單片機(jī)課程項(xiàng)目導(dǎo)向式教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)

劉昌盛，李光明，李 群，魏 忠

（湖北工業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，武漢 430068）

按照人才培養(yǎng)的需要，學(xué)生要學(xué)有所用，既能系統(tǒng)的掌握單片機(jī)課程相關(guān)的理論知識，又具備扎實(shí)的實(shí)踐技能，能夠運(yùn)用所學(xué)知識進(jìn)行簡單的產(chǎn)品開發(fā)，為畢業(yè)后從事相關(guān)工作奠定基礎(chǔ)。本課程的教學(xué)團(tuán)隊(duì)以項(xiàng)目導(dǎo)向式教學(xué)法為切入點(diǎn)，以項(xiàng)目帶動課程知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)，將項(xiàng)目分解為多個(gè)相互關(guān)聯(lián)的任務(wù)，學(xué)生在完成任務(wù)的過程中實(shí)現(xiàn)了對理論知識的實(shí)踐應(yīng)用，初步具備智能測量與控制領(lǐng)域的設(shè)計(jì)開發(fā)能力。

1 項(xiàng)目的分解

舉例說明，要用51單片機(jī)做一個(gè)交通燈的項(xiàng)目，涉及到的知識點(diǎn)有CPU、單片機(jī)引腳分布、最小系統(tǒng)、存儲器、IO 接口、定時(shí)器計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)、C51程序開發(fā)等。我們就可以將這個(gè)交通燈項(xiàng)目分解為多個(gè)任務(wù)，每個(gè)任務(wù)關(guān)聯(lián)一個(gè)或幾個(gè)上述的知識點(diǎn)，學(xué)習(xí)完了理論部分內(nèi)容后，完成對應(yīng)任務(wù)的硬件開發(fā)或者C51程序的編寫。比如：可以先學(xué)習(xí)CPU、引腳分布、最小系統(tǒng)、與USB 接口轉(zhuǎn)換部分內(nèi)容，然后讓學(xué)生完成最小系統(tǒng)板制作的任務(wù)。相應(yīng)電路的設(shè)計(jì)，元器件的焊接，都由他們獨(dú)立完成。最后的驗(yàn)收要求是：單片機(jī)能正常工作，能夠?qū)⒔處熖峁┑某绦蛳螺d到芯片中。這樣就將學(xué)習(xí)中看不見、摸不著的抽象理論知識具體化了，全都體現(xiàn)在了他們自己制作的作品里面。他們對知識點(diǎn)的掌握會更扎實(shí)，學(xué)習(xí)的積極性也會有很大的提高。下一個(gè)任務(wù)可以是LED 廣告流水燈，下面將以此任務(wù)為例，展示如何將其具體的在課堂組織開展起來。

2 教學(xué)組織

流水燈任務(wù)的前提是已經(jīng)完成了最小系統(tǒng)板的任務(wù)，這時(shí)學(xué)生已經(jīng)熟悉了單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、引腳功能等，因此本任務(wù)為其后續(xù)的一次產(chǎn)品開發(fā)實(shí)操。任務(wù)要求學(xué)生能夠設(shè)計(jì)并焊接好流水燈電路，將單片機(jī)最小系統(tǒng)與其通過杜邦線連接起來；編寫好C51源程序，通過Keil 和ISP 下載工具處理，將流水燈運(yùn)行起來，實(shí)現(xiàn)效果。那么，完成本任務(wù)需要學(xué)習(xí)的知識包括：IO接口與特殊功能寄存器的使用、C51編程語言、Keil 與ISP 下載工具的使用。

IO 接口與特殊功能寄存器的使用部分，可以先對課本上理論知識進(jìn)行講解，再分析一個(gè)簡單的單燈亮滅程序，來讓學(xué)生明白程序、特殊功能寄存器、硬件資源（如IO 接口）之間的關(guān)系。

C51編程語言是目前51單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)中普遍使用的程序設(shè)計(jì)語言，與標(biāo)準(zhǔn)C 語言之間有區(qū)別又有聯(lián)系。學(xué)生已經(jīng)在前面的課程中學(xué)習(xí)了標(biāo)準(zhǔn)C 語言，對其中的基本函數(shù)、語法、結(jié)構(gòu)等有所掌握。因此，課堂中可以通過對比C51 與標(biāo)準(zhǔn)C 語言之間的異同，讓學(xué)生了解C51語言的特點(diǎn)，講解的重點(diǎn)在于學(xué)習(xí)他們的不同之處。

Keil 與ISP 下載工具都是51單片機(jī)的開發(fā)中使用較多的工具。學(xué)習(xí)時(shí)的難點(diǎn)在于操作步驟較多，學(xué)生很難一次學(xué)會，需要耐心的演示講解。教學(xué)策略上可以先現(xiàn)場演示，再讓學(xué)生操作，此時(shí)教師在教室里巡視，及時(shí)回答學(xué)生的問題，在旁邊加以指導(dǎo)。要求學(xué)生能完成：自己在Keil 中用C51語言編寫好單燈亮滅的源程序，通過編譯生成HEX 文件，然后用ISP 下載工具下載到單片機(jī)中。

從單燈亮滅到流水燈的實(shí)現(xiàn)過程就并不復(fù)雜了，此時(shí)要引導(dǎo)學(xué)生去思考還存在哪些問題，又該如何去解決。比如，如何實(shí)現(xiàn)LED 燈的亮點(diǎn)流動，燈的亮滅時(shí)間控制如何完成，在前面學(xué)習(xí)了C51語言后，這里剛好可以作為一個(gè)編程練習(xí)了。

完成了這些知識的儲備后，就給學(xué)生下達(dá)本次任務(wù)并作任務(wù)講解，可以是要求實(shí)現(xiàn)一個(gè)亮點(diǎn)的往返流動，也可以是從兩端亮到中間，鼓勵學(xué)生自己作一些創(chuàng)新。任務(wù)完成的時(shí)間安排上，可以課堂上與課后相結(jié)合，課堂上利用教室里的器件完成硬件電路的制作，軟件部分的工作在課后完成。最后由教師對任務(wù)的完成度進(jìn)行驗(yàn)收，評定作品成績，還要對本任務(wù)的硬件與程序部分進(jìn)行提問，根據(jù)每個(gè)人的回答情況進(jìn)行給分。

3 結(jié)束語

通過這種以項(xiàng)目為導(dǎo)向，知識點(diǎn)融于任務(wù)的教學(xué)方式，既激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又鍛煉了他們的應(yīng)用開發(fā)能力，畢業(yè)后能更快速的完成從學(xué)校到企業(yè)要求的過渡。