基于項(xiàng)目教學(xué)法的《單片機(jī)C51》課程設(shè)計(jì)及應(yīng)用

    項(xiàng)目教學(xué)法是指圍繞著項(xiàng)目組織和開(kāi)展教學(xué)，使學(xué)生直接全程參與，體驗(yàn)、感悟、論證、探究。具體包括：（1）師生通過(guò)共同實(shí)施一個(gè)完整的“項(xiàng)目”工作來(lái)進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)。（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(xiàng)目。（3）工作要主動(dòng)，學(xué)習(xí)過(guò)程成為一個(gè)人人參與的創(chuàng)造實(shí)踐活動(dòng)，注重的不是最終結(jié)果，而是完成項(xiàng)目的過(guò)程。 

一、《單片機(jī)C51》課程簡(jiǎn)介

    《單片機(jī)C51》是我院電子工程系中多個(gè)專業(yè)開(kāi)設(shè)的一門課程。本文所介紹的《單片機(jī)C51》課程，是機(jī)電一體化專業(yè)中設(shè)置的專業(yè)核心課程。能為從事機(jī)電產(chǎn)品生產(chǎn)與開(kāi)發(fā)的企業(yè)培養(yǎng)具有單片機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品設(shè)計(jì)、分析、調(diào)試和制作能力的實(shí)踐型人才。機(jī)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(cè)技術(shù)、電氣控制與PLC；平行課程包括液壓與氣動(dòng)技術(shù) 、機(jī)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(jì)與實(shí)現(xiàn) 、用戶控制界面開(kāi)發(fā) ?！秵纹瑱C(jī)C51》課程采用項(xiàng)目教學(xué)法能讓學(xué)生更深入的理解單片機(jī)開(kāi)發(fā)的過(guò)程，不僅提升了硬軟件設(shè)計(jì)能力，而且培養(yǎng)了職業(yè)素養(yǎng)，對(duì)于推動(dòng)高職教學(xué)改革工作具有積極的意義。

二、《單片機(jī)C51》課程教學(xué)目標(biāo) 
    本門課程教學(xué)目標(biāo)分為三個(gè)方面（1）知識(shí)目標(biāo)：掌握單片機(jī)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(jì)方法；掌握程序?qū)纹瑱C(jī)端口的控制方法；（2）技能目標(biāo)：通過(guò)相應(yīng)的項(xiàng)目學(xué)習(xí)，提高學(xué)生單片機(jī)控制電路的設(shè)計(jì)能力和動(dòng)手操作能力，從而培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。（3）情感目標(biāo)：通過(guò)師生互動(dòng)讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中有成功的欲望和獲得知識(shí)的喜悅，增強(qiáng)自信心；同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)道德、團(tuán)隊(duì)精神和協(xié)作能力，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)。 目標(biāo)三位一體，全面培養(yǎng)具有豐富理論知識(shí)和很強(qiáng)動(dòng)手能力的高級(jí)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(jī)C51》課程采用項(xiàng)目教學(xué)法的設(shè)計(jì)原則 

    1、“先整體、后具體”的原則。先讓學(xué)生對(duì)本門課程有一個(gè)整體的認(rèn)識(shí)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(xiàng)目進(jìn)一步拓展培養(yǎng)學(xué)生的編程思想，提高學(xué)生的分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。經(jīng)過(guò)多年的積累我個(gè)人對(duì)本課程的認(rèn)識(shí)總結(jié)了以下幾句話：時(shí)間改變狀態(tài)，狀態(tài)控制端口；端口驅(qū)動(dòng)硬件，硬件實(shí)現(xiàn)功能；硬件端口分配，軟件功能分配。

    2、虛擬仿真與試驗(yàn)箱驗(yàn)證相結(jié)合的原則。授課時(shí)使用Proteus仿真軟件、Keil C51編程軟件對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行原理圖布圖、代碼調(diào)試。然后與試驗(yàn)箱連接，實(shí)現(xiàn)與外圍電路協(xié)同仿真，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。（完成從概念到具體應(yīng)用的過(guò)程）

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

    4、以教師為主導(dǎo)，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行集中講解，個(gè)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(jī)C51》課程教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)

    本門課程設(shè)計(jì)了五個(gè)項(xiàng)目，包括項(xiàng)目一單片機(jī)實(shí)驗(yàn)電路制作；項(xiàng)目二C語(yǔ)言程序識(shí)讀；項(xiàng)目三班級(jí)成績(jī)排名；項(xiàng)目四流水燈；項(xiàng)目五鍵控?cái)?shù)碼顯示；項(xiàng)目六倒計(jì)時(shí)；項(xiàng)目七交通燈；項(xiàng)目八數(shù)字鐘。下面以具體的一個(gè)項(xiàng)目為例介紹教學(xué)過(guò)程，教學(xué)分為六個(gè)步驟。

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

    2、項(xiàng)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(dòng)態(tài)掃描顯示時(shí)間。

    3、項(xiàng)目分析：學(xué)生按照分組首先分析項(xiàng)目任務(wù)，根據(jù)任務(wù)查找、搜集相關(guān)資料，設(shè)計(jì)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(wèn)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(shí)施：根據(jù)方案，使用Proteus仿真軟件、Keil C51編程軟件對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行原理圖布圖、代碼調(diào)試。主函數(shù)完成初始化，定時(shí)器T0完成動(dòng)態(tài)掃描、倒計(jì)時(shí)、狀態(tài)變換。通過(guò)編譯、仿真驗(yàn)證后與試驗(yàn)箱連接，觀測(cè)效果，進(jìn)一步完善設(shè)計(jì)。

    6、項(xiàng)目拓展：完成本設(shè)計(jì)后，教師進(jìn)行引導(dǎo)，學(xué)生可以把本項(xiàng)目的編程思想拓展到不同領(lǐng)域，例如洗衣機(jī)的狀態(tài)，洗滌、漂洗、脫水這三個(gè)狀態(tài)和交通燈的紅燈、黃燈、綠燈這三個(gè)狀態(tài)類似。因此學(xué)生經(jīng)過(guò)一個(gè)項(xiàng)目的實(shí)施，學(xué)會(huì)一類項(xiàng)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(píng)價(jià)。以小組為單位進(jìn)行成果展示，評(píng)價(jià)時(shí)采取自我評(píng)價(jià)、小組互評(píng)、教師評(píng)價(jià)相結(jié)合的形式進(jìn)行。

五、應(yīng)用“項(xiàng)目教學(xué)法”的幾點(diǎn)感觸

    1、使學(xué)生真正感覺(jué)到了理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合，領(lǐng)悟到程序設(shè)計(jì)的基本方法。 

    2、使學(xué)生學(xué)會(huì)了怎樣學(xué)習(xí)和運(yùn)用新知識(shí)、新技能的方法，學(xué)會(huì)了學(xué)習(xí)，體驗(yàn)了知識(shí)技能的“邊學(xué)邊用，活學(xué)活用”的價(jià)值，自主學(xué)習(xí)能力初步形成。學(xué)會(huì)了面對(duì)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)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(tuán)隊(duì)意識(shí)。

    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(shí)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(píng)價(jià)、小組互評(píng)、教師評(píng)價(jià)相結(jié)合的形式，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性。這個(gè)過(guò)程既培養(yǎng)了學(xué)生的獨(dú)立工作能力、協(xié)作精神，同時(shí)也有助于學(xué)生社會(huì)能力及綜合職業(yè)能力的養(yǎng)成。