基于项目式教学的单片机课程改革研究

中图分类号：TP23 文献标识码：A

0 引言

《单片机原理及应用》是机电类专业的一个重要分支课程，是电子信息和自动化技术领域中非常关键且重要的技术，单片机技术广泛应用于工业控制、通讯、航空、智能家用电器、医疗和军事等相关领域，同时也是一门集理论与实践并重的专业课程。针对传统的课堂讲授方式学生只能被动地吸收知识，这种单一的教学模式通常让学生感到单调和枯燥乏味，从而影响其学习的积极性和学习效果。此外，在课程实验教学中通常局限于固定不变的电路和程序，这种做法不利于培养学生的创新思维和自主学习能力的培养，进而导致教学成果不尽理想，无法达到预期目标。基于这些问题的存在，需要对现有的教学模式进行反思和改进，以便达到更优的教学效果，进而提出了基于项目式教学的单片机课程改革。

1 单片机课程教学现状

1.1 单片机课程理论教学内容枯燥

传统的《单片机原理及应用》课程的授课方式仍主要以教师讲授理论知识为主，按照教材章节的顺序进行。然而，单片机课程具有很强的实践性，仅凭理论教学已难以满足应用型人才的培养需求。尽管教师在理论教学环节中，通过多媒体教学引入了案例介绍和项目工程实例，但仍不能满足学生对课程应用实践的需求。传统的教学普遍以学生理论知识的掌握为主要考核点，如单片机硬件原理、汇编指令系统及其寻址方式、单片机内部资源的应用以及接口技术应用等。这些理论如果缺乏一定的练习与实践操作会直接导致内容不容易被理解，难以激发学生的学习兴趣和掌握应用单片机技术的动力。久而久之，学生对理论知识的实践应用能力下降，使课程内容陷入“枯燥无味、课程很难”的怪圈。

1.2 理论教学与实践结合不足

单片机课程的实验教学与理论教学的结合是学好该课程的重要条件，对提高学生理论知识的理解和实际解决问题的能力有重要影响。为了增加实践环节教学的比重，一些学校压缩了理论课时，加大了实验教学课时和课程设计时长。虽然实践环节在课程总课时中的占比增加，学生也获得了动手操作的机会，但这些环节通常在理论课程中间穿插或之后完成，导致学生之前学的理论知识被淡忘，实践目标不明确。而且，后期的课程实验教学仍主要围绕基本输入输出、中断、定时、接口技术等四大模块展开，这些单片机应用技术的实现仅限于对相关实验结果的验证，缺乏探索创新的研究与讨论。

1.3 教学评价单一，课堂参与度低

目前，许多学校的课程考核主要分为平时成绩和期末成绩。平时成绩由考勤、平时作业和课堂表现组成，这些过程性考核侧重理论知识的考核，无法全面提升学生的综合素养。在过程性考核中，对课堂表现环节，教师也以理论知识为主，主要根据学生回答问题情况给予评判，很难实现对学生应用能力的考核及激发学生探索新知识的热情。从而对应用型学生的培养具有局限性，无法有效培养和提升学生的创新思维和实际应用能力。

2 单片机课程项目式教学

“基于项目式教学的单片机课程改革”该模式是一种以学生为中心的教学方法，通过让学生自主参与实际项目的设计及其实施来培养其解决实际问题的能力，促使其在实践中学习和掌握新知识。该模式强调学以致用和自主学习，以灵活的教学组织和团队合作分工为特点，注重问题驱动和创新性地应用现代工具，采用多样化的评估方式评价学习成果、团队合作能力和创新能力，从而培养学生独立思考和解决问题的能力，为其以后的职业发展打下坚实基础。

2.1 单片机课程项目式教学目标

单片机课程项目式教学的关键是设计好符合教学内容及教学大纲要求的项目。具体实施是将项目分为基础知识训练型项目、单项应用技能型项目、综合应用型训练项目，所选项目难度适度，知识由浅入深，循序渐进，符合学生认知规律，能迅速掌握单片机相关的概念。为理解方便，每个项目又被分成若干小任务，每个任务通过“任务分析 -任务准备 - 任务实施”三个步骤详细指导学生的学习实践。通过软件平台或者实训设备实践，掌握硬件电路的设计和软件程序的编写，培养其实践操作技能；每个项目的若干小任务设计由易到难，碰到比较难的任务时就需要学生在老师的指导下，通过团队之间的讨论、协作来完成任务，增强学生团队合作交流意识，培养其团队合作能力。

2.2 单片机课程项目式教学教学内容

项目教学内容的选择尽可能覆盖涉及单片机的大部分应用类型，以培养学生的工程实践能力为目标，通过优选具体的项目，由浅入深，由易到难，循序渐进来安排项目，项目教学的具体内容包含如下 6 个项目：项目一 LED 点亮控制；项目二 LED 循环点亮；项目三 数码管显示控制；项目四 定时 - 计数器综合应用； 项目五 单片机串行通信设计与实现；项目六 键盘控制电机方向和转速。

2.3 单片机课程项目式教学方法

针对每一个项目，老师先进行项目的讲解，任务的分工及操作演示。学生采取团队合作的方式完成项目内容，将学生分成若干个团队，每个团队确定一名负责人，负责项目任务的分工，每个学生按照分配好的任务完成相应的内容。最后大家一起共同完成项目。此过程中，项目的完成需要多人紧密合作完成，团队成员既要独立思考，又要相互协作，还要针对项目进行一定的创新，学生团队意识及管理与合作能力均得到了培养和锻炼，这种组织教学方式大大提升了学生对课程的学习主观能动性和提高了学生的学习兴趣。

2.4 考核方式

1）实践操作考核：从实际教学情况来看，很多学生认为考核方式中加入实际动手操作和现场答辩的方式有助于进一步掌握知识，拓展了知识应用范围。因此，增强单片机课程的应用实践性项目训练，将实际操作融入教学与考核全过程，将成为教学改革的重要方向。

2）多元化考核方式：为了更好地激发学生的学习积极性，提倡考核方式应更加多元化。除了动手操作外，还可以将项目扩展应用，与其他专业课实践应用相结合以及参与控制类学科竞赛和大学生创新创业训练计划等内容纳入课程综合考核体系。这样的多元化考核方式不仅能够全面评估学生的综合能力，还能为培养学生的创新能力和发展潜能提供更广阔的空间。

3 结论

通过两学期的单片机课程 项目式教学的实践表明，项目式教学结合项目式课程设计，设计了全新的《单片机原理及应用》课程项目式教学模式。使学生通过解决身边的一些实际问题，很好的掌握了《单片机原理及应用》的基础理论知识，同学们都能在项目式教学的理念下完成所有项目的运用实践，通过项目式教学学习，学生的实践操作技能比往年学生有了很大的提高，其动手能力、解决实际问题的能力都有了很大的提升。

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作者简介：王超（1976-），男，工学硕士，副教授，研究方向：机械电子方向的教学与科研