基于項目教學(xué)法的《單片機C51》課程設(shè)計及應(yīng)用

    項目教學(xué)法是指圍繞著項目組織和開展教學(xué)，使學(xué)生直接全程參與，體驗、感悟、論證、探究。具體包括：（1）師生通過共同實施一個完整的“項目”工作來進行教學(xué)活動。（2）學(xué)生在教師的主持下以小組合作工作形式，自行組織完成項目。（3）工作要主動，學(xué)習(xí)過程成為一個人人參與的創(chuàng)造實踐活動，注重的不是最終結(jié)果，而是完成項目的過程。 

一、《單片機C51》課程簡介

    《單片機C51》是我院電子工程系中多個專業(yè)開設(shè)的一門課程。本文所介紹的《單片機C51》課程，是機電一體化專業(yè)中設(shè)置的專業(yè)核心課程。能為從事機電產(chǎn)品生產(chǎn)與開發(fā)的企業(yè)培養(yǎng)具有單片機應(yīng)用產(chǎn)品設(shè)計、分析、調(diào)試和制作能力的實踐型人才。機電一體化專業(yè)中本門課前導(dǎo)課程包括電路基礎(chǔ) 、電子技術(shù)基礎(chǔ) 、傳感器與檢測技術(shù)、電氣控制與PLC；平行課程包括液壓與氣動技術(shù) 、機電一體化技術(shù) 、數(shù)控技術(shù)應(yīng)用；后續(xù)課程包括創(chuàng)新設(shè)計與實現(xiàn) 、用戶控制界面開發(fā) ?！秵纹瑱CC51》課程采用項目教學(xué)法能讓學(xué)生更深入的理解單片機開發(fā)的過程，不僅提升了硬軟件設(shè)計能力，而且培養(yǎng)了職業(yè)素養(yǎng)，對于推動高職教學(xué)改革工作具有積極的意義。

二、《單片機C51》課程教學(xué)目標(biāo) 
    本門課程教學(xué)目標(biāo)分為三個方面（1）知識目標(biāo)：掌握單片機端口及端口的基本應(yīng)用；掌握C51程序的基本結(jié)構(gòu)及設(shè)計方法；掌握程序?qū)纹瑱C端口的控制方法；（2）技能目標(biāo)：通過相應(yīng)的項目學(xué)習(xí)，提高學(xué)生單片機控制電路的設(shè)計能力和動手操作能力，從而培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實際問題的能力。（3）情感目標(biāo)：通過師生互動讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中有成功的欲望和獲得知識的喜悅，增強自信心；同時培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)道德、團隊精神和協(xié)作能力，培養(yǎng)創(chuàng)新意識。 目標(biāo)三位一體，全面培養(yǎng)具有豐富理論知識和很強動手能力的高級技術(shù)應(yīng)用型人才，與高職院校培養(yǎng)目標(biāo)接軌。

 三、《單片機C51》課程采用項目教學(xué)法的設(shè)計原則 

    1、“先整體、后具體”的原則。先讓學(xué)生對本門課程有一個整體的認(rèn)識和了解，掌握C51程序結(jié)構(gòu)，以及端口的應(yīng)用，然后用具體項目進一步拓展培養(yǎng)學(xué)生的編程思想，提高學(xué)生的分析問題和解決問題的能力。經(jīng)過多年的積累我個人對本課程的認(rèn)識總結(jié)了以下幾句話：時間改變狀態(tài)，狀態(tài)控制端口；端口驅(qū)動硬件，硬件實現(xiàn)功能；硬件端口分配，軟件功能分配。

    2、虛擬仿真與試驗箱驗證相結(jié)合的原則。授課時使用Proteus仿真軟件、Keil C51編程軟件對項目進行原理圖布圖、代碼調(diào)試。然后與試驗箱連接，實現(xiàn)與外圍電路協(xié)同仿真，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計。（完成從概念到具體應(yīng)用的過程）

    3、以學(xué)生為主體，鼓勵學(xué)生主動探索，培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新意識，提高學(xué)習(xí)興趣，享受成功的喜悅；

    4、以教師為主導(dǎo)，對項目進行集中講解，個別輔導(dǎo)，充分發(fā)揮教師的指導(dǎo)、協(xié)助、協(xié)調(diào)和監(jiān)督的作用。

四、《單片機C51》課程教學(xué)過程設(shè)計

    本門課程設(shè)計了五個項目，包括項目一單片機實驗電路制作；項目二C語言程序識讀；項目三班級成績排名；項目四流水燈；項目五鍵控數(shù)碼顯示；項目六倒計時；項目七交通燈；項目八數(shù)字鐘。下面以具體的一個項目為例介紹教學(xué)過程，教學(xué)分為六個步驟。

    1、情境導(dǎo)入：用多媒體播放交通燈畫面，把本項目內(nèi)容形象化，讓學(xué)生樂于接受，易于理解。

    2、項目任務(wù)：要求是只有紅燈、綠燈輪流切換。南北方向綠燈40秒，東西方向綠燈30秒。動態(tài)掃描顯示時間。

    3、項目分析：學(xué)生按照分組首先分析項目任務(wù)，根據(jù)任務(wù)查找、搜集相關(guān)資料，設(shè)計硬件、軟件資源的分配，初步確定方案。

    4、方案制定：小組討論方案，如有問題，分析解決，最終形成紙質(zhì)文檔。以下是某一小組制定的方案，如表1。

    5、方案實施：根據(jù)方案，使用Proteus仿真軟件、Keil C51編程軟件對項目進行原理圖布圖、代碼調(diào)試。主函數(shù)完成初始化，定時器T0完成動態(tài)掃描、倒計時、狀態(tài)變換。通過編譯、仿真驗證后與試驗箱連接，觀測效果，進一步完善設(shè)計。

    6、項目拓展：完成本設(shè)計后，教師進行引導(dǎo)，學(xué)生可以把本項目的編程思想拓展到不同領(lǐng)域，例如洗衣機的狀態(tài)，洗滌、漂洗、脫水這三個狀態(tài)和交通燈的紅燈、黃燈、綠燈這三個狀態(tài)類似。因此學(xué)生經(jīng)過一個項目的實施，學(xué)會一類項目，學(xué)習(xí)能力大大提高。

表1 交通燈狀態(tài)

    7、小結(jié)與評價。以小組為單位進行成果展示，評價時采取自我評價、小組互評、教師評價相結(jié)合的形式進行。

五、應(yīng)用“項目教學(xué)法”的幾點感觸

    1、使學(xué)生真正感覺到了理論與實踐的有機結(jié)合，領(lǐng)悟到程序設(shè)計的基本方法。 

    2、使學(xué)生學(xué)會了怎樣學(xué)習(xí)和運用新知識、新技能的方法，學(xué)會了學(xué)習(xí)，體驗了知識技能的“邊學(xué)邊用，活學(xué)活用”的價值，自主學(xué)習(xí)能力初步形成。學(xué)會了面對問題、分析問題、解決問題的方法。

    3、培養(yǎng)了學(xué)生協(xié)作學(xué)習(xí)、合作探究的學(xué)習(xí)能力，初步形成了團隊意識。

    4、培養(yǎng)了學(xué)生搜集信息、分析取舍信息、整理信息的能力。

    5、鞏固拓展了學(xué)生以前的知識技能，使學(xué)生完成專業(yè)任務(wù)的綜合能力得到提高。 

    6、自我評價、小組互評、教師評價相結(jié)合的形式，調(diào)動了學(xué)生的積極性。這個過程既培養(yǎng)了學(xué)生的獨立工作能力、協(xié)作精神，同時也有助于學(xué)生社會能力及綜合職業(yè)能力的養(yǎng)成。