项目层次化在“单片机技术”课程教学中的应用

彭志刚

(湖南工业职业技术学院 电气工程系， 湖南 长沙 410208)

项目层次化在“单片机技术”课程教学中的应用

彭志刚

(湖南工业职业技术学院 电气工程系， 湖南 长沙 410208)

针对当前“单片机技术”课程普遍采用的项目式教学法以及传统教学模式教学内容单一的特点，本文提出了将项目设计成不同层次来实施课程教学的模式，给出具体实例说明项目层次化教学的过程。实践证明，项目层次化对学生创造能力的培养、教学相长、学生选择教学内容、提高自主学习能力以及项目考核方面能起到良好的作用

单片机技术；项目层次化；分层次教学

0 引言

目前，“单片机技术”课程常采用模块化、项目化合一的教学方法，收到了良好的教学效果[1～3]。但这种教学方式，没有充分考虑到学生个体的差异，对所有学生的教学内容一样，学习要求一样，学生的创新能力、自主学习能力和个体差异性难以发挥出来。文献[4]提到采用项目分层次教学加以改善，但没有具体实施过程。笔者在近年教学工作中尝试将“单片机技术”课程的一个项目设计成三个不同层次来组织教学，充分考虑到学生的个体差异，做到因人施教。

实践证明，这种教学模式对于学生创造能力的培养、教学相长、学生个性发展、激发其学习潜能都起到了良好的作用。

1 项目层次化设计

笔者尝试的具体过程如下：首先将本课程分解成7个项目，每个项目设计成3个层次，每个层次具有相对独立性，层次之间保持密切的联系，且具有扩展性，即后一个层次是在前一个层次基础之上进行功能扩展而实现的，使层次内容由点到面，由简单到复杂，体现每个项目的综合性和系统性[5]。所设计的项目层次如表1所示。

表1 项目层次化设计表

项目层次化设计时，“基础层次”是重点，包含了本项目必备的知识与技能，又是“提高层次”和“发挥层次”得以实现的基石。“提高层次”在硬件设计与软件设计上比基础层次复杂些，综合性更强，学生需要较强的综合知识与技能才能完成。“发挥层次”灵活性更大，功能没有限制，学生可以在教师提出的要求之外再提出其它功能并实现，因此“发挥层次”留给学生更多的发挥空间。

2 项目层次化教学举例

以“定时与中断”项目教学为例，“基础层次”为简易数字钟，要求能显示时、分和秒即可。“提高层次”是在基础层次的基础上增加按键，用于控制数字钟的启动、停止和清零功能，该层次留给学习兴趣高、学习能力强的学生。“发挥层次”是在前两个层次基础上进一步增加时间可调、整点报时提示及提高计时精度,减小计时误差等功能[6]，该层次是留给有钻研精神的学生完成。由于层次之间的衔接性，学生只有将项目的前一层次任务完成后才可以做后一层次。

教学实施过程中，重点介绍基础层次所需知识，如定时器/计数器的工作原理，与定时器/计数器有关的特殊功能寄存器以及定时器的工作方式和计数初值的计算，数码管动态显示原理。详细讲述数字钟硬件电路的设计原理与制作注意事项以及C51控制程序的编写。确保所有学生都能完成基础层次的功能，以便学生掌握该项目所需的知识和技能。学生完成基础层次后，可以根据自己的情况选择是否进入“提高层次”。对于“提高层次”，教师只给予适当提示，提出方法与思路，并不针对所有学生。鼓励完成“提高层次”的学生进入“发挥层次”，如果课堂上不能全部完成可以通过课后查阅资料、相互讨论来完成，三层次对应的电路硬件框图如图1所示。

图1 数字钟电路硬件框图

程序设计上，也是分层次，“基础层次”程序由主函数、显示函数和定时器中断函数构成。“提高层次”在“基础层次”之上增加了按键检测函数，用于识别按键来控制数字钟的启动、停止和清零功能。“发挥层次”在“提高层次”之上增加了整时判断和整时提示函数。三层次的流程图如图2所示。因此，项目在软件设计上也是前后相连，环环相扣，体现了层次之间的相互联系与扩展性。

(a)“基础层次”流程图 (b)“提高层次”流程图 (c)“发挥层次”流程图

项目小结评比时，从“提高层次”和“发挥层次”完成得好的学生中各选一个代表，在课堂上展示自己的作品，以教师身份介绍功能实现的具体方法。学生的示范作用，即能活跃课堂气氛，又能促进学生之间的相互学习。

3 项目层次化教学的作用

1) 有利于自主选择项目层次

将项目设计成不同层次后，学生可以根据自己的特点、兴趣来选择学习内容。如部分学生由于基础知识薄弱，学习上比较吃力，完成“基础层次”内容就达到了学习目的。学习能力强的学生可以选择“提高层次”与“发挥层次”来提高知识技能水平，这样学生在学习上有了选择余地，既能保证教学效果，又允许个体差异的存在。

2)有利于创新能力的培养

项目的“发挥层次”没有功能限制，留给学生更多的发挥空间。如设计数字钟时，有的学生显示元件不采用LED数码管，而是采用低功耗的液晶显示器，整点提示功能除了用蜂鸣器外，有的学生还尝试用语音模块实现语音报时。这种创新能力的培养正是我们教学过程中所冀望的，同时，可以将优秀学生选拔出来，作为竞赛的人才加以培养。

3) 教学相长

将项目设计成不同的层次，也是对教师的一种考验，教师要根据学生的特点、知识技能的掌握程度将项目设计成不同层次，特别是“发挥层次”属于较难部分，学生可能会向教师请教，教师要有充分的准备才能解答学生的问题。同时，学生完成项目过程中新思想、新方法也可与教师交流。因此，教师教学过程中也可以从学生中获得新的思想与方法，这是一个教学相长的过程。

4) 有利于课外学习

“提高层次”和“发挥层次”的功能难以在课堂内全部完成，需要学生在课外完成，这样便于学生课外学习交流，培养学生的自主学习能力。学习过程中需查阅资料，与同学讨论，所有这些能力的培养对今后的工作是有很大帮助的。

5) 便于项目考核

现在课程考核普遍采用学习过程考核方式[6]，其中项目考核是一项重要指标，而且占了很大的比重，教师根据项目分层次的完成情况，很容易、合理地给出学生的项目成绩，也便于教师更好地了解学生的学习情况[7]。

4 结语

经过2年的实践教学探索，学生选择项目各层次的比例基本恒定，“基础层次”约占70%，“提高层次”约占20%，“发挥层次”约占10%，该比例分布符合学生的认知和学习规律。项目层次化后，让学生既能掌握基本知识和技能，确保课程的教学效果，又为提高能力、拓宽知识面提供了空间，同时还能激发学生的学习兴趣，提高学生的知识技能综合运用能力。到底将项目分为几个层次更合适，怎样更科学合理地实施分层次教学仍值得探讨。

[1] 谢芳芳,胡邦南. 比较式项目教学在单片机课程中的应用[J].南京： 电气电子教学学报, 2014, 36(5):116-118

[2] 叶玮琳. 单片机教学中学生能力辨识与提升[J].南京：电气电子教学学报, 2014 ,36(4):20-21

[3] 田会峰，周瑜等.面向应用性人才的“单片机”课程教学改革[J].南京：电气电子教学学报, 2014 ,36(6):47-49

[4] 张婧婧，李勇伟. 单片机课程的项目驱动教学与研究[J].南京：电气电子教学学报, 2014 ,36(6):87-88

[5] 王静霞.单片机应用技术(C语言版)第2版[M] 北京:电子工业出版社 , 2014.5

[6] 刘帆，林育兹等.用C51语言实现单片机高精度定时的新算法[J].北京:电气技术, 2008(3):34-37.

[7] 马世榜，郭爱玲.单片机课程教学改革探索与实践[J].南阳:南阳师范学院学报，2014,13(12)：68-70.

Application of MCU Technology Teaching Based on Project Hierarchy

PENG Zhi-gang

(DepartmentofElectricalEngineering，HunanIndustryPolytechicCollege,Changsha410208,China)

In allusion to widespread project-based teaching methods for the MCU Technology course, and traditional teaching mode of teaching content with single features, this paper presents the project design into different levels to implement curriculum teaching mode, and gives specific examples to illustrate teaching process with project hierarchy. It has been founded that the project hierarchy has a good effect on cultivation of students' creative ability, the teachers and students to choose teaching content, the improvement of the autonomous learning ability and assessment of the project.

MCU technology； project hierarchy； teaching at different levels

2015-06-17;

2015-09- 08

彭志刚(1974-)，男，讲师，主要从事微电子技术的教学与研究工作,E-mail:879635559@qq.com

G712

A

1008-0686(2016)02-0116-03