單片機(jī)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的過程項(xiàng)目化設(shè)計(jì)研究

劉孝趙,周文

(蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電系,蘇州215009)

引 言

大多數(shù)高等職業(yè)院校在開設(shè)單片機(jī)實(shí)訓(xùn)課程時(shí),實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目是利用現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備進(jìn)行訓(xùn)練。由于教學(xué)設(shè)備是成品,而且生產(chǎn)商很少配備完整的電路原理圖,學(xué)生在做實(shí)訓(xùn)時(shí)很難參與到電路設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)中,動(dòng)手能力也就很難得到訓(xùn)練和提高。另外,傳統(tǒng)教學(xué)過程中未引入工程項(xiàng)目實(shí)踐設(shè)計(jì),導(dǎo)致學(xué)生缺乏整體設(shè)計(jì)能力,動(dòng)手能力普遍較差[1]。針對上述問題,本文通過過程項(xiàng)目化教學(xué)法開展實(shí)訓(xùn),使學(xué)生直接參與到項(xiàng)目過程中,以真實(shí)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(shí)踐一體化。通過這一方法對現(xiàn)有實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行探索與改革,旨在提升教學(xué)效果。

1 項(xiàng)目任務(wù)及描述

該項(xiàng)目任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)用的溫濕度報(bào)警測試儀。核心部分由單片機(jī)最小系統(tǒng)[2]、ISP下載模塊和USB電源模塊組成,如圖1所示。AT 89C51是Atmel公司的低電壓、高性能8位單片機(jī)。通過ISP下載模塊將HEX文件燒錄到單片機(jī)的過程,可以讓學(xué)生對整個(gè)調(diào)試過程有進(jìn)一步的了解。借助USB電源模塊的設(shè)計(jì),學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)室PC機(jī)資源就可以解決電源問題,拓展了學(xué)生在設(shè)計(jì)電路時(shí)的思路。

圖1 溫濕度報(bào)警系統(tǒng)核心部分

外圍電路如圖2所示。DS18B20和H TF3223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(jī)中通過算法處理,并利用LCM-1602進(jìn)行數(shù)值顯示,當(dāng)溫度和濕度低于或高于設(shè)定值時(shí),由Q1報(bào)警器進(jìn)行報(bào)警。按鍵功能模塊中,SW1設(shè)置溫度值,SW2設(shè)置濕度值,SW3進(jìn)行功能轉(zhuǎn)換。

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(gè)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,幫助學(xué)生解決軟件算法的問題。該項(xiàng)目軟硬件設(shè)計(jì)實(shí)際上并不復(fù)雜,但涉及到學(xué)生學(xué)習(xí)過的課程門類比較多。學(xué)生必須學(xué)習(xí)Protel DXP、C語言、單片機(jī)課程與溫濕度傳感器等知識(shí),把單門課程動(dòng)手實(shí)訓(xùn)轉(zhuǎn)換為以實(shí)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)的過程就變成實(shí)際項(xiàng)目實(shí)施的工作過程;同時(shí),學(xué)習(xí)的每一個(gè)步驟是實(shí)實(shí)在在的工作過程,可有效地將學(xué)生的理論知識(shí)、實(shí)踐知識(shí)、職業(yè)態(tài)度和情感等內(nèi)容整合成相對完整的有機(jī)系統(tǒng)[3]。

2 項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)步驟

通過項(xiàng)目的內(nèi)容描述,我們更加清楚地了解實(shí)訓(xùn)目的,學(xué)生知道該做什么。結(jié)合實(shí)訓(xùn),我們將對過程項(xiàng)目化進(jìn)行具體研究。

2.1 總體設(shè)計(jì)

根據(jù)溫濕度報(bào)警測試儀制作的工作順序,對該實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目進(jìn)行分解,然后整理成與各個(gè)分解內(nèi)容相適應(yīng)的8個(gè)步驟,實(shí)訓(xùn)時(shí)間為一周,內(nèi)容如表1所列。

表1 實(shí)訓(xùn)步驟

2.2 具體實(shí)施

表1很詳細(xì)地給出了總體設(shè)計(jì),這就要求我們教師必須對每一個(gè)工作步驟進(jìn)行認(rèn)真設(shè)計(jì),讓學(xué)生有明確的目標(biāo),引導(dǎo)學(xué)生對每個(gè)步驟進(jìn)行思考和實(shí)踐,這樣可以較好地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)的興趣。對一個(gè)班級(jí)進(jìn)行分組,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)是有利的,在企業(yè)的崗位上是沒有資格挑選同事的,同時(shí)也能培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

以步驟3為例,教師設(shè)計(jì)時(shí)的主要內(nèi)容有:學(xué)習(xí)目標(biāo)、工作內(nèi)容、教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)材料。學(xué)生在這一步驟結(jié)束時(shí),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(shí)際內(nèi)容。實(shí)訓(xùn)過程中,學(xué)生必須與指導(dǎo)教師充分交流和探討后方能進(jìn)行下一步驟。教師可以在整個(gè)過程中很好地掌握學(xué)生的完成情況,同時(shí)保障大多數(shù)學(xué)生能夠很好地完成項(xiàng)目任務(wù)。

2.3 驗(yàn)收設(shè)計(jì)

驗(yàn)收成績的權(quán)重設(shè)計(jì)方式如表2所列。對每位同學(xué)在各個(gè)步驟中的表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)并得出綜合成績,可以很好地體現(xiàn)出過程項(xiàng)目化教學(xué)的優(yōu)勢,也便于與其他教學(xué)模式進(jìn)行對比。以小組為單位,檢查每個(gè)學(xué)生制作的產(chǎn)品是否滿足設(shè)計(jì)要求,溫濕度顯示的數(shù)值是否正常,超出設(shè)定值是否報(bào)警。以答辯方式進(jìn)行考核時(shí),要求每位同學(xué)回答2至3個(gè)有關(guān)該項(xiàng)目的硬件、軟件、仿真、制作、操作、實(shí)訓(xùn)體會(huì)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(píng)定成績。在每次步驟完成后,根據(jù)教師設(shè)計(jì)的內(nèi)容完成情況由小組集體進(jìn)行小組互評(píng),且增加了互評(píng)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)品的印象。自評(píng)內(nèi)容是每位同學(xué)根據(jù)教師設(shè)計(jì)的每一步驟內(nèi)容完成情況進(jìn)行自我打分,并給出各個(gè)步驟的說明。每位同學(xué)的最終綜合成績=教師評(píng)定成績×30%+小組互評(píng)×40%+自評(píng)×30%。

結(jié) 語

基于工作過程的項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)課具有開放、靈活和綜合的特點(diǎn),極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,形成了學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的教學(xué)課堂,以及講與練相結(jié)合、教與學(xué)互動(dòng)的教學(xué)模式。教學(xué)效果非常明顯,學(xué)生的知識(shí)體系在小組團(tuán)結(jié)協(xié)作的實(shí)際工作過程中得以建立。這不僅培養(yǎng)了學(xué)生的專業(yè)能力、社交能力、團(tuán)隊(duì)精神,同時(shí)也增強(qiáng)了學(xué)生的自信心。

[1]劉燎原,孫秋波.Proteus軟件在單片機(jī)項(xiàng)目教學(xué)中的應(yīng)用[J].徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2009(2):63-65.

[2]馬忠梅,籍順心,等.單片機(jī)的C語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2006:10-12.

[3]蘇姜.職業(yè)教育學(xué)基本問題的思考[J].職業(yè)技術(shù)教育:教科版,2006(3).