基于项目教学法的《单片机C51》课程设计及应用

    项目教学法是指围绕着项目组织和开展教学，使学生直接全程参与，体验、感悟、论证、探究。具体包括：（1）师生通过共同实施一个完整的“项目”工作来进行教学活动。（2）学生在教师的主持下以小组合作工作形式，自行组织完成项目。（3）工作要主动，学习过程成为一个人人参与的创造实践活动，注重的不是最终结果，而是完成项目的过程。 

一、《单片机C51》课程简介

    《单片机C51》是我院电子工程系中多个专业开设的一门课程。本文所介绍的《单片机C51》课程，是机电一体化专业中设置的专业核心课程。能为从事机电产品生产与开发的企业培养具有单片机应用产品设计、分析、调试和制作能力的实践型人才。机电一体化专业中本门课前导课程包括电路基础 、电子技术基础 、传感器与检测技术、电气控制与PLC；平行课程包括液压与气动技术 、机电一体化技术 、数控技术应用；后续课程包括创新设计与实现 、用户控制界面开发 。《单片机C51》课程采用项目教学法能让学生更深入的理解单片机开发的过程，不仅提升了硬软件设计能力，而且培养了职业素养，对于推动高职教学改革工作具有积极的意义。

二、《单片机C51》课程教学目标 
    本门课程教学目标分为三个方面（1）知识目标：掌握单片机端口及端口的基本应用；掌握C51程序的基本结构及设计方法；掌握程序对单片机端口的控制方法；（2）技能目标：通过相应的项目学习，提高学生单片机控制电路的设计能力和动手操作能力，从而培养学生分析和解决实际问题的能力。（3）情感目标：通过师生互动让学生在学习中有成功的欲望和获得知识的喜悦，增强自信心；同时培养学生的职业道德、团队精神和协作能力，培养创新意识。 目标三位一体，全面培养具有丰富理论知识和很强动手能力的高级技术应用型人才，与高职院校培养目标接轨。

 三、《单片机C51》课程采用项目教学法的设计原则 

    1、“先整体、后具体”的原则。先让学生对本门课程有一个整体的认识和了解，掌握C51程序结构，以及端口的应用，然后用具体项目进一步拓展培养学生的编程思想，提高学生的分析问题和解决问题的能力。经过多年的积累我个人对本课程的认识总结了以下几句话：时间改变状态，状态控制端口；端口驱动硬件，硬件实现功能；硬件端口分配，软件功能分配。

    2、虚拟仿真与试验箱验证相结合的原则。授课时使用Proteus仿真软件、Keil C51编程软件对项目进行原理图布图、代码调试。然后与试验箱连接，实现与外围电路协同仿真，真正实现了从概念到产品的完整设计。（完成从概念到具体应用的过程）

    3、以学生为主体，鼓励学生主动探索，培养学生自主创新意识，提高学习兴趣，享受成功的喜悦；

    4、以教师为主导，对项目进行集中讲解，个别辅导，充分发挥教师的指导、协助、协调和监督的作用。

四、《单片机C51》课程教学过程设计

    本门课程设计了五个项目，包括项目一单片机实验电路制作；项目二C语言程序识读；项目三班级成绩排名；项目四流水灯；项目五键控数码显示；项目六倒计时；项目七交通灯；项目八数字钟。下面以具体的一个项目为例介绍教学过程，教学分为六个步骤。

    1、情境导入：用多媒体播放交通灯画面，把本项目内容形象化，让学生乐于接受，易于理解。

    2、项目任务：要求是只有红灯、绿灯轮流切换。南北方向绿灯40秒，东西方向绿灯30秒。动态扫描显示时间。

    3、项目分析：学生按照分组首先分析项目任务，根据任务查找、搜集相关资料，设计硬件、软件资源的分配，初步确定方案。

    4、方案制定：小组讨论方案，如有问题，分析解决，最终形成纸质文档。以下是某一小组制定的方案，如表1。

    5、方案实施：根据方案，使用Proteus仿真软件、Keil C51编程软件对项目进行原理图布图、代码调试。主函数完成初始化，定时器T0完成动态扫描、倒计时、状态变换。通过编译、仿真验证后与试验箱连接，观测效果，进一步完善设计。

    6、项目拓展：完成本设计后，教师进行引导，学生可以把本项目的编程思想拓展到不同领域，例如洗衣机的状态，洗涤、漂洗、脱水这三个状态和交通灯的红灯、黄灯、绿灯这三个状态类似。因此学生经过一个项目的实施，学会一类项目，学习能力大大提高。

表1 交通灯状态

    7、小结与评价。以小组为单位进行成果展示，评价时采取自我评价、小组互评、教师评价相结合的形式进行。

五、应用“项目教学法”的几点感触

    1、使学生真正感觉到了理论与实践的有机结合，领悟到程序设计的基本方法。 

    2、使学生学会了怎样学习和运用新知识、新技能的方法，学会了学习，体验了知识技能的“边学边用，活学活用”的价值，自主学习能力初步形成。学会了面对问题、分析问题、解决问题的方法。

    3、培养了学生协作学习、合作探究的学习能力，初步形成了团队意识。

    4、培养了学生搜集信息、分析取舍信息、整理信息的能力。

    5、巩固拓展了学生以前的知识技能，使学生完成专业任务的综合能力得到提高。 

    6、自我评价、小组互评、教师评价相结合的形式，调动了学生的积极性。这个过程既培养了学生的独立工作能力、协作精神，同时也有助于学生社会能力及综合职业能力的养成。