单片机项目范文

导语：如何才能写好一篇单片机项目，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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一、背景

“单片机原理与应用”是一门电子类专业的核心课程，对于基础薄弱的中职学生来说，这门课程的学习难度比较大。究其原因，一方面由于中职学生起点低、基础知识较差；另一方面，当前单片机课程现有的教材教学内容独立化、模块化，各块之间缺乏有机联系，造成了学生难学、教师难教的局面，以至于全部内容学完时，学生对一个完整的单片机开发过程还缺乏了解，这样培养出的学生无法适应企业的需求。所以我们提出：以一个较为具体的涵盖知识点全面的典型项目为引领，在完成这个项目的过程中，学生学会并能运用相关单片机知识，练就了技能。该典型项目就是wifi小车的开发。

二、课程项目设计和实施

1、走访企业，明确课程定位。为了更好的培养适合企业需求的学生，我们特地走访了当地多个单片机产品生产与研发的相关企业，对企业岗位职业能力与工作过程进行调研，了解企业对人才的需求；与企业一线技术人员共同商讨如何选取合适的工程项目作为教学载体，确定教学任务与内容；回访了大量的毕业学生，与在企业一线从事单片机相关电子产品生产和研发的毕业生进行交流，听取毕业生对本课程教学的反馈意见，以他们的亲身经历和切身体会帮助我们发现教学体系中存在的问题，对我们的教学实施提出合理的修改意见。

2、确定课程项目设计的总体思路。在和行业企业的深入交流过程中，我们发现企业在单片机应用产品的研发和生产上有其典型的工作过程。如下图所示：

我们仔细分析了这个过程，结合毕业生的反馈和在校学生的实际情况，确立了以培养学生在相关企业的单片机产品研发与生产岗位上，完成各项工作任务过程中应具备的职业能力为目标进行教学情境设计的思路，具体实现方法为，采用实践教学，设计一个完整的学生感兴趣的单片机产品开发项目，将所有的学习内容贯穿于项目中，分解在多个学习情境中，让学生既完成了教学内容的学习，又体验了企业生产的工作过程。

3、教学项目内容的选取。教学项目内容选择的合适与否是关系到教学效果好坏的关键，本着以提高学生的职业岗位能力与职业素养为目标，我们从多个环节进行了精心思考，挑选教学项目内容。

我们选取了具有典型工作任务的“wifi小车制作项目”作为教学内容的载体。该wifi小车以单片机作为控制核心，包括运动模块（电机）、显示模块、遥控模块以及各种传感与转换模块等。针对wifi 小车各功能部分的实现，设计出不同的学习情境，训练学生分析和设计单片机应用程序的基本技能。

Wifi小车的功能设计具有很强的扩展性，这主要取决与它具有的功能、性能和控制方法，功能越多，所需的技术与器件种类就越多；性能越好，对应的技术含量也越高；控制方法越多控制电路也就越复杂。例如显示模块可以选择led或数码管，也可以选择字符液晶或者图形液晶显示；控制方式可以选择遥控也可以加入声控等，所以选择wifi小车作为教学项目具有很好的可选性与扩展性。

本项目分为4个学习情境，整个情境的实施是按照学习的认知规律、职业成长规律，从简单到复杂，从局部到整体进行学习单片机知识、训练职业岗位能力。

总体上采取知识由浅入深、技术逐渐综合的原则。由一个综合单片机产品制作项目――制作单片机wifi小车，按照不同的功能模块分解成4个学习情境（见下图），①小车零部件的选择和装配②小车的显示系统③小车的运动控制系统④小车智能感应系统， 如下图所示，每个学习情境包含可选的子情境。

每个学习情境均训练对应的职业能力

①、学习情境一训练学生电子产品装配基本功，完成要求如下：

电子元器件的选取与检测

小车电路焊接与装配

②、学习情境二训练学生单片机基础技术与基础器件的集成能力，完成如下功能：

小车的前进、后退、左右转向及停止运行状态显示；

完成各种动作的计时时间显示。

③、学习情境三训练学生接口技术与接口器件的集成能力，完成如下功能：

小车的前进、后退、左右转向及停止驱动控制；无线遥控。

④、学习情境四训练学生将单片机基础技术运用、接口技术运用和传感器等各种技术与器件集成的能力，完成如下功能：

监测距离，自动避障；

4、教学方法的使用。通过实践，我们认识到要提高教学效果必须采用多样化的教学方法，以学生为主体，以教师为引导。为此我们引入了工作过程与教学方法的对照图（参考下图：工作过程学习方法对照图）。以子情境2中的实训项目“汽车转向灯”为例，来具体说明课堂教学实施过程中各种教学方法的使用：首先提出项目要求，明确这个项目做什么，激发学生学习兴趣（采用了项目案例激励教学法），接着引导学生思考，跟老师想（采用项目分析引探法），然后跟老师做，最后学生自己做，自己练，互助学习项目制作（采用协作互助讨论法），老师跟踪检查，指导，评价（采用项目检查评价法），课后布置学生对产品功能进行扩展（采用项目制作进阶法）。通过这样的教学过程，让学生达到了积极思考，乐于实践、快乐学习、享受成功的学习状态，培养了学生的职业岗位能力，为以后顺利走上工作岗位打下坚实的基础。

5、考核方案设计

考核分为三部分，过程性考核（占分50%）、综合性考核（占分15%）、结业性考核（占分35%），其中过程性考核考察学生每一个项目情境的完成情况。综合性考核考察学生对单片机技术的综合运用能力，强调学生的创新意识，鼓励学生多使用新技术、新器件。结业性考核安排在期末，采用现场抽题，考察一个项目的完整制作，学生也可提前申请参加开放性考核，考试合格可免除期末结业性考核，也可以参加各类单片机竞赛，取得好成绩者也可免除结业性考核。

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关键词：中职院校　技能竞赛　单片机　项目教学法　传统授课

        随着近几年中职院校技能竞赛的逐渐推广，越来越多的中职院校开始关注各个竞赛项目，而且也在不断地探讨、研究技能竞赛在传统授课中的应用。从2009年至今我一直担任单片机项目竞赛组总教练，在这三年的竞赛培训中，个人认为作为工科的单片机这门课程选用项目教学法最为适宜。

        一、准备阶段

        1、原因：单片机这门课程对于中职院校的学生来讲一直都是门枯燥、乏味的课程，也一直深受学生的厌恶。为了提升学生对于这门课程的兴趣，在上课伊始就应带领大家来到实训室观看成型项目，当然，所选项目最好是直接就能吸引学生眼球的，比如机械臂的物料搬运实验，这样，可以在很短的时间内就将学生对于这门课程的兴趣提升至最高点。同时，可布置作业阐述自己对单片机的认知与未来。如此，学生就可以在充满兴趣之余反思、憧憬自己在单片机世界中的未来，从而达到吸引学生、指导学生、成就学生的目的。切忌不要在课程刚开始的时候就上理论课，这样对于这些本来都不爱学习的中职学生来讲，无疑是将单片机这门课程推向了他们所厌恶的课程之中。毕竟，兴趣才是最好的老师。

        2、具体实施措施：首先，根据实训室的硬件情况（以我们学校为例，我们所装配的是由天煌教仪厂生产的单片机实验箱）制定以实验为主线的授课进度计划。其次，将学生分为6—8组，每组确定一名负责人为组长，后下发实验箱使用说明书，要求其在2课时内读完、读懂。最后，因为单片机项目的实施除了硬件外同时还需要软件，所以一并将万利v3的使用说明下发给各组，要求其在4课时内读完、读懂。

        3、检查学习效果：争取抽出一到两个课时，对单片机项目的班级学生进行摸底测试，从而更为确切地了解学生们对于这段时间知识的掌握情况。

        二、项目教学阶段

        1、原因：单片机是一门工程学科，所以在进行理论教学的基础上还要进行实验教学，这样才能保证学生们对于这门学科有更为具体的了解与认知。以本校为例，目前，我校共有单片机实验室一个（内有天煌单片机实验箱20个）、单片机竞赛专用设备（yl—236型单片机试验台）2台。实验设备相对较少，所以，结合我校具体环境，我们特别制定了一个针对实训设备较少这一普遍存在于中职院校的现象的具体实施方案。

        2、具体实施方案：首先，下发天煌实验箱自带实验指导书，要求学生按顺序依次实训；其次，提炼出八个针对性的项目监督学生完成。八个项目如下：

        项目一：广告灯的左移和右移。

        项目二：星星点灯。

        项目三：灯光闪烁。

        项目四：流水灯。

        项目五：模拟开关灯。

        项目六：二进制计数器。

        项目七：报警发生器。

        项目八：led数字显示。

        （注：要求学生们在进行项目时严格按照项目要求来做，即在做具体项目时，首先要会画项目原理图，其次要会画项目流程图，最后进行编制、调试程序，争取最终调试成功，使之项目完全得以实现。）

        3、检查学习效果：拿出四到六个课时，对单片机项目班级的学生进行项目测试，从而更为准确地了解学生们在这段时间里的知识掌握情况。

       （注：测试项目根据学生对于知识的掌握情况进行选取。）

        三、课题实施阶段

        1、原因：经过上面阶段的学习，相信单片机项目班级的学生对于单片机已经有了一定的了解，所以，从本阶段开始将要求班级学生进行课题研究，将班级学生分成具体的组别，并且分配给每个组别一个具体、可行性较强的课题进行研究与调试。

        2、具体实施细则：

        课题一：交通灯。

        课题二：用矩阵式按键控制三种流水灯。

        课题三：拉幕式显示。

        课题四：8*8点阵显示“承德”二字。

        课题五：lcd显示“承德技师学院”。

        课题六：led显示时间，包括“小时、分钟、秒”。

        （注：课题的选择要根据班级学生人数与学生们对于知识的掌握情况进行选择与制定。）

        3、辅助细则：每组选派一名组长，且给每组三次提问教师的机会，提问次数越少打分越多，相反，分数则越少。如果在规定时间内仍未完成本组别所要求的课题，可申请另一已经完成课题组别的成员进行帮助、指导，但是，分数会有所减少。如果截止到课题上交日期仍有组别没有完成，可申请借鉴参考程序，但是，分数档次为最后一个档次。

        四、整理阶段

        将单片机项目班级学生在本次学习中所完成的项目、课题进行整理、总结，并使之与其他组别成员进行分享，真正做到大家都有所收获。

        五、关于项目教学教学计划的几点说明

        1．教学模式。根据目前中职学生的状况，其接受能力及学习基础比较差，学习积极性不够，采用传统的授课模式已经无法实现职业教育的效果。因此，我们将教学思路统一到以技能掌握为主线的教学模式上，对专业基础课程采取项目教学的方式，即对教学计划中的单片机课程采用项目授课，通过一个个鲜活的项目工程将相关的知识点在电子产品的生产中介绍给学生，旨在提高学生的学习积极性，努力创建学生主动学习的教学环境。

        2、教学场地。试点班级的教学在自然班上课，但需要保证所在教室的实际操作电源的供应，学生的课桌同时充当实践教学的操作台。

        3、教学设备。试点班项目教学的教学设备基本不需增添，相关的实验仍在实验室完成，组装产品的调试、检测设备可以从实验室调用，且只需少量的万用表等测量设备。

        4、原材料。项目中所涉及到的电子产品由学校统一购买，学生支付材料费，所组装的产品归学生个人所有，作为从事电子产品维修的必备设备。

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【关键词】虚实结合 单片机 项目教学

【中图分类号】G712 【文献标识码】A 【文章编号】1674—4810（2012）18—0042—02

单片机课程属于一门多基础重应用的实践性学科，在高校通常作为电子信息、电气和机电一体化等专业的主干课程开设。从实际教学效果看，学生普遍感到难学，主要表现在课程内容抽象、汇编语言难以掌握、与其他课程的关联度大等方面，教学过程极易陷入难教难学的境地并形成恶性循环，各高校也一直在为解决该问题进行着积极探索。

一 单片机课程项目教学现状

目前，用于单片机课程的项目教学法主要有以下两种模式。一种是计算机配合实验箱完成一定数量的实验训练，所用的元器件、线路板均已事先备好，学生所做的工作只是接线和编程下载观察运行效果，项目主要以验证性实验为主。由于硬件设备的局限性，学生所得到的训练是片面和局部的，没有体现单片机技术的工程应用特点，不利于调动学生学习积极性和解决实际问题的能力，难以发挥学生的创造力，以至于许多学生学完该课程后仍不会自行编写程序，更不会扩展实验或设计一个新的内容。另一种是采用以纯虚拟仿真代替真实项目的教学模式，仿真技术可以提高教学效率、改善教学效果，使项目的设计和实施变得灵活多样，学生也可以完全自主地做一些扩展设计，不受硬件条件的制约，有助于培养学生的设计能力和多学科综合应用能力。但纯虚拟仿真不让学生接触实物，不利于培养学生的动手能力和实践技能水平，实操能力很难得到有效锻炼。

二 虚实结合的教学设计

单片机课程的学习过程实质上是一个以单片机为工具进行嵌入式系统开发的过程，围绕单片机技术应用这一核心，将一个个知识点按照学生的认知规律由易到难地融合到教学项目，每一个项目又分解为若干任务。项目教学的目的是提高学生单片机技术综合应用能力，项目在实施过程中采取虚实结合的实践方式。实物操作环节利用硬件资源实训完成，根据学校教学设备的情况，可安排在万能实验板上焊接制作完成或在实验箱上完成。编程和虚拟仿真利用计算机实现，利用虚拟技术强大的资源优势，弥补硬件不足、实验设备有限的缺陷，使学生有了设计想法能立即转化成实践，提高学习效率。通过虚实结合的项目实例教学，让学生体会到单片机系统的设计、编程、仿真和调试的整体工作过程，提高综合技能水平。

1.虚实结合项目的选取原则

项目教学的关键在于项目内容的选取，要以单片机技术应用为主线，分层次精心编写项目内容。项目所涉及的知识和技能应符合人才培养方案的要求，既要包含基本的教学知识点，又要与生产实际相关，实用性强。项目与项目之间既是以相互独立的完整工作过程体现，又满足知识由简单到复杂、逐步递进的认知规律。项目内容难度不应过大，否则会影响学生的积极性和自信心。注意虚拟仿真项目与实物操作项目之间的关联，实物制作项目应是学生比较熟悉，容易上手的小系统应用项目，在此基础上设计虚拟仿真项目，可以让学生熟悉虚实结合的特点，掌握基本的操作方法，又可在原有基础上做一些扩展应用设计，以此激发学生的创新思维。

2.虚实结合项目的内容构建

项目内容构建是项目教学实施的基础，在项目内容选取上，体现单片机应用产品完整的开发工作过程，积极吸收行业企业新技术、引入新器件，不断将新的应用融入到实践教学中，满足对学生创新能力的培养，提高就业竞争力。例如，枣庄科技职业学校的电气自动化专业单片机课程虚实结合项目（描述如图1所示），项目数为六个，按照由浅到深、由简单到复杂的递进关系组织，涵盖了单片机所有的硬件结构，包括内部存储器、输入/输出接口电路、中断系统、定时/计数器，以及串行通信，最后安排综合应用设计，让学生从总体上了解系统级开发流程。所有项目均能在实验箱和仿真平台上虚实结合完成。前面的学习项目是后续项目的基础，后面的项目是前面项目的提升，符合学生认知特点、职业成长规律和教育教学规律。

图1 单片机应用技术课程项目设置

3.虚实结合的项目实施

每一个学习项目都是一个完整的工作过程，为了项目实施过程的连续性和完整性，根据项目难易程度选定半天或一天时间进行集中教学。上课地点选在一体化计算机机房。利用计算机搭建系统开发与虚拟仿真平台，结合现有单片机实验箱组成虚实结合、理实一体的实践教学平台。

在教学项目实施过程中，学生是学习的主体，教师则主要负责引导学生主动探究。从实际的单片机开发工作抽象出项目教学实施步骤，以实际工程项目的开发流程为主线开展教学。如图2所示，整个教学按照资讯、计划、决策、实施、检查、评估六个步骤实施。具体地讲，资讯即是发挥教师的主导作用，引导学生明确本次学习任务，分解任务目标，进入当前知识点学习。然后由学生分组讨论制订实施方案，经过汇总选出合适的方案进入到实施过程。在这一阶段要充分发挥学生的主体作用，注重引导学生独立思考，对知识点自行理解和消化，最终完成项目展示。

需要注意的是，每一个项目的完成都离不开虚实结合的方法，即软件仿真与硬件调试（在学生拓展创新设计和综合应用项目中，由于硬件条件限制使用全仿真完成），所以对

Keil软件和Proteus仿真软件的学习将贯穿于整个教学过程，并且随着项目内容的深入，对软件工具的学习也将越来越深入，其优势也将越来越明显，学生可以做更多的创新设计，有助于培养学生的探索精神和创新能力。

4.学习过程评价

在以往的实践教学中，多采用期末考核评价的方式，既不利于提高实践教学的质量，又不利于培养学生的综合素质。应当更加关注学生完成项目的整个过程，因为学生各种能力的锻炼和培养是在学习过程中实现的，同时学生的思想和行为在项目活动过程中也会表露出来。

图2 教学项目的分解与实施

三 虚实结合教学效果分析

采用虚实结合的单片机项目教学，打破了理论教学与实践的界限，课堂教学从原来的教室搬至单片机实训中心，结合单片机实验箱、计算机仿真平台和网上课程资源优势，将“教、学、做、评”融为一体，为学生自主学习提供了保障。在具体的工程项目实施过程中，实物操作为学生了解单片机应用系统结构打开了大门，而虚拟仿真具有强大的资源优势和方便灵活的特点，使学生工程实践能力和创新能力得到锻炼。当学生展示自己的作品时，脸上总是洋溢着成功的喜悦和兴奋之情，正是这种成就感激发了学生的学习热情，在提高技能水平的同时，自信心也得到提升，综合素质得到了提高，拉近了学习与就业的距离。

四 结束语

本文分析了当前单片机课程项目教学中普遍存在的问题，提出了虚实结合的项目教学方法。教学实践证明，将多种单片机开发工具引入课程教学的全过程，虚实交替、互为补充，既提高了学生的动手实践能力，又培养了创新能力和解决实际问题的能力，激发了学生的学习兴趣和主动性，为学生单片机应用能力的培养提供了一种新思路。

参考文献

[1]李峡.浅谈单片机项目教学[J].南昌教育学院学报，2011（1）

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关键词：单片机技术；项目驱动法；教学模式；考核方式

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）03-0090-02

单片机技术是电类专业的一门实践性非常强的专业课程，不仅要求学生掌握一些基本理论知识，更重要的是要具有较强的实践动手与应用能力、较强的自学能力和创新精神，紧跟技术发展潮流，做到可持续性发展。要达到这个目标，应积极改善实践教学条件，大力加强实践训练学时，充分调动学生学习兴趣与积极性，切实提高他们知识应用能力和动手操作能力，这是该课程教学的重心。

一、课程现状分析

当前，单片机技术课程教学中，虽然前期已经开展诸多教学方法的改革与探索[1-2]，但和最终教学目标相比，还有一定的差距，主要存在以下问题。

1.内容繁杂，部分知识与实践应用脱节。单片机技术课程涉及的理论知识内容较多，需要占用较多理论学时讲授，这必然会使教学重心向理论部分倾斜。但在实践应用中发现：（1）有些知识可以作为理论存在，但在实践中用到的几率很小；（2）一些较深、较难的内容，实践者会在应用中逐渐理解掌握，达到水到渠成的学习效果，过早地在课堂上讲授，费力费时，效果却比较差；（3）部分技术知识已经陈旧，和当前技术应用水平不匹配。

2.教学模式与培养目标不适应。当前的教学模式以教师课堂讲授为主，学生接收的是枯燥的理论知识，学习的目的是为了应付一张期末考卷。尽管教师进行了一些教学方法改革[3-5]，在课堂教学中使用实例仿真、动画演示等手段提高学习兴趣，改善教学效果，但这仍然停留在让学生被动吸收、对理论知识理解的层面上。一些成绩较好的学生，也大多处于“纸上谈兵”的水平，在应用能力和动手能力的培养上收效甚微。

3.考核方式不科学。评价单片机技术学习效果的依据，是学生的实践操作和应用能力，因此，课程考核应侧重于技能。但现在的课程考核采用闭卷考试方式，考查学生对书本知识的记忆和理解，导致学生的学习是以背诵知识为主，以会做题为目标，完全忽视对应用能力、操作技能的训练和掌握。此外，闭卷考试会助长一些学生平时不学习、考试作弊的恶习，不利于良好学风的形成。

二、改革内容与目标

课程教学改革主要从内容、模式和考核方式三个方面进行，最终实现以下目标。

1.通过内容改革，摈弃一些陈旧的、实践指导意义不大的知识理论，为学生随堂实践训练留出更多时间。

2.通过模式改革，打破“先理论、后实践”的串行教学模式，把理论学习融入实践训练过程，改变课堂教学以理论灌输为主的方式，把指导学生随堂演练作为主旨。

3.通过考核方式改革，取消闭卷考试方式，重点考查学生对知识的运用和操作能力。

三、采取的主要措施和方法

针对单片机技术课程的改革内容与目标，制订具体的改革方案和措施，并在学校2012级电子信息工程专业的课程教学中进行改革实践。

1.教学模式改革。（1）采用理论讲授与实践训练交叉进行的教学模式。改变传统理论教学与实验教学学时分离、先后进行的串行模式，采用理论与实践同步、交叉进行的并行模式，不再区分理论学时和实验学时。课堂上，让学生在基础理论讲授后马上转入实践训练环节，在实践操作中运用知识，遇到问题再进一步理解和学习更多的理论，经过从“理论实践理论实践”的反复锤炼，达到对知识的深刻理解和对应用技能的掌握。（2）采用“项目驱动法”组织教学活动。每个知识单元的教学，都以一个工程设计项目为载体进行。以项目任务为主线，引导学生进行知识点的学习；以设计任务的完成为目标，督促学生进行实践动手能力的培养。学生带着任务去学习，促使他们在完成任务的过程中自觉地学习相关理论知识，深刻理解并掌握技术的应用方法，既能激发学生的学习积极性，又能提高学习效果，达到事半功倍的效果。在“项目驱动法”教学方式下，大部分的课堂时间留给学生进行实践训练，让他们成为课堂学习主角，教师在进行简单的理论讲授后，主要以指导者身份进行技术辅导。（3）课堂训练与课余训练交叉互补。对技术实现比较复杂的知识单元，在随堂设计时间不够的情况下，可以将设计任务分解，留一部分任务让学生在课余时间完成。通过随堂训练与课余训练互补，完成整个项目设计任务。

2.教学内容改革。（1）重组教学内容。对应“项目驱动法”教学方式，教学内容不再严格以章节划分，而是归纳为若干个知识单元，为每个知识单元精心设计实训项目，以项目设计为主线对相关知识点进行理论学习和操作训练。（2）调整学时分配。改变传统按章节分配学时的方法，依据各知识单元项目设计的需要，在培养方案规定的学时内，合理分配各单元学时，保证各单元的理论学习和项目设计任务都能圆满完成。

3.考核模式改革。（1）修改考核成绩组成部分。课程考核的总成绩由理论考核成绩和技能考核成绩两部分组成，其中理论成绩占一少部分，如20%；操作技能成绩占一大部分，如80%。（2）改变考核形式。取消闭卷考试的考核形式，侧重对操作技能的考核，但同时也要考查学生对知识的理解和灵活运用情况，要求具备一定的工程分析与设计能力，全面考评知识能力。操作技能考核成绩是通过对各单元项目的设计结果进行评分给出；理论成绩主要考查学生的工程分析与设计能力，给出一些工程设计课题，要求学生以书面形式写出设计方案与可行性分析，根据设计的正确性进行成绩评定。（3）采用终结性与过程性相结合的考核方式。改变以往的期末终结性考核方式，注重学习的过程考核。可在每个知识单元的项目设计结束后，对学生的任务完成情况进行验收和成绩评定，然后把所有单元的项目验收成绩作为平时成绩记录存档。在课程结束时，再进行一次综合性的项目设计训练，对学生完成情况进行验收和评分，作为期末技能测试成绩，和平时成绩一起构成总的技能考核成绩。

4.改革过程的督导与评价。为了客观分析教学改革过程中存在的问题，评价改革成效，邀请管理单片机技术实验室的专业教师担任“改革督导员”。在教学过程中，改革督导员不定期地随堂听课，在学生课堂训练时参与监督、辅导和考核，真实了解学生的学习效果。由于改革督导员承担其他专业单片机技术课程的实验教学任务，通过和其他专业学生学习效果的对比，能够以旁观者的身份客观审视和评判课程改革效果，提出合理化建议，促进课程教学改革方案的不断完善和优化。

四、改革效果

经过上述课程改革，学生的学习热情明显提高，实践动手能力显著增强。70%以上的学生能够制作、调试小型单片机系统，40%以上的学生具备熟练进行单片机综合控制系统设计与开发的能力。在单片机技术课程的设计中，学生表现出的技术应用和实践动手能力明显高于往届学生。半数学生只用一半时间就可完成课题设计任务，大部分学生在完成基本功能要求的基础上，又能进行发挥部分的设计制作。课程设计考核优秀率达到70%，是近几届学生的最好水平。

五、结束语

单片机技术的掌握不需要高深的理论知识，关键在于多进行实践训练。单片机技术课程教学中，采用让学生多动手、多实战的教学方式，寓教于“练”，才能充分激发他们的学习兴趣和热情，提高教学效果。在课程教学中，如何让学生成为课堂的主角，让课堂成为学习的乐园，值得我们认真研究和探索。

参考文献：

[1]郭兆正，于鹏.浅谈单片机课程在电类专业教学中的重要地位[J].渤海大学学报（自然科学版），2012，33（2）：179-181.

[2]曾虹，戴国骏，刘鹏.高校单片机课程教改研究[J].计算机教育，2011，（7）：78-80.

[3]黄大勇，崔世林.单片机课程教学改革的研究与探索[J].南阳理工学院学报，2009，1（3）：126-128.

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关键词：单片机课程；项目化；教学模式改革；中职学校

一、背景

近年来，中等职业教育的办学思想发生深刻转变，“以服务为宗旨、以就业为导向”的职业教育办学方针推动中等职业教育向市场驱动转变，向就业导向转变，要求职业教育，特别是中等职业教育进一步深化教育教学改革，根据市场和社会需要，不断更新教学内容，改进教学方法。

单片机技术是硬件电路和软件编程集为一体的综合学科。对于中职学生而言，尤其是电类专业的学生，掌握了单片机的软硬件技术，不但赢得就业市场的竞争力，还将受益终生，因此中职电类相关专业普遍开设单片机的原理与实验课程。单片机虽好，关键是要使学生掌握其开发、调试的相关技能，并熟练掌握。但是中职学生在学习该门课程时，普遍感到难度很大，既要求有数字电路、模拟电路的基础知识，还要掌握单片机开发技术，又要有一定的逻辑思维能力。这对单片机相关课程的教学改革提出要求。

二、现状

1、单片机理论教学和实验教学分离。

单片机课程是电类相关专业的核心课程之一，理论知识的重要性不言而喻，但是它又是一门实践性很强的学科。传统教学方式中，教师主要注重理论知识的完整和知识结构的完备。单片机课程的开课都是从理论知识讲授开始，先讲单片机的发展历史，然后讲解单片机内部架构、指令系统、中断、计时器、外部扩展，最后才是实验学习。学生从一开始就进入复杂的原理学习，在没有单片机实践经验的情况下，所学知识难于理解。很多学生对单片机理论知识的学习如同空中楼阁，有些学生甚至根本听不懂。这样使学生还没有真正接触单片机就已经感觉学不下去了，大多半途而废。教师教的费时费心，学生兴趣也荡然无存。

2、教师自身情况

中职学校学生数量的增加，并没有使教师数量相应同比例增加。教师承担的课时量太大，教学压力过重，甚至有些教师还承担这班级管理的重任。具体到单片机这类专业性和实验性都非常强的课程，存在着精力投入不够，没有充足时间钻研单片机课程教学改革的问题。

3、评价体系

目前普遍实行的仍然是以分数的高低来评价学生学习成绩的好坏。一般采用平时成绩、实验成绩、考试成绩各占总成绩的一定比例来得到学生课程的最后得分。对有些课程来说这种方法是比较科学的，但对单片机课程而言，就会存在以下问题：

3.1 某些学生成绩不低，但一旦面临实际问题时，无从入手，没有达到本课程的教学目标。

3.2 某些学生成绩很低，因为理论知识和实验脱节，学生根本建立不了学习兴趣，也就无法学会单片机。

三、项目化教学特点

项目化教学即项目教学法，是师生通过共同实施一个完整的项目工作而进行的教学活动。它具有以下特点：

1.实践性：项目的主题与生产实际密切联系，学生的学习更加具有针对性和实用性。

2.自主性：提供学生根据自己的兴趣选择内容和展示形式的决策机会，学生能够自主、自由地进行学习，从而有效地促进学生创造能力的发展。

3.发展性：长期项目与阶段项目相结合，构成为实现教育目标的认知过程。

4.综合性：具有学科交叉性和综合能力的运用的特点。

5.开放性：体现在学生围绕主题所探索的方式、方法和展示、评价具有多样性和选择性。

评价特点：项目型教学的评价注重学生在项目活动中能力发展的过程，测评内容包括学生参与活动各环节的表现以及项目完成质量。

四、单片机课程项目化教学法可行性分析

针对项目化教学和单片机课程自身的特点，单片机课程项目化教学的可行性分析如下：

首先，单片机课程是理实一体课程。理论知识的掌握建立在大量丰富的实践基础上，先做再学，边学边做的项目化教学，把学习单片机变得轻松愉快，使学生能快速入门。

其次，先理论再实验的教学方法不适应学生学习。单片机技术本身就是一门多学科知识综合体，它包含硬件电路知识，软件程序设计知识，及其开发调试技术。中职学生在学习本课程之前，还未建立起这些知识综合的脉络，使学生无所适从。引入项目化的方法教学，以项目任务为中心，将理论知识融于项目任务当中，以实践问题解决为纽带，实现理论、实践，知识，技能，以及情感态度的有机整合符合学生对单片机技术的认知规律。

最后，项目化的教学方法符合生产生活实际。完成一个学习任务即完成一个单片机项目，每一个项目就是一个完整的单片机开发过程，通过项目化单片机教学能使学生在学习单片机课程时，就已经有工作实际情况的体验，贴近了未来工作需要，学以致用，为中职学生顺利进入工作现场打好基础。

五、解决对策

为提高单片机课程教学效果，培养学生解决实际问题的能力，提高单片机项目化教学的质量是教学改革的重点，应从以下几点改革：

1、针对中职学生的特点，降低理论知识难度。

目前中职学生基础知识水平不高，理论知识如果牵扯太多专业概念，会使中职学生把握不住学习重点。以“必须、够用”为原则，在理论教学中，应通过实际项目需求，把相关的理论知识分解在各个项目实验中，再依据不同的项目，把理论知识串起来讲解。这样既降低了单片机课程理论知识的起点，也把单片机课程中理论知识的难点分散。使激发了学生对单片机后续课程学习的兴趣。例如，对单片机结构的知识点讲解，可以设置七到八个项目任务，分别包含单片机的I/O、定时/计数器、中断、AD转换这些单片机内部的硬件知识。

2、针对课程特点，设计好项目内容。

首先做简单项目，即基础项目。例如设计认识单片机及其开发工具的项目。设计一个单片机能“跑“起来的最小应用系统，完成第一个项目——流水灯，让中职学生对单片机系统有一个感性认识。然后熟练掌握单片机开发使用的仿真器、编程器、下载方式方法。熟练使用单片机开发工具软件及单片机开发设计语言。这一阶段虽然还没有深入了解单片机的硬件，但是是后续单片机项目顺利实施的基础，这一阶段可以适当增加课时数。

然后设计单片机I/O口的控制的项目，即简单的设计性的项目。例如设计闪烁发光二极管的电路制作；广告灯的制作；控制直流电动机的设计这些项目。因为单片机的输入检测，输出控制是通过对其I/O的控制实现的。学生掌握了这些控制方法，也就打好了基本功。为后续项目的顺利实施打好基础。

在此基础上适当增加后续项目的难度，即复杂的设计性项目。例如，设计数字显示的的电压表项目，在此项目中设计应用单片机与AD转换芯片之间的接口与编程。设计一个防盗报警器项目，在此项目中设计应用单片机内部的中断功能实现。

每个项目以此设计单片机课程项目符合循序渐进的教学规律，实现了该课程理论与实践的完美结合。在此过程中，设计性实验项目的开设基本覆盖了单片机原理与接口技术的所有知识点，使学生牢固掌握基本理论，熟练掌握基本设计思路，综合应用基本设计方法，从而达到学以致用的根本目的。

3、理论知识与项目实验衔接

在项目实验环节中，不断穿插理论知识的讲解，每一个单片机的实验课程就是一个实际项目然后让学生亲自动手，自己实践，运用理论知识解决在实验中碰到的问题。建议理论课时占40%和实践课时占60%，据此理论知识讲授要“讲精，讲透”。要求学生在项目实验的基础上进一步深化，将多个部分综合在一起设计制作一个更复杂、具有较完备功能的实际系统。学生在项目任务的完成过程中，遇到难点，教师可采用启发问答形式，让学生自己思考，鼓励学生都动手实践，仔细观察每一次实验的结果，总结解决问题的经验，达到使学生发现问题，解决问题的能力。

4、验证性实验与设计性项目衔接

验证性实验是指为验证已经学习过的理论知识所设置的实验；设计性项目是以实际设计项目目的要求和项目条件，由学生自行设计项目方案并加以实现的项目。传统的教学方法是验证性实验，在现在的实验教学中也还有一定的作用，可为设计性项目的开设提供一些必要的基础。现在的验证性实验一般是在相应的实验箱上完成，通过开设1～2个验证性实验可让学生了解单片机的基本构成和基本工作原理，所以在开设设计性项目前开设验证性实验是非常必要的。同时，一些设计性项目的开设可在实验箱上对验证性实验进行改造而成，特别是对于开始的简单的设计性项目更是如此。比如一些验证性实验，所有的电路硬件在实验箱中是现成的，同时给出相应的实验程序范例，学生就可以在实验箱上进行验证，对所做实验的功能进行分析。教师只需要在理论教学时将程序流程图和涉及的算法讲述清楚，最后要求学生去编写程序，然后再进行功能验证即可。采用这么一种由验证性实验作为基础并进行改造的方法对于以基本原理的掌握为目标的简单的设计性项目具有很强的可操作性，有利于验证性实验到设计性实项目的自然衔接。

六、需要注意的问题

1、教师自身定位

教师应自觉提高自身做项目的能力，并保证足够的精力投入到教学中去。教师要注重平时积累，一方面，要自己动手，精心制作好几个作品。另一方面，也可以通过提出选题，指导学生去做，将完成后的作品及文档全部存档。只要通过2～3年的积累，就可以形成难度、层次区分较为合理的项目选题库和作品库，既为后续班级的教学创建了良好的条件，对后续学生的实验起到示范和引领作用，又为今后的教学工作减轻了负担。要做好这些，就要求教师充分明确自身职责，牢固树立以教学为中心的观念，保证有足够的精力投入教学中。

2、学校的评价体系

学校应当改变传统以分数论英雄的模式。单片机课程如果只是掌握了一些理论知识而没有实战能力，分数再高都不能算是学好。作为对学生的评价，确立以项目实践能力为主体的评价体系，通过对学生做的项目难易程度、项目完成的效果，质量等验收情况来给出合适的评价。中职学校应支持，鼓励并完善以项目化教学改革，保证单片机项目化教学改革的顺利实施。可以此为中职学校相应教学改革的切入点，待时机成熟，向其他课程推广。

七、结束语

现在中职学校大力进行教学改革的环境下，以此为契机，开展单片机课程项目化的教学改革势在必然。单片机课程就本省而言需要相适应的教学方法体现教学效果，单片机项目化的教学模式改革符合认知规律，体现学以致用的教学思想，实施好单片机项目化教学模式改革为培养出符合社会发展需要的高素质人才提供方法和途径。

参考资料：

[1]《单片机原理与实训教程》.舒伟红 主编.科学技术出版社

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关键词：模块化；项目化；单片机

中图分类号：G642 文献标识码：A 论文编号：1674-2117（2017）06-0087-04

引言

单片机是目前各类智能产品中经常选用的微处理器之一，也是现在电子类高校技能竞赛中常运用的技术之一。因此，单片机课程是电子技术、计算机、电气、自动化、机电一体化、信息工程等专业的主干专业课程，并且是一门实践性、应用性很强的课程，这也说明了单片机课程的实验教学尤其重要。

传统的单片机实验教学主要是采用高度集成的实验箱进行实验教学，但实验箱价格昂贵、操作繁琐、结构复杂，所以这种方式不仅实验成本高，而且学生的实验效果也不理想。因为实验的电路都是已经制作好的现成品，学生在做实验时只需机械地按照图纸在实验板上连接几根导线，然后录入程序，最后观察实验结果即可，整个过程耗时仅需10～25分钟。[1]这样的实验只属于验证性实验。

由于控制电路和实验电路集成在一起，所以学生很难了解所做实验的实际工作电路，对电路的原理根本无法获知，这样的实验教学方式很难锻炼学生的实际应用能力，由此可见，实验设备的高度集成化已经渐渐不适应现代化单片机实验教学的要求。随着单片机技g的不断更新和广泛应用，单片机实验教学系统采用模块化设计，价格低，普及性高，能培养学生的动手能力和创新能力；同时，采用项目化的实验教学模式，能够以工作过程为导向，培养学生的工程意识和解决实际问题的能力。[2]

单片机模块化实验教学设计

改革单片机实验教学模式，是指不再采用传统的实验箱设备，而是采用一种学生自主、自行制作，开放式、模块化的实验板来进行单片机实验教学。

该实验板主要由基础模块和扩展模块两部分组成。其设计思路是基础模块为系统核心模块，扩展模块为系统子模块。基础模块（核心模块）搭架上任何一个扩展模块（子模块）可完成一个特定的子功能，形成一个产品。所有的扩展模块（子模块）还可以按照某种方式多个组合在一起，再搭架上基础模块（核心模块）形成一个更大的系统和有更多复杂功能的产品。扩展模块（子模块）是可组合、分解和更换的单元，但基础模块（核心模块）是必不可少的单元。具体的框架图如下页图1所示。

该实验板的优点是价格低（根据配置扩展模块不同，价格在十几元到几百元不等），而且省去了中间通过编程器或开发板来烧录程序的环节，采用ISP直接下载，十分方便。此模块化实验板可以完全由学生自己焊接、制作，体积较小，携带方便，学生可以人手一套，满足在线仿真调试、开发设计单片机系统以及制作小产品的需要。此外，它还可以为以后的课程设计、电子设计竞赛、机器人竞赛、技能大赛等活动提供技术准备。[3]

1.基础功能模块设计

基础模块为单片机最小系统，也可称为CPU控制模块，主要由单片机芯片、复位电路、晶振电路和电源电路组成。它是做任何一个单片机实验或产品必不可少的部分，也是系统的核心部分，如图2所示。

为了方便后续搭架基础模块与扩展模块，可以将单片机的32个I/O（P0-P3口）全部引出，将单片机的引脚与2.54mm间距的单排排针焊接在一起，通过排针将引脚引出。然后通过杜邦线，把基础模块排针与扩展模块排针相连接，实现搭架组合。

2.扩展功能模块设计

扩展模块主要包括流水灯模块，数码管显示模块，点阵显示模块，LCD显示模块，蜂鸣器模块，键盘模块，红外收发模块，传感器模块，A/D、D/A模块，电机控制模块，时钟模块和E2PROM模块。这些扩展模块不仅可以使学生基本掌握单片机的输入、显示、控制、数据采集和转换、储存等相关技能，还可以使学生在熟悉和掌握以上扩展模块的电路原理、制作和编程的基础上，根据自身需求自行设计和制作新的扩展功能模块，学习到更多的知识，掌握单片机更多的运用技能。

通过“基础模块+扩展模块”可以制作和实现的功能如下：

广告牌的设计与制作：单片机最小系统（基础模块）+点阵显示模块（扩展模块）。

功能：通过编程实现单片机控制点阵模块显示相应的汉字、图形、数字等广告信息。

抢答器的设计与制作：单片机最小系统（基础模块）+键盘模块（扩展模块）+流水灯（扩展模块）。

功能：通过编程实现当有按键按下时（有人抢答时），将信号反馈给单片机，然后单片机做出相应的反应动作，如小灯点亮，说明抢答成功，并显示抢答成功相对应的位置。

智能温度测控系统的设计与制作：单片机最小系统（基础模块）+传感器模块（扩展模块）+数码管显示模块（扩展模块）+流水灯（扩展模块）+蜂鸣器（扩展模块）。

功能：通过编程实现当温度传感器模块采集到温度后，将温度信号发送给单片机，单片机接收到信号后，由数码管显示模块显示出当前温度。若温度超过了预先设定的最高温度值，流水灯模块亮起，表示启动降温控制操作；若温度低于预先设定的最低温度值，蜂鸣器模块响起，表示启动升温控制操作。

单片机项目化实验教学设计

面对高职教育培养高级技能型、应用型人才的目标，理论与实验相分离的教学模式已不再适应当前职业教育发展的需要。针对竞争日益激烈的就业市场和企业对人才的需求，笔者提倡一种以工作为导向的新教学模式，其本质是让学生在学习中感受到实际工作环境，教师充当需求者或管理者，给学生（工作者）下达任务或订单，学生从接到任务到制作产品整个过程都全程参与。[4]

这样的模式也称为项目化教学模式，即学生和教师一起实施一个工作任务或项目而进行的教学活动，它能实现学生“学中做，做中学”[5]，实现课程设置职业化、理论实践教学一体化、技能训练岗位化、素质训练企业化[6]，提高学生的工程意识和解决实际问题的能力。

对于单片机这门实践性、应用性要求都很强，且易制作产品的课程，采用项目化教学模式，能够让学生通过教师下达的实际工作任务，学会Protel99se等仿真软件的理论知识，然后通过实践实现电路板绘制、系统仿真、电路板印制、焊接、调试等，掌握一套完整的单片机硬件电路设计和制作过程，同时学习汇编语言或C语言编程的理论知识，通过实践实现对单片机程序编辑、调试、烧录等，掌握一套完整的单片机软件设计过程，最终做到将理论学习、实践应用、产品制作有机地合为一体。

单片机项目化实验教学的思路和实施步骤具体如下：

第一步，提出任务，选择方案。

掌握技能：能提出至少3种以上方案，通过对比、论证选出最优方案；能利用网络、图书馆等查阅资料和分析资料。

第二步，硬件电路设计。

掌握技能：能利用protel99se或其他绘制电路板仿真软件，绘制出对的电路原理图、PCB封装图。

第三步，电子元器件采购计划。

掌握技能：能识别、筛选电子元器件；能统筹和规划采购计划，制作采购清单，实施采购任务，进行成本统计；能检测电子元器件的性能指标。

第四步，制作电路板（手工焊接）。

掌握技能：能将之前绘制的PCB封装图，通过刻版机雕刻法或化学药剂腐蚀法制作出PCB电路板；能将电子元器件焊接到PCB电路板上；能检测PCB电路板和电子元器件。

第五步，软件设计。

掌握技能：①设计程序。能分析任务或项目需求、设计程序算法以及画程序流程图。②开发程序。能使用Keil编程软件、录入程序和编译程序。③调试程序。能调试程序，查找错误，修正错误；能生成可下载到单片机的.hex文件。④烧录程序。根据不同的下载工具，能采用不同的烧录方式；能使用烧录程序的软件，了解烧录程序的步骤，实现将.hex文件烧录到单片机。可以利用基础模块（单片机最小系统）实现烧录程序。

第六步，上交产品及编写项目报告。

这包括PCB电路原理图、封装图，采购耗材清单，手工焊接电路板及软件程序清单。

掌握技能：能制作产品使用说明书；归纳、总结产品制作全流程的步骤；利用单片机的知识和技能，分析和解决一定的工程实际问题。

在项目化教学中，教师根据实际工作需求的项目，给学生下发任务。学生自行组队，通过网络、图书馆等资源多方面搜集资料，小组讨论，师生互动，讨论方案的可行性，这样能留给学生发挥的空间，激发他们的创造性思维。对于确定后的方案，学生开始展开硬件电路、软件程序的设计与制作。在这个过程中，教师只需要针对项目进展和实施，在适当的时候引导学生进行相关理论知识的链接，做到理论与实践相结合。每个小组独立完成项目后，上交产品和项目报告，并进行集体点评。

结论

实践证明，采用模块化的单片机实验教学，能够提高学生识别电路结构的能力，从而提高他们的动手能力和创新设计能力。并且模块化电路板较为灵活、普及性高，各个模块都相对独立，在出现故障时易于检测。由于价格较低，学生能够人手一套，自行设计各类扩展功能模块。采用项目化的单片机实验教学，能够培养学生的工程意识和解决实际问题的能力。在项目化教学过程中，教师通过角色扮演，给学生下达工作任务，这样能激发学生的学习兴趣和积极性，开拓学生的思维，从而提高教学效率。同时，项目的实施和完成能将理论和实践融为一体，让学生学以致用。将模块化与项目化教学模式相结合，是一种创新型的单片机实验教学改革模式，它能通过设计和制作模块化的单片机实验板，实现项目化教学过程。

参考文献：

[1]殷士勇.Keil和Proteus在单片机实验教学中的应用[J].重庆工商大学学报：自然科学版，2009（6）：567-570.

[2]刘升.模块化单片机课程实验教学系统[J].淮北煤炭师范学院学报：自然科学版，2010（2）：40-43.

[3]张宏伟，阎有运，王新.单片机实践教学改革的探索与实践[J].实验室研究与探索，2009（4）：206-208.

[4]韩慧敏，陈亮，柏乃琳.电子类专业实践教学改革的探索[J].科技视界，2014（5）：54.

[5]沈培锋.《单片机原理与应用》项目化教学改革案例浅谈[J].中国科技信息，2012 （18）：137.

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单片机以其体积小、价格低、功能齐全、抗干扰性高、可靠性好、易于开发扩展等独特特点，被广泛应用于工业自动化及智能仪器仪表、通信设备、家用电器等各种设备仪器中。[1]近年来，随着各种机械设备自动化程度的不断提高，用单片机来实现对各种机械电子设备的控制显得越来越重要。因此掌握单片机技术，了解其工作原理，特别是具备单片机的基本操作技能，成为当工科专业大学生的重要任务。

到目前为止，单片机原理及应用是多数理工科院校电子信息科学与技术、通信工程、电气工程及其自动化等电气信息类专业的主干课程。该门课程以C语言程序设计、数字电路、模拟电路为前续基础课程，同时对嵌入式系统和DSP技术等后续课程的学习有重要影响。

一、教学背景

传统的单片机课程，在教学内容的选择和教学顺序的设置上，通常采用的是理论与实践相互结合、先理论后实践的模式，程序设计语言通常采用汇编语言。从实际效果看，理论课程大多围绕单片机的结构及原理、指令系统、汇编语言程序设计、中断系统、定时/计数器、串行通信、单片机系统扩展等相关知识展开，学生处于被动接受状态，在整个教学活动中参与度不高，容易感到枯燥和倦怠；实际的拓展性应用知识讲解较少，无法体现当今社会对应用型人才培养的需求，对学生真正掌握单片机控制系统没有实质性的帮助。

相对于理论教学，实验教学学时非常有限。以笔者所在院校电气工程及其自动化专业为例，单片机原理及应用理论学时为48学时，实验学时仅为16学时。实验教学一般在理论教学中后期才展开，受课时限制，实验重点也大多局限于对单片机的简单操作和自身功能验证之上，而很少拓展到单片机的具体应用领域。又由于缺乏后续相关课程的支撑，没有能够将单片机教学与相关课程有机结合，将所学知识有机系统的串联起来，对单片机“软硬件结合的系统设计方法”强调不够，使得学生在设计实际的应用系统时缺少系统化的思想。[2]

此外，多数院校单片机课程成绩的评定多是以期末理论考试为主，考核方式欠缺多样性，对学生实践能力的考核欠缺有效的考评机制，导致学生在学习过程中重理论而轻实验，忽略了单片机作为一门应用性极强的课程的本质。

二、项目驱动教学法在单片机教学中的实践

1.项目驱动教学法

所谓项目驱动教学法，是一种基于探究性学习和协作学习的教学方式，是指教师把教学内容和教学重点提炼出来，巧妙地蕴含在一个个具体的项目中，把相关的知识点融入到项目的各个环节中，层层推进，从而激发学生学习的兴趣、发展学生动手能力的教学方式。项目驱动教学法把教师的作用更多的定位在促进学生学习、引导学生成功上，教与学都是围绕着所设计的项目来展开。

项目驱动教学法比较适合实践性较强的理工科课程教学，它要求师生改变传统的观念和角色，充分发挥学生在学习中的主体地位和教师在教学中的组织、引导、促进、控制作用，把学生认为枯燥的知识转变为生动的学习内容，有利于真正培养学生的创新能力、自学能力、实践能力、增强学生独立意识和协作精神。[3]

2.项目驱动教学法在单片机教学中的实践

把项目驱动教学法应用于单片机课程教学过程中，首先要解决的是编程语言的选择问题。现今大多数的单片机教材的编程语言都是以汇编语言为主，使用汇编语言编程的优点在于其所编写程序的代码紧凑、执行时间短、便于控制。然而其缺点也是明显的――由于其缺乏通用性，需要程序编写人员对单片机硬件系统有相当深入的理解，且程序不易移植，所以不利于单片机教学。C语言由于其运算速度快、有良好的可移植性、且编译效率高，可以直接实现对单片机硬件系统的控制，因此笔者所在院校从2010级电气信息类本科专业开始，在单片机教学中采用了C语言编程。

其次，把项目驱动教学法应用于单片机课程教学实践中，项目内容的设计与提炼极其重要和关键。项目内容的设计要打破原有教学框架，遵循学生的认知规律，以学生为中心，由简单开始，将单片机课程的核心技术提炼为若干知识点，并通过一个个具体案例来体现。引导学生边做边学，在实践中学习。一个项目的设计需要由不同的知识点去组合和搭建，如“基于单片机的交通灯控制系统设计”，不但要求学生熟练单片机的I/O口操作，还要熟悉数码管的显示知识；同样“简易抢答器设计”，不但要熟练单片机的I/O口操作、数码管的显示知识，还要熟悉按键等的操作，因此，每个项目又可被分解为若干任务。

笔者依据本校电气信息类专业对“单片机原理及应用”课程教学内容的要求，结合自身实际教学经验，把单片机教学内容大致分解为三大模块，详见表1。

表1 项目内容及任务

在这三大模块中，基础训练模块教学内容由单片机最小系统、I/O接口、数码管显示技术等组成；技能模块教学内容由单片机的中断系统、定时器/计数器、串口通信、电机控制等组成；综合训练教学内容由模拟交通灯控制系统设计和简易抢答器设计等组成。在基础模块教学阶段，教师通过讲解和演示的形式以提起学生的学习兴趣，让学生熟悉常用的编程软件和实验平台的使用方法。技能模块教学设置与基础模块一致，教师先讲解后演示，综合训练模块不再设置讲解环节，教师布置题目后，学生自行完成，教师点评项目报告。每个项目结束后，教师都要求学生撰写项目报告并据此进行教学评估。

此外，在单片机教学过程中，对部分教学项目，在实验板不能满足教学需要的情况下，还引入了Proteus单片机系统虚拟仿真软件结合Keil C软件编程，用虚拟单片机系统来替代实际硬件电路，把程序运行于虚拟的MCU上，使软件调试不再依赖于实际的硬件电路，当仿真结果达到系统预期目的后，还可以进行实际硬件电路的制作。仿真软件的使用让学生不再受限于现有的实验课时和实验设备，使其能够更加灵活、深入地学习单片机知识。

对单片机实验课时相对不足的现状，将部分理论课时移到实验室进行，构建理论与实践一体化的教学模式。教师每讲授完一个项目，立刻要求学生进行实践，同时充分利用开放实验和课程设计的有限学时，作为实践学时的有效补充，通过充分的实践使学生掌握单片机的软硬件资源及工作原理。

三、教学体会

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【关键词】单片机 一体化教学 项目教学

一体化教学在我校开展已近三年，对这一新型的教学方法我非常赞同。根据单片机的教学现状和我校的实际情况，我提出了在单片机教学中以一体化教学和项目教学相结合的教法设想，并在两个多学期的单片机教学实践中进行了一系列实践。初次的尝试也取得了一定的效果，当然这一设想和尝试也有很多不完善之处，需要更进一步的实践检验。

传统的单片机教学强调理论知识体系的完整性、严密性，注重课程本身的体系结构，前后的逻辑联系。教学也仍旧以教师讲授知识为主的教学模式，授课的顺序是硬件结构指令系统软件编程单片机系统的扩展和各种器件的应用，最后再讲一些实例。但是学生特别是职校学生普遍感到这门课非常难学。原因何在呢？

一方面是由于单片机是一门综合性很强的学科，通常要求学习者有一定的硬件电路知识，计算机组成原理，编程的一般方法。而一个刚从初中毕业的学生，本来基础就不好，对计算机结构几乎一无所知，甚至连数字电路也是刚刚接触的人，要他一开始就去学习单片机硬件结构并理解，显然有一定困难。

另一方面，许多所谓的职中单片机教材其实大都是大学教材或单片机技术书籍的缩写版。而这种教材的知识体系，内容编排的目标是让学习者能达到设计开发能力。而职业学校的学生真真能达到设计开发的能力吗？值得商榷。

再一方面，传统的以单片机背景知识介绍，硬件知识、指令、编程，外部扩展等顺序进行单片机的技术书籍的编写不符合职中学生的认知规律。这种以老师说教，理论教学和实践教学严重脱节的教学模式给学生带来了很大的学习障碍。致使学生学得吃力，老师教得辛苦，效果也不好。

那么如何让基础比较薄弱的职校学生较好地掌握单片机技术呢？我校实行的一体化教学可以说是一个不错的解决途径。在两个多学期的教学实践中，本人发现在单片机教学中将一体化教学和项目教学有效结合，效果显著。于是本人将自己粗浅的尝试总结如下：①教材改革。从职中学生认知规律出发，打破传统的教材安排将学习的难点分散到学习的各个阶段。将所学知识模块化，阶段化，层次化。针对汇编语言枯燥难理解的特点，对每条指令编写了与之配套的程序。每个知识模块都设置了针对性的实验，通过实验学习理论。并且自行开发设计了与教改相结合的实验电路板。②教学改革。在教学上采用一体化教学和项目教学相结合的方式。就是针对每个知识模块制定一个总课题，对于一个课题下的每个知识点设置相应的试验，这些试验又包含且服务于总课题。在教学中尽可能让每个学生动手，让学生在调试程序的过程中，通过实验现象的感官性加深对原理知识的理解，同时学生自己亲手调试出的试验现象也激发了其学习兴趣与热情。这样通过“做中学”提高了学生学习主动性，降低了教学难度，提高了学习效率。同时在每个知识模块的基本内容学习完成后，设置了相应的项目，在老师的指导下让学生自主完成。这样既巩固了所学知识，也让学生认识到自己的确学到了东西，进一步激发了学生的自信心和学习积极性。

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【关键词】项目式教学；单片机(C语言)；高职教育

高等职业教育的培养目标是面向生产、面向基层、面向管理和服务第一线的实用型人才。我们高职教育虽然起步晚，但经过近几年的发展，也取得了一定的成果，成为了我国高等教育的重要组成部分。然而，高职教育也存在着不少问题。教学方法陈旧，大多数高职院校仍沿用传统的“教师满堂讲解，填鸭式灌输知识给学生”的教学模式；实践教学所占课时比重小；与行业企业合作开发的教材少；考试模式得不到创新等等。以上诸多问题中，如何提高高职教育的教学质量，开发出一些真正适合高职学生的教学方法是许多教育工作者一直研究的永恒问题。

本文以《单片机(C语言)》课程为例，针对目前高职院校《单片机(C语言)》课程教学方法上的不足，提出了一种适应“工学结合”人才培养模式的教学方法—项目驱动式教学。

1.传统教学方法的不足

《单片机(C语言)》课程是计算机应用技术、电子信息、机电等专业的专业基础核心课，该课程的主要特点是实践性强，需要学生多动手操作，才能提高教师的授课效果和学生的学习兴趣。虽然许多高职院校对该课程的教学模式进行了一定程度的改革，但仍然收效甚微。总的来说，现阶段我国高职院校《单片机(C语言)》课程教学方法方面存在的不足可以归纳为以下几点：

(1)教学方法墨守陈规，没有真正体现高技术型人才的培养目标

传统的《单片机(C语言)》教学中，教师一般会在前两周先讲授抽象的单片机硬件结构，然后在第三、四周对C语言运算符，基本语句一一进行阐述。这种教学方法往往会产生“教师在讲台上滔滔不绝地讲述，学生在下面睡成一片”的现象[1]。从而导致教学质量得不到提高。

(2)传统的章节式教学，不利用培养学生对知识的综合应用能力

传统的教学模式下，教师依据课本的章节先后顺序进行课程讲解，各个章节之间相互独立，往往是学完一个章节，做一个小实验来巩固本章所学的知识，这仅仅是记忆式教学或填鸭式教学的一种衍生形式，学完《单片机(C语言)》课程，学生仍不能判断各知识点的实际用途。而且，这种章节式的教学模式与“工学结合”的人才培养模式完全脱轨，不能实现学生从学校毕业后就能从事工作岗位的无缝对接。

(3)对学生的课程考核机制不够完善，考核形式缺乏多样化

目前对《单片机(C语言)》课程的考核大多仍采用期末卷面成绩占大比重，平时课堂表现占小比重的方式。这种考核方式抹杀了学生的创新能力，导致学生只重视期末考试的分数，而忽视了平时对自身能力的培养。长此以往，学生只会背题目，而不会动手操作，不会动脑思考，失去了《单片机(C语言)》课程教学的真正意义。

2.项目化教学的改革

针对以上高职院校《单片机(C语言)》课程教学方法的不足，提出了一种创新的教学方法——项目式教学。项目式教学源于德国[2]，已经在许多欧洲国家展开了实践，都得到了非常明显的效果。由于高职院校的学生本身逻辑能力比较薄弱，不擅长于逻辑思考和理论分析，喜爱动手操作，在《单片机(C语言)》课程中采用项目式教学既有理论依据，也有实践证明，因此具有可行性。

所谓项目式教学，是指师生通过共同实施一个完整的“项目”工作而进行的教学方式。这里所指的项目应该是针对某几个教学知识点而设计的能在教师的指导下由学生独立完成的、收到良好教学效果的小任务。以《单片机(C语言)》教学为例，完整的项目式教学过程应该包括项目选择、项目引入、项目开发、项目考核等等。

(1)项目选择

项目选择是《单片机(C语言)》项目教学的核心，选择的项目是否恰当直接决定了项目教学的成败。选择的项目不宜过难或过于简单。同时，还要考虑选择的项目是否能与学生未来技术型的工作岗位实现无缝对接。教学机器人[3]以单片机作为控制核心，包括运动模块、显示模块、时间模块、语音模块、遥控模块以及各种传感与转换模块。运动模块既可采用直流电机、也可采用步进电机；显示模块既可选择数码管显示，也可选择字符液晶或图形液晶显示；控制方法既可采用声控，也可采用遥控等。针对不同模块，设计出了不同学习情境。所以选择教学机器人作为项目教学的对象具有可实现性。

(2)项目引入

项目引入是项目教学能否成功的关键一步。如果项目引入的切入点恰当，就会激发学生进入角色的兴趣，达到事半功倍的效果。在项目引入阶段，不要全盘把任务要求罗列出来，这种方式比较枯燥，不利于活跃课堂气氛，调动学生的参与积极性。教师可以通过展示与项目有关的实物功能，播放视频，与学生分享自己的亲身经历或故事，自然而然地把学生引入到项目中来，激发他们参与项目的兴趣。也可以通过一问一答的方式激发学生的好奇心，让他们主动参与到项目中来。

(3)项目开发

项目开发是项目式教学的主体过程，学生综合应用能力的培养也是在这个过程中逐渐实现的。项目开发一般是以小组的基本形式展开，根据项目的难易程度，选择小组的人数。在项目小组长的分工下，小组成员协作完成整个项目的任务。项目开发阶段，主要目的是培养学生的团队协作能力，独立思考分析问题的能力和沟通能力。在组内分工上，教师要引导组长根据组内成员的爱好特长，优势互补进行分工，要保证每位组员在项目开发阶段都有事可做，同时要发挥特长，把自己的工作做到最优，避免个别学生闲置偷懒。教师在该阶段要融入学生中去，由“主导者”角色转变为“引导者”，采用各种手段引导学生由“被动接受”转向“主动探索”，同时，必要的时候，还要引导学生往正确的方向思考，以免学生走弯路耽误了课程总体进度。

(4)项目考核

项目考核是检验《单片机(C语言)》项目式教学水平的标准。在这个阶段，教师能清楚地了解学生完成项目的情况，同时对自己今后教学作相应的改进。很显然，如果把传统《单片机(C语言)》课程的考核方法沿用到项目式教学中来是不合适的，需要开发一系列有效的考核方法来完善项目式教学。更需要重视动手操作能力，职业精神，语言表达能力等的比重，而不要把大部分的考核分用于期末卷面成绩。例如，设计报告的书写和讲解，项目基本功能和扩展功能的完成情况，项目实施过程中的表现情况，项目完成的进度等等都应该是重点要考核的内容。

3.项目化教学的不足，与其他教学方法的结合

诚然，相比起传统的“填鸭式”、“说教式”教学方法，项目式教学更加适应高职院校《单片机(C语言)》课程的教授，但是，我们也应该看到，项目式教学也存在自身的不足。比如，项目式教学方法让学生掌握了大量的课堂“主动权”，对于刚刚接触《单片机(C语言)》课程的学生来说，项目中的许多基本知识点可能以前从未见到过，因此，教师有必要安排一部分课堂时间讲授这些知识点，以引导学生进一步探索，实现项目化教学与理论教学的结合。另外，也可以把项目化教学与引导文教学结合，取长补短，发挥各自的优点，最终实现教学质量的整体提高。

参考文献

[1]宋锦.单片机课程项目教学法的探索和实践[J].武汉职业技术学院学报,2006,5(6):94-95.

[2]姜大源,吴全全.当代德国职业教育主流教学思想研究[M].北京:清华大学出版社,2007.

[3]王静霞.单片机应用技术(C语言版)[M].北京:电子工业出版社,2009.

本文系“东莞职业技术学院院级基金（青年）项目（项目编号：2011d09）”。

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篇10

高校教学中有人提出与单片机有关的课程既难教又难学，教学效果不太理想，其主要原因在于：传统的“老师讲、学生听”的教学方法挫伤学生的学习积极性。针对单片机课程特点，寻求一种能较好地培养学生能力的教学方法是每一位任课教师迫切关注的问题。

对各高校的单片机原理精品课程进行查阅，可以看出各高校对实践教学非常重视，为了加强实践教学，近年来，我国的一些学术机构开始致力于虚拟实验室的研究，虽有了一定发展，但是还存在很多不足：没有形成较为合理的发展模式和方向，基于Proteus软件平台的课程教学，在各个论文期刊也均有发表，各地高校也有研究，然而研究者多、应用者少，真正贯彻与应用实际教学过程中才是虚拟实验教学的重中之重。可见虚拟实验教学在国内有一定的理论基础，将其整合到课堂教学中有巨大的应用价值。

2.教学方法和教学手段

针对不同项目，采用引导教学法、案例分析法、演示教学法等多种教学方法，引导学生积极思考，乐于实践，强化学习效果。

2.1演示教学法

教学过程中首先演示仿真运行结果，然后提出问题，学生带着问题和对演示结果的好奇，投入任务的学习之中。对于一些关键步骤的理解，可现场修改程序，显示运行效果，例如最简单的流水灯，可修改指令改变灯循环点亮的时间，或使奇数灯循环点亮，使学生理解每条指令的功能。

2.2案例分析法

对于一些基本模块的设计，可采用案例教学法。通过简单的、具体的任务实例分析、介绍知识点，使学生对单片机有一个感性认识。同时对于第一个综合项目的设计，也可采用案例分析法，之后学生就可以举一反三，进行综合项目的开发设计。

2.3引导教学法

对于一些较难理解的知识点，可采用预先设置故障的方法，引导学生理解。如数码管的动态显示，在点亮下一位之前要关闭所有数码管，否则会乱码，对于这一点学生很难理解，所以在教学时，先不指明，当学生遇到此问题解决不了时，教师再指导修改，使学生印象深刻，便于理解。

3.项目教学的实施

3.1教学对象

以本校自动化专业大学三年级学生为教学对象，采用Proteus软件项目式教学法。这一时期的学生已掌握本专业的一些基本理论知识，对电路进行分析设计，绘制电气原理图，知道常用的电子元器件，可以进行仿真设计中硬件电路的设计。对于软件部分，学生可用c语言进行编程设计，完成软硬件的联合调试。

3.2教学内容的选取

将项目式教学法引入单片机教学中，关键是项目的设计，项目设计是否合理直接影响教学效果优劣，教师在选择教学项目时，应紧扣教学大纲从实用性、可行性、综合性等方面考虑。LED流水灯、按键、数码管显示、液晶显示、蜂鸣器、定时器、温度测量等这些具有代表性的小项目是一个综合性大项目设计的基本模块，这些项目在日常生产生活中，学生经常看到用到，学生有兴趣学习，基本模块应用好了，可以进行综合的大项目的开发设计。

3.3教学目标

3.3.1从工程实际需求出发，培养学生从事单片机设计需要的技能和知识、学习方法及基本的生存和发展能力，使学生较快融入企业，参与实际的单片机设计工作。

3.3.2培养的学生在用单片机进行毕业设计时，展现仿真效果，并做出设计实物，在各创新设计大赛中，设计出更具智能化的作品。

3.4教学过程

项目从简单到复杂，难度从小到大，有个循序渐进的过程。在教学的早期，教师处于主导地位，给学生充分讲解每个基本模块的硬件、软件设计方法，到后期以学生为主导，教师布置项目任务，学生在掌握基本模块的应用后，开始进行综合项目的设计，如恒温控制系统设计，此项目应用到温度测量、数码管显示、按键设置、蜂鸣器报警、继电器控制等基本模块，最终通过仿真软件Proteus直观地看到温度显示及控制的效果，让学生有成就感，提高学习兴趣。

最终在理论知识、课程设计、动手能力、创新设计等方面进行考核，验证Proteus项目式教学法对于提高学生的学习兴趣和对知识的掌握和应用方面的有效性。