單片機基于單片機實訓(xùn)教學(xué)工作過程項目化設(shè)計研究

1、基于單片機實訓(xùn)教學(xué)工作過程項目化設(shè)計研究 劉孝趙 周文（蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機電系， 蘇州 215009）摘要：為了更好地培養(yǎng)高職院校學(xué)生的實踐動手能力，文章對現(xiàn)有的實訓(xùn)教學(xué)進(jìn)行了設(shè)計研究，提出了工作過程項目化的實訓(xùn)過程，使教學(xué)的效率和質(zhì)量得到了提高。文章以單片機實訓(xùn)教學(xué)項目為例，通過這一新的職業(yè)教育思想，學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力得到極大提高。關(guān)鍵詞：實訓(xùn)；工作過程；單片機；溫濕度中圖分類號：TB51文獻(xiàn)標(biāo)識碼：ADesign of Working Process and Project Based on Single-chip Training TeachingLiu Xiaozhao Zhou

2、 Wen(Suzhou Institute of Trade & Commerce, Mechanical and Electrical Department, Suzhou 215009)Abstract: In order to train students in vocational colleges practical ability, this paper presents design and research of the training, according to working process projects of a training course, making th

3、e teaching efficiency and quality has improved. For exemple this paper to training teaching of single chip microcomputer(SCM), and development for innovation and ability of students through this new profession ideas of education.Keywords: Training ; Work process ; Single Chip Microcomputer ;Temperat

4、ure and humidity引 言大多數(shù)高等職業(yè)院校在開設(shè)單片機實訓(xùn)課程時，實訓(xùn)項目大部分是利用現(xiàn)有的實驗教學(xué)設(shè)備進(jìn)行訓(xùn)練。由于教學(xué)設(shè)備是成品，線路大多在成品電路板中已經(jīng)設(shè)計好了，從外部根本看不到電路是如何連接的，且生產(chǎn)商很少配備完整的電路原理圖，學(xué)生在做實訓(xùn)時，要求連的線很少，很難參與到電路設(shè)計的細(xì)節(jié)中，動手能力也就很難在實訓(xùn)課程中得到訓(xùn)練和提高。而且傳統(tǒng)教學(xué)過程中未引入工程項目實踐設(shè)計，導(dǎo)致學(xué)生缺乏整體設(shè)計能力,動手能力普遍較差1。針對這一現(xiàn)象，本文將通過過程項目化教學(xué)法開展實訓(xùn)，使學(xué)生直接參與到項目過程中，以真實的工作過程及工作步驟為依據(jù)，“教、學(xué)、做”相結(jié)合，理論與實踐一體化。希望

5、通過這一方法對現(xiàn)有實訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行探索與改革，提升教學(xué)效果。1 項目任務(wù)及描述 該項目任務(wù)設(shè)計一個實用的溫濕度報警測試儀，硬件電路如圖1和圖2所示，其中圖1是由單片機最小系統(tǒng)2、ISP下載電路和USB供電電路組成，學(xué)生通過學(xué)習(xí)ISP下載電路和HEX文件燒錄到單片機的過程，可以讓他們了解到整個調(diào)試過程，USB電路的設(shè)計讓學(xué)生利用實驗室PC機資源就可以解決電源問題，拓展了學(xué)生在設(shè)計電路時的思路。圖2中U2、U3分別為溫度傳感器和濕度傳感器，利用它們可以采集環(huán)境溫度和濕度，采集到的數(shù)據(jù)送到單片機中通過算法處理，并利用LCM-1602進(jìn)行數(shù)值顯示，當(dāng)溫度和濕度分別低于或高于設(shè)定值，其中Q1報警器進(jìn)行報

6、警，三個按鍵功能是SW1設(shè)置溫度值，SW2設(shè)置濕度值，SW3進(jìn)行功能轉(zhuǎn)換。該項目硬件電路設(shè)計實際上并不復(fù)雜，軟件編程主要是處理采集到的數(shù)據(jù)，教師可以通過兩個傳感器的器件手冊進(jìn)行講解，讓學(xué)生掌握數(shù)據(jù)采集的處理方法，最終讓學(xué)生解決軟件算法的問題。通過硬件和軟件的設(shè)計和學(xué)習(xí)，該項目實施并不復(fù)雜，但涉及到學(xué)生學(xué)習(xí)過的課程門類還是比較多的，學(xué)生必須通過對Protel DXP課程、C語言課程、單片機課程與溫濕度傳感器等知識相結(jié)合，把單門課程動手實訓(xùn)轉(zhuǎn)換為以實際工作環(huán)境為導(dǎo)向的順序工作過程，按照步驟學(xué)習(xí)的過程就變成了實際項目實施的工作過程，且學(xué)習(xí)的每一步驟是實實在在的工作過程，有效地將學(xué)生的理論知識、實踐知

7、識、職業(yè)態(tài)度和情感等內(nèi)容整合成相對完整的有機系統(tǒng)3。圖1 溫濕度報警電路1部分圖2 溫濕度報警電路2部分2 項目實訓(xùn)步驟通過項目的內(nèi)容描述，我們更加清楚地了解實訓(xùn)目的，學(xué)生知道該做什么。結(jié)合實訓(xùn)，我們將對過程項目化具體研究。 2.1總步驟設(shè)計根據(jù)溫濕度報警測試儀制作的工作順序，對該實訓(xùn)項目進(jìn)行總體分解，然后整理成與各個分解內(nèi)容相適應(yīng)的八個步驟，實訓(xùn)時間為一周，內(nèi)容如表1所示。表1 實訓(xùn)步驟總體項目內(nèi)容分解理論學(xué)時實訓(xùn)學(xué)時總學(xué)時步驟一：繪制溫濕度報警測試儀原理圖123步驟二：購買制板所需器材及元器件033步驟三：繪制印刷電路板圖及電路板制板246步驟四：元件的檢測及焊接246步驟五：Keil u

8、3軟件的使用及C語言編程257步驟六：Protus虛擬仿真軟件使用235步驟七:ISP下載及硬件調(diào)試134步驟八：產(chǎn)品驗收及答辯404合計1424382.2 分步驟實現(xiàn)表1很詳細(xì)的給出了總體設(shè)計，這就要求我們教師必須對每一個工作步驟進(jìn)行認(rèn)真設(shè)計，讓學(xué)生有明確的目標(biāo)，引導(dǎo)學(xué)生對每個步驟進(jìn)行思考和實踐，這樣可以較大地調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)單片機的興趣。我們對一個班級進(jìn)行分組，按3到5人為一指定小組，不允許自由組合。這樣對以后就業(yè)是有利，在企業(yè)的崗位上是沒有資格挑選同事的，同時也能培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作能力。如步驟三，教師設(shè)計時的主要內(nèi)容有：1、學(xué)習(xí)目標(biāo)2、工作內(nèi)容3、教學(xué)設(shè)計4、教學(xué)材料。學(xué)生在這一步驟結(jié)束時，

9、可以掌握元件的封裝、PCB板的生成、PCB打印到熱轉(zhuǎn)印紙的設(shè)置和電路板生成的后期處理等實際內(nèi)容。且每一個步驟完成后可以在表2中進(jìn)行評價。 這八個步驟都必須與指導(dǎo)教師充分交流和探討后方能進(jìn)行下一步驟，雖然教師的輔導(dǎo)工作量比較大，但可以從過程中很好地把握學(xué)生的完成情況，也讓大多數(shù)學(xué)生能夠完成項目的任務(wù)得到保障。2.3 驗收設(shè)計驗收成績的權(quán)重設(shè)計方式如表2，它可以很好地評價過程項目化教學(xué)對每位同學(xué)成績進(jìn)行判斷，也可以更好的與其它教學(xué)模式進(jìn)行對比，從而體現(xiàn)出過程項目化教學(xué)的優(yōu)勢。以小組為單位，檢查每個學(xué)生制作的產(chǎn)品是否滿足設(shè)計要求，溫濕度顯示的數(shù)值是否正常，超出設(shè)定值是否報警。以答辯方式進(jìn)行考核時，要

10、求每位同學(xué)回答2至3個有關(guān)該項目的硬件、軟件、仿真、制作、操作、實訓(xùn)體會等方面的問題，根據(jù)這些內(nèi)容的完成情況由教師填寫教師評定成績；小組互評內(nèi)容在每次步驟完成后根據(jù)教師設(shè)計的每一步驟內(nèi)容完成情況經(jīng)由小組集體評價后的成績填寫，且增加了互評的權(quán)重，這樣有利于對同一水平的產(chǎn)品發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，讓同學(xué)之間進(jìn)行對比，加深問題產(chǎn)品的映像；自評內(nèi)容是每位同學(xué)自己在每次步驟完成后，根據(jù)教師設(shè)計的每一步驟內(nèi)容完成情況進(jìn)行打分，并給出各個步驟的說明。每位同學(xué)的最終綜合成績=教師評定成績*30%+小組互評*40%+自評*30%。表2 綜合評價權(quán)重班級 組別姓名學(xué)號完成時間綜合成績步驟權(quán)重教師評定小組互評自評步驟一

11、：繪制溫濕度報警測試儀原理圖15%步驟二：購買制板所需器材及元器件10%步驟三：繪制印刷電路板圖及電路板制板15%步驟四：元件的檢測及焊接5%步驟五：Keil u3軟件的使用及C語言編程20%步驟六：Protus虛擬仿真軟件使用10%步驟七:ISP下載及硬件調(diào)試10%步驟八：產(chǎn)品驗收及答辯15%結(jié) 語基于工作過程的項目實訓(xùn)課具有開放、靈活和綜合的特點，極大地調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。形成了以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的教學(xué)課堂，以講與練相結(jié)合、教與學(xué)互動的教學(xué)模式。教學(xué)效果非常明顯，學(xué)生的知識體系在真實的工作過程中，在小組團結(jié)協(xié)作的過程中得以建立。這不僅培養(yǎng)了學(xué)生的專業(yè)能力、社交能力、團隊精神，同時也增強了學(xué)生的自信心。參考文獻(xiàn)1 劉燎原,孫