摘 要 单片机应用技术课程是电子类专业学生必修的专业基础课程，在专业课程体系中起到承上启下的作用。本课程教学改革的探索从项目化教学出发，以构建单片机应用系统为主线，将每个项目都呈现出可视化的结果，能使理论与实践真正融为一体。
关键词 单片机 项目化教学 数码管
Vocational College Single-chip Computer Application
Technology Curriculum Project Teaching Reform
GU Xiaoya， WANG Mei， SONG Shulin
（Industrial Design School of He'nan Province，Zhengzhou， He'nan 450002）
Abstract Single-chip computer application technology course is a compulsory students majoring in electronics professional basic course， plays the essential role in the professional curriculum system. This course is the exploration of teaching reform， based on project teaching， to build a single chip microcomputer application system as the main line， each project will present a visual result，can make the real integrated theory with practice.
Key words single-chip computer; project teaching; digital tube
1 课程简介
单片机应用技术课程是我校电子信息工程技术、电子工艺与管理、电气自动化三个专业的专业基础课程，是本专业学生必修的专业技术课程，是学生专业能力的重要组成部分。通过本课程的学习，使学生全面了解单片机的硬件系统、并行I/O端口的应用、显示和键盘接口技术应用、定时与中断系统设计、串行通信技术应用等方面的内容，在专业课程体系中起到承上启下的作用。
2 项目化教学设计思路
2.1 传统教学模式之弊端
单片机应用技术课程内容丰富，其综合性强，这就要求在教学过程中更多地体现理论联系实际。在理论学习方面，要学好单片机内部结构和应用系统，就要求学生有扎实的专业基础，广博的知识面。在实践方面，要求学生有较强的动手实践能力，并且能够综合运用知识，将理论和实践有机地结合起来。但是高职学生理论知识普遍较为薄弱，学习自控能力较差，且缺乏生产实践经验，学习单片机内部结构和硬件电路中难免感觉抽象、难懂。
传统的教学模式下，先集中学习理论，后进行综合实践，这就使得理论教学和实践教学无法连接：一方面学生在学习理论知识时，感觉学习内容不具体，过于抽象，逐渐失去学习兴趣，导致课程无法向下进行;而另一方面，在实践训练时，学生往往会由于理论知识的欠缺，只操作而不知道为什么要这样操作，由于没有理论的支撑而无法做到灵活运用。
2.2 解决方案
从以上情况分析，本课程教学改革的探索应从项目化教学出发，以构建单片机应用系统为主线，采用模块化教学，将整个课程分为6大模块，并以项目的形式呈现，且每个项目都有可视化的结果，将理论与实践融为一体。在内容的选择上降低理论重心，突出实际应用，强调“呈现项目结果”，注重培养学生的应用能力和解决问题的实际工作能力。
本课程以项目为单位组织教学，并以典型设备为载体，通过具体任务案例，按单片机项目实施的顺序逐步展开，让学生在掌握技能的同时，引出相关专业理论知识，使学生在技能训练过程中加深对专业知识、技能的理解和应用，培养学生的综合职业能力，满足学生职业生涯发展的需要。
3 项目化教学系统的构建与实施
单片机应用系统经常需要连接一些外部设备，其中显示和键盘是构成人机对话的一种基本方式，使用最为频繁。下面以这个项目中的一个典型的工作任务8路抢答器设计为例，来浅谈单片机应用技术课程项目化教学法的改革探索。该项目的教学目标是掌握单片机与LED数码管的接口电路设计，编程控制方法。
（1）情景导入：首先教师在课件上播放一些图片，在家里，在办公室，在公共场所，随处可以见到各种电子时钟，在商场购物时，也可以看到各种类型的电子秤，上面所用到的显示部分就是比发光二极管LED更直观的数字显示，这种显示方式称为数码管。在各种知识抢答赛的现场，参赛者分为若干队，按下抢答按钮，数码管上就会显示相应的数字，开始回答问题时，还会显示倒计时和所得分数。通过这些图片，吸引学生的注意力，引出本次课程8路抢答器，并说明任务要求：电路上电后，数码管上显示字符“-”，当其中某一按键按下时，数码管上显示相应的数字，直到复位按键按下，又开始下一轮的抢答，并在幻灯片上给出硬件电路图如图1所示。
图1 8路抢答器硬件电路图
（2）任务分析：采用课堂提问，实物、影片展示等教学手段，来引导学生自己总结本次课程要求完成的工作任务：利用单片机I/O口输出实现数码管控制。基本要求为数码管实现数字“0-7”，字符“-”的显示，拓展任务为在此基础上添加按键控制。该环节的设计意图是培养学生分析实际问题、提炼工作任务的能力。 （3）分组讨论及方案制定：根据这一任务的难易程度，将学生分为3人一组，在分组过程中适当考虑男女生搭配、动手能力、对理论知识的理解能力问题，统筹解决。在方案制定的过程中，由师生共同讨论，并结合多媒体幻灯片引导学生学习数码管的结构，工作原理，字型编码，一维数组等跟完成这一任务相关的储备知识。如图2所示是共阳极数码管的结构。
图2 共阳极数码管的结构
将所有的发光二极管的负极接到P1口的8根I/O线上，就能够通过控制这8根I/O线输出0或1来点亮或熄灭相应的字段。要在数码管上显示0，就需要点亮a，b，c，d，e，f这六个字段，也就是要向P1口传送数据11000000B，0xC0，这就称为0的共阳极字型编码。以此类推，得到1到7，-的字型编码，将它们定义在一个数组里，这就要学生学习一维数组的定义和引用方法。经过分析和讨论，制定出该任务最终方案：用一维数组定义数字“0-7”，字符“-”的字型编码;P1口提供段码。
（4）方案实施：教师给出该任务的参考程序代码。
学生按任务解决方案及实施计划以小组分工的形式完成8路抢答器的设计。首先是绘制硬件电路原理图，并用Proteus+Keil仿真软件进行任务的验证，若正确无误，则绘制出PCB板图，用华文默克雕刻机制板。然后，学生对电路所需元器件进行数量和种类的统计，领取元器件并进行测量，安装焊接元器件，并将软件代码下载到单片机内，调试并检验数码管显示是否符合任务要求。
在学生实际操作过程中，教师对学生进行PCB板图绘制、雕刻机制板、元器件检测与电路板焊接、程序编译出错、接线出错等问题进行指导解决，对延时程序的必要性及延时时间的控制更要重点强调。在整个任务完成的过程中，教师要随时观察小组进行的情况，并予以提问，并给出每小组的过程考核分数。
（5）小结与评价：总结完成本次任务应该学习的新知识，包括LED数码管的结构、工作原理、字型编码、数组。对本次任务的完成情况，提出优点和不足，针对出现的共性问题，予以解答。按“硬件电路板（40%）+软件代码（40%）+创新（20%）=总成绩”的方式来进行评价。
4 总结
在考核方式上，项目化教学较之传统的教学法更多注重了过程考核，而且每一个项目均考查学生的基础理论知识、硬件电路、软件调试、特色创新等方面，提高了每一个学生的参与程度，大多数学生参与项目化教学会更加积极主动，学生对知识的理解也不单单停留在理论层面上，大大提升了学生的动手实践能力，使高职的单片机课程教学更加贴近于高职培养“高素质、技能型”专门人才的目标。