積木式項目教學法在單片機課程教學中的應用

劉　璟　劉泉海

摘要：單片機是一門實踐性很強的專業(yè)技術(shù)課程，也是學生較難入門的課程。文章提出針對單片機課程的積木式項目教學法，并給出具體實例說明積木式項目的設(shè)計方法、具體實施步驟以及在實施中要解決好的問題，最后對積木式項目教學法與傳統(tǒng)教學法的效果進行了對比。

關(guān)鍵詞：單片機；積木式項目教學

《單片機原理與應用》課程是計算機應用類專業(yè)與電氣控制類專業(yè)的必修課，是一門實踐性很強的課程。傳統(tǒng)的單片機教材基本都是以單片機的結(jié)構(gòu)為主線，先講單片機外部引腳、內(nèi)部機構(gòu)，然后是指令和匯編語言編程，單片機存儲器擴展和各種外圍芯片的應用，最后舉一些實例。教師大多按這種順序進行授課，但學生普遍反映該課程難學。尤其是職業(yè)院校的學生，基本沒接觸過計算機硬件方面的知識，電路知識也相對貧乏，要一開始就去理解單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，學生很難進行抽象思維。學生在學習指令時感覺指令較多、容易混淆、難于記憶，教師也是越講越吃力，這樣形成惡性循環(huán)。另外，此課程實踐環(huán)節(jié)的實驗又多是驗證性實驗，缺乏挑戰(zhàn)性，學生體會不到成就感，做實驗時積極性不高，教學效果可想而知。那么，如何突破原有教學模式的缺點，讓學生更好地掌握單片機的原理知識和應用技能呢？

積木式項目教學法的提出

項目教學法是目前高職院校倡導的一種教學方式，它主張用項目任務(wù)來促進教學，通過師生共同實施完整的項目工作而進行教學活動。具體來說就是以單片機的應用項目為媒介，在學生完成項目的過程中傳授給學生相關(guān)的理論知識和實踐應用技能，通過幾個項目來完成整個理論體系的教學。這樣，在教學過程中如何選取項目就變得非常重要。如果在選取項目時不能解決好知識的分配問題，就會導致項目的覆蓋面窄，如果項目容量過大，就會導致教學實施時又回到學科性課程的老路上。鑒于此，我們借鑒全國大學生電子設(shè)計大賽的題目要求進行項目的選擇和設(shè)計，提出了積木式項目教學法。2007年電子設(shè)計大賽專門設(shè)立了高職高專組，電子競賽題目分為“基礎(chǔ)”和“發(fā)揮”兩部分，每個部分都有多個要求。學生對多個要求進行分析，設(shè)計各部分實現(xiàn)方案，逐步完成題目要求。項目的實施過程類似堆積木。把電子大賽的題目設(shè)計思想應用在單片機的項目設(shè)計中，教師應先把選擇好的項目根據(jù)課程內(nèi)容合理分解為多個任務(wù)，依次布置給學生，不至于學生拿到項目無從下手。一個任務(wù)針對課程一部分知識點，學生在教師的指導和自身努力下完成任務(wù)要求，然后在此基礎(chǔ)上再增加新任務(wù)，即增加知識的覆蓋面，以此類推，最后完成多個任務(wù)，也即完成了項目要求。讓學生在這個過程中學習和實踐課本相關(guān)章節(jié)的內(nèi)容，對課程的知識結(jié)構(gòu)和知識間的相互關(guān)系能有一個清晰的認識。

具體的課程實施計劃

（一）基礎(chǔ)部分以課堂多媒體教學形式為主進行

單片機概述、單片機外部引腳、內(nèi)部存儲器組織、指令部分（主要介紹常用指令，其他指令在實際項目應用時再進行介紹）等內(nèi)容以多媒體課件形式講解。這就要求教師制作出形象生動的課件幫助學生理解所講內(nèi)容。任課教師一定要打破以教材為導向的教學方法，可以通過簡單的程序引導學生學習指令和尋址方式，而不要逐條地介紹，否則教學效果不好。

此部分內(nèi)容課時安排應該少一些，關(guān)鍵是要通過后續(xù)的學習和實踐進一步理解理論知識。

（二）應用與接口相關(guān)內(nèi)容以項目教學為主，以課堂講授輔助，安排在實驗實訓基地進行

將一個教學班的學生分成若干個項目小組（一般是5人左右），并指定一名學生作為項目經(jīng)理，負責整個小組的管理和分工等組織工作。在實施過程中，教師組織學生交流、研討、查詢資料，查找問題，最終完成項目任務(wù)。項目應來源于生產(chǎn)生活實際，要能引起學生的興趣。現(xiàn)舉例說明積木式項目的設(shè)計如下：

項目：將流水燈（即8個廣告燈）的流動速度分為五級，用按鍵控制流動速度。每按一次鍵流水燈的流動速度改變一級。首先降低流動速度，降到最低速度后改變流動方向同時再逐步增加流動速度，增加到最高速度后改變流動方向再逐步降低流動速度。

對此項目要求進行分析，分解為一個個的任務(wù)布置給學生，同時向?qū)W生提供相關(guān)資料或推薦一些相關(guān)網(wǎng)站，指導學生去閱讀思考。教師也可提前對任務(wù)涉及課程的新內(nèi)容進行統(tǒng)一講解。此項目要求分解如表1所示。

（三）評價體系

每完成項目的一個任務(wù)就應進行一次評價。評價主要分為三個步驟：（1）學生（或?qū)W生小組）現(xiàn)場演示并講解作品（大約用15分鐘）；（2）分別進行任課教師評價和學生評價；（3）評定出成績并折算出學分。

任務(wù)中若涉及硬件，要求學生自己設(shè)計電路，畫出電路原理圖、電路連線圖，自己焊接電路板，編寫程序，最終完成任務(wù)寫出任務(wù)報告。任務(wù)報告要求學生對自己在項目實現(xiàn)過程中碰到的軟硬件問題及解決過程進行詳細描述，報告的最后一項是寫出完成這個項目后自己的體會和收獲。學生通過完成這樣精心設(shè)計的3~5個由簡到難的項目，即可掌握單片機課程的基本內(nèi)容。如課程的時間寬裕，可再安排幾個單片機的新應用項目，介紹一些新器件及新總線技術(shù)（如單總線傳輸技術(shù)），以擴充學生的知識面和培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。

課程結(jié)束后，要布置項目對學生進行測試。要求學生自己對項目進行分析和分解，確定實現(xiàn)方案。有些項目的實現(xiàn)方案不止一種，則應要求學生論證不同方案的可行性及各自方案的優(yōu)缺點，選取認為較好的方案進行設(shè)計。

積木式項目教學法效果分析

對計算機應用專業(yè)2006級某班（40人）應用積木式項目教學法，其他三個班的教學仍采用傳統(tǒng)教學方法，實驗時間為一個學期，以理論測驗、實踐項目完成情況、問卷調(diào)查為測量手段，衡量學生對基礎(chǔ)知識的掌握程度、項目完成情況以及他們自己對此課程學習后的滿意程度，比較兩種教學法的效果。結(jié)果顯示，積木式項目教學法激發(fā)了學生的學習興趣，學生在自己動手實現(xiàn)任務(wù)的過程中體會到了成就感，增強了自信，同時也提高了學習積極性。通過小組成員協(xié)作完成任務(wù)，培養(yǎng)了學生的團隊精神。實驗班級的學生普遍反映通過一學期的學習自己收獲很大，希望其他工程類課程也采用同樣的形式進行。

在實驗過程中，我們發(fā)現(xiàn)，須注意解決如下幾個突出問題：（1）師資：應安排理論實踐經(jīng)驗豐富的教師承擔項目教學。（2）環(huán)境：在實驗實訓基地應具備多媒體電化教學設(shè)備，足夠的單片機教學仿真、開發(fā)設(shè)備和必需的電子制作條件；如果碰到學生普遍存在的問題，教師可通過多媒體統(tǒng)一講解。（3）教材：目前的教材基本都是根據(jù)學科體系結(jié)構(gòu)進行編寫的，在實施積木式項目教學法時不能按照教材的章節(jié)順序來進行，因此要求教師在設(shè)計教學時花心思選擇項目，大項目要能合理地分解為小問題，讓學生一步完成。最好由幾個教師一起根據(jù)學校情況和目前行業(yè)最新技術(shù)應用編寫課堂講義，而把傳統(tǒng)教材作為參考書目。

在高職教育推行工學結(jié)合教學模式的重大變革形勢下，采用積木式項目教學法確實在一定程度上解決了學生單片機實際應用能力不足的問題，是一種比較有效的教學方法。它突破了傳統(tǒng)的教學模式，通過真正讓學生自己解決問題實現(xiàn)學生對知識的掌握，大大提高了學生學習的積極性和主動性，使他們的動手能力、解決實際復雜問題的能力、團隊協(xié)作能力、書面材料的書寫能力都有了很大提高。當然，此教法還有待于在進一步的實踐中加以完善。

參考文獻：

[1]李忠國，陳剛.單片機應用技能實訓[M].人民郵電出版社，2006.

[2]劉聯(lián)明.機電類專業(yè)課“積木式教學法”的探索[J].邵陽高等專科學校學報，2001，（6）.

[3]賈方亮，等.以電子設(shè)計競賽為載體培養(yǎng)學生的創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)能力[J].職業(yè)技術(shù)教育（教科版），2004，（28）.

[4]蔣慶斌，郝超.高職項目課程開發(fā)的實踐探索[J].教育與職業(yè)，2007，（2）.

作者簡介：

劉璟（1974—），女，陜西鳳翔人，碩士，陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院信息系講師，研究方向為計算機應用技術(shù)。

劉泉海（1955—），男，陜西澄城人，陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院信息系教授，研究方向為計算機控制技術(shù)。

（本文責任編輯：謝良才）