授体系缺乏兴趣性、理论较难理解、缺乏实践能力的锻炼；项目驱动式对单片机的内部原理分析不够深入,但提高了单片机应用项目的实际开发能力.
实际教学过程中可采用模拟仿真及实物焊接两个环节.硬件仿真电路使用Proteus硬件仿真软件,该软件内部集成了多种常用的单片机芯片、电阻、电容、晶体管、LED、LCD液晶屏等,电路搭建方便,仿真效果良好,目前广泛的应用在单片机课程的教学中.软件采用KEIL软件,该软件使用方便,通过建立工程文件到生产HEX文件整个流程清晰易懂,代码编译质量高.Proteus和KEIL两个集成开发环境具有联调功能,提高了学习效率,使得系统开发流程更加直观,容易被学生接受.
二、教学内容的选择
教学内容的选择需符合人才培养方案的定位.学生通过本门课程的学习,能够掌握单片机实际项目的开发流程；能够独立设计常用的单片机控制系统；具备检修单片机应用系统故障的能力；能够熟练使用仿真软件进行系统仿真测试；提高学生手工焊接技能等要求.
通过多个项目的设计,使得单片机技术中的知识点全部介绍,能够达到上述要求.教学项目需从简到难,然后综合设计多个项目,最终达到理论和实践教学效果.教学内容详细介绍如下：（1）单片机最小系统的介绍.可选用项目点亮一个发光二极管.分析单片机与PC机的区别,介绍单片机的基本知识等,理论分析后,在Proteus中搭建硬件电路,在KEIL中设计软件程序,然后调试程序,观察系统是否正常工作,需重点介绍集成开发环境Proteus、KEIL软件的使用.（2）单片机IO端口的学习.如可选用流水灯系统展开介绍,详细分析单片机内部IO端口的特点,分析其应用场合,通过软硬件设计提高学生实践能力.（3）单片机定时/计数器的学习.可选用秒表设计项目展开教学,通过对秒表延时时间的准确设计,采用定时器查询方式完成延时,能够较好的掌握定时/计数器的工作原理及实际应用程序设计.（4）单片机中断系统的学习.在秒表设计中延时程序可用中断方式完成,通过与查询方式的比较,能够让学生更容易理解单片机定时与中断之间的关系.（5）单片机键盘电路的学习.需掌握独立按键和矩阵键盘两种方式的应用,可采用万年历系统的设计,在此项目相似度检测绍数码管动态驱动方式及常用的LCD1602、12864等液晶屏的使用,此项目进一步综合运用了定时、中断资源,提升了学生综合运用单片机内部资源的能力.（6）最后通过多个综合项目的设计,达到教学目的.如单片机温度控制系统设计、单片机测距系统设计、单片机锁系统设计、单片机语言报警系统设计等.[2-3]
在项目设计过程中,为了达到更好的教学效果,可以网购单片机学习套件,学生动手从单片机最小系统焊起,然后焊接接口电路及串口下载电路等.通过实物的焊接能够加深学生对单片机应用系统的理解,且每个项目HEX文件能够在此套件上验证,包含了仿真与实物测试.也可以让学生在万能板上焊接每个项目电路,进而提高焊接能力及实物查错能力等.
三、考核方式的改革
单片机课程的考核采用平时成绩和期末成绩按比例相加得到课程成绩.平时成绩应占主要部分.平时成绩的重要性提高,学生的积极性会增加,能让学生认真的完成项目的设计.
高职院校的学生主要是培养实践能力的提升,在理论够用的基础上,强化其动手能力的锻炼.如何对每个项目进行考核呢?可考核硬件电路设计的正确性、软件程序设计的合理性、功能的完整性等.为了进一步提高学生的实际动手能力,可让学生在万能板上焊接单片机应用系统,考核学生的手工焊接能力、实际电路板查错能力、团队配合能力等.考核内容可包含有其他内容,如学习态度、出勤情况等方面.
四、项目举例
以电子钟设计为例.项目目的是掌握单片机定时器、中断系统、键盘电路、液晶屏的综合应用.硬件电路设计方面,需搭建单片机最小系统、时钟控制按键、显示电路,通过硬件电路的模拟仿真及实际电路板的焊接,进一步强化了最小系统及扩展电路的设计要点,掌握了液晶LCD1602的内部电路结构原理及引脚的接线方法[4].
软件设计方面,软件流程图如图1所示.主函数需先初始化液晶屏1602、定时器、中断系统.初始化结束后进入无限循环,无限循环包括有时、分、秒的显示程序、按键扫描程序.当定时1S到后进入中断怎么写作程序,秒加1,当秒到60时,分加1,当分加到60时,时加1,当时为24自动返回到0.按键扫描程序需设计时钟启动、暂停、复位按键检测程序,使得时钟为可控时钟,该程序需在循环程序中不停的被执行,即为按键扫描达到控制效果,为了达到更好的控制效果,可采用按键中断方式去完成软硬件的设计.
五、总结
单片机技术是一门实践性很强的课程,教学内容、教学方式、考核方式等需在实践教学中不断改进.论文简要的介绍了项目驱动式教学法在单片机技术课程教学中的应用,通过实际教学效果的考核,达到了预期的教学目的,教学效果良好.