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一、项目介绍
数显温度计设计与制作项目是以单片机为核心器件，采用软硬件相结合的方法来实现对实时温度的数字化显示。数显温度计电路的种类非常多，既可以用专用集成电路实现。又可以用通用数字电路实现，还能用单片机来控制。
通过数显温度计设计与制作项目教学来承载单片机向前通道中的A／D转换电路控制的教学任务，同时巩固向后通道中的数码显示电路控制技术。这种以完成一个实用项目来实施教学的形式，能够让学生产生兴趣，并带着成功的渴望去学习知识和技能，有利于培养学生的分析能力、综合应用能力和团队合作的意识。
数显温度计电路的设计与制作教学项目在五年制高职应用电子技术专业三年级《单片机应用技术》课程中实施，项目所需教学时数共22学时，包括任务布置和必要知识学习4学时。项目实施计划制定与交流4学时，项目实施10学时，作品展示、评价与总结4学时。
二、项目分析
数显温度计教学项目是以学生完成一个单片机控制的数字显示温度计的设计和制作为目标的教学过程。在教学实施过程中，学生在老师的指导下分工合作完成单片机控制的数显温度计电路的设计与制作。
实施本项目教学的教师应当具有现代职业教育理念和组织实施项目教学能力，掌握单片机电路的硬件电路设计和软件编程技术，具有模拟电路、数字电路的基本知识和技能以及通用集成电路应用能力，同时还应具有电路的产品意识、工艺意识和生产意识。
实施本项目教学需要必备的软硬件条件支持，需要具有焊接、装配和调试条件的理实一体化教室，并配备高低压电源、编程器或在线编程设备等，同时，还需要有安装编译软件和仿真软件并能够上网的多媒体教室。
本项目教学针对五年制高职应用电子技术专业三年级的学生，学生已经学习了电工技术、模拟电子技术、数字电子技术、C语言程序设计基础、PROTEL等课程。并经过了电子技术技能实训。具备了实施本教学项目的知识和技能上的条件。
数显温度计的设计与制作教学项目的重点：一是学生制定项目工作计划：二是学习训练完成本项目设计与制作所必需的知识和技能，主要是温度传感器知识、单片机向前通道编程基本知识、MD芯片基本知识和A／D取数编程的基本方法；三是电路的制作、编程和调试。数显温度计的设计与制作教学项目的难点：硬件电路设计、软件编程和电路调试。
三、项目实施
数显温度计设计与制作的项目教学实施，首先是让学生接受工作任务书，然后由学生以小组为单位研究制订项目实施计划，教师组织各小组研讨交流并进一步修改完善项目实施计划，各项目小组通过分工协作组织实施，完成产品制作，最后教师再组织学生进行产品展示和作品评价，并对项目实施进行总结反思。
1.下达项目工作任务书
教师可以通过日常生活中的一些小故事来引出本项目任务书，同时要讲清工作任务具体的功能和工艺要求，分析完成项目设计与制作的知识和技能，带领学生回顾已经学过的知识，指导学生查找相关资料，并组织学生进行分组分工。在布置工作任务时要尽量做到让学生明确要他们做什么，做到什么程度，完成工作任务需要哪些知识和技能，如何去查找有关的资料，如何去制定项目实施计划，等等。
2.制订项目实施计划书
学生在明确了工作任务后。学生可以按照小组分工查找相关资料，包括图书馆、书店、网络资源等。然后利用收集来的资料，根据项目的目标和任务，进行研讨，制订完成项目实施计划书的草案。在这一过程中教师主要是引导和咨询，组织学生按小组进行交流，相互学习，取长补短，进一步修订完善项目实施计划书。
3.电路设计、制作与调试
电路设计。项目实施计划确定好后。各小组学生要依据实施计划进行具体的电路设计。电路设计应当考虑软硬件相结合，既要考虑到硬件电路简明，又要使得编程容易。原理图的设计宜用通用的电路设计软件，如PROTEL等，按照原理图设计的规范进行绘制。程序编写要用KEIL-C等移植性强的编程工具。用C语言或汇编语言进行结构化的程序编写。电路设计及程序编程完成后，或用搭接试验电路，或用仿真软件进行仿真，以确保功能上可靠。在传统的教学中，功能实现即意味着教学过程的结束，但实际上，学生虽然完成了功能仿真，但他们对实验的实质内容并没有完全理解，特别是对在仿真巾用到的典型电路还是一知半解。更不知道电路设计和装配工艺以及电路优化等环节，也缺少电路的产品意识。
PCB板制作。PCB板的设计能力是电子类学生的基本技能之一，也是企业十分注重的能力。要培养学生单片机综合应用的能力，学生在教师的指导下完成一个实际产品PCB的设计是必不可少的。学生应该根据自己设计的电路用PROTEL软件，按照电路板设计的规范，绘制出实用的PCB图，然后或外协加工，或自行制版，制成所需的PCB板。
焊接组装。PCB板制成后，就可以按照设计的要求，选择适当的元器件，进行焊接组装。焊接组装应该由学生自行完成，元器件的选择和采购也应该是由学生完成。教师担当咨询角色，同时在焊接组装的方法和工艺上，给予适当的指导。
电路调试。调试的过程是检测设计是否可行的过程，也是把理论知识转化为实际产品的过程。由于运行环境不同，在电路仿真时能够实现的电路功能，在整机实际调试时可能不能实现。在调试电路的过程中，学生应当发挥主观能动性，加深对理论知识的理解，同时掌握常用电子仪器的使用，如万用表、电烙铁、示波器等，培养学生分析问题与解决问题的能力。单片机电路调试一般采用软硬件相结合的方法，通过调试找出软硬件中存在的问题，最终实现设计的电路功能。
资料整理、撰写产品报告。完成设计及调试任务后，整理技术文档是整个产品设计过程中一个重要组成部分。在电子企业中，技术文档是产品销售、维护、维修及技术更新的基础，通过这个环节培养完成项目后进行资料归档的习惯。撰写产品报告也是一项重要的工作，各小组要组织成员对项目实施情况进行总结，在此基础上撰写项目报告书，包括产品的设计思路、设计依据、功能特点、应用条件和使用方法等。项目报告书实际上相当于一个小型的设计论文。
4.电路作品展示与评价。
作品的展示与评价在项目教学中是一个非常重要的环节，完成这个环节一般要用到2～4学时，教师在这一环节中要精心组织。才能够达到良好的效果。在各小组完成任务，调试完成电路，整理好资料，撰写好产品报告后，教师就可以组织各小组展示自己的作品，演示说明自己的设计思路和产品特点，并对自己的作品做出自评。教师引导学生一起对展示的作品作出公平公正的评价。
在这个环节中，展示者要展示自己完成项目的整个过程，尽量让自己设计的优点展示在大家面前。而评判者则应根据评分标准和自己的判断，对项目的整体实施方案、产品的功能和质量、项目完成的整体情况，作出客 观公平的评价，对优点和亮点给予充分的肯定，对缺点和不足提出中肯的改进意见，教师要在大家评议的基础上对各小组的项目实施做出综合评定。
四、教学反思
在数显温度计设计与制作项目教学实施过程中，学生既学习到教学目标所规定的知识和技能。同时综合能力和素质也得到很大提高。但也有一些普遍性的问题需要进一步反思。
1.项目选取是否适当。首先，所选取的项目要能够承载教学目标规定的知识和技能。挑选教学项目时要注意，学生在完成工作任务时应涉及一些新的知识和技能。而这些知识和技能又是学生必须掌握而且是能够掌握的，这些知识和技能还是教学目的中所规定的；其次，项目的选取不宜过难、过大。既要考虑实际的应用性又要考虑学生工作能力，以学生通过努力能够达到为原则。项目过大过难会让学生失去信心，产生畏难情绪，不利于教学的开展。
2.要注重教学过程的设计。在项目教学中。重要的不是最终的结果，而是完成项目的实施过程。要让学生在项目实施过程中，探求新知识，掌握新技能，培养分析问题和解决问题的能力。在单片机项目教学中。教师教学过程的设计对课程的教学效果起到至关重要的作用。在教学过程中要加强各环节的组织，注重教学过程中的引导，突出规范性和安全性，让学生自己分析问题，解决问题。当学生亲手完成项目的设计与制作，看到实际效果时就会充满喜悦与成就感，这会大大激发学生学习的积极性和创造性。
3.实施项目教学应当具有必备的实验实训条件。单片机项目教学对实验设备提出了较高的要求，实验设备要便于学生的实践创新而不能局限于理论知识的验证，要有开发功能的设备，如仿真机、用户板等，实验设备最好采用模块化结构，将单片机及其外围硬件电路分成各自独立又能相互连接的多种模块，学生按项目内容及自己的设计方案搭接硬件电路，同时下载自己编写的软件，进行项目调试，直到完成项目功能。当然，实施单片机项目教学时还必须有专业机房，用以软件设计和电路制版设计。实验室最好能够具备制版条件。
4.教师要不断提高实践动手能力和组织教学的水平。单片机课程项目教学要求教师不仅具有过硬的单片机理论功底和实际操作能力，同时还要有先进的教学理念和丰富的教学经验。教师要重视教学设计，充分发挥学生的主体地位，重点培养自主学习、合作学习的能力，不断启发学生进行独立思考和探究，既培养学生的实际动手能力，又培养发现问题、分析问题和解决问题的能力，进而提升学生终身学习的能力，促进学生的可持续发展。
数显温度计设计与制作项目是以单片机为核心器件，采用软硬件相结合的方法来实现对实时温度的数字化显示。数显温度计电路的种类非常多，既可以用专用集成电路实现。又可以用通用数字电路实现，还能用单片机来控制。
通过数显温度计设计与制作项目教学来承载单片机向前通道中的A／D转换电路控制的教学任务，同时巩固向后通道中的数码显示电路控制技术。这种以完成一个实用项目来实施教学的形式，能够让学生产生兴趣，并带着成功的渴望去学习知识和技能，有利于培养学生的分析能力、综合应用能力和团队合作的意识。
数显温度计电路的设计与制作教学项目在五年制高职应用电子技术专业三年级《单片机应用技术》课程中实施，项目所需教学时数共22学时，包括任务布置和必要知识学习4学时。项目实施计划制定与交流4学时，项目实施10学时，作品展示、评价与总结4学时。
二、项目分析
数显温度计教学项目是以学生完成一个单片机控制的数字显示温度计的设计和制作为目标的教学过程。在教学实施过程中，学生在老师的指导下分工合作完成单片机控制的数显温度计电路的设计与制作。
实施本项目教学的教师应当具有现代职业教育理念和组织实施项目教学能力，掌握单片机电路的硬件电路设计和软件编程技术，具有模拟电路、数字电路的基本知识和技能以及通用集成电路应用能力，同时还应具有电路的产品意识、工艺意识和生产意识。
实施本项目教学需要必备的软硬件条件支持，需要具有焊接、装配和调试条件的理实一体化教室，并配备高低压电源、编程器或在线编程设备等，同时，还需要有安装编译软件和仿真软件并能够上网的多媒体教室。
本项目教学针对五年制高职应用电子技术专业三年级的学生，学生已经学习了电工技术、模拟电子技术、数字电子技术、C语言程序设计基础、PROTEL等课程。并经过了电子技术技能实训。具备了实施本教学项目的知识和技能上的条件。
数显温度计的设计与制作教学项目的重点：一是学生制定项目工作计划：二是学习训练完成本项目设计与制作所必需的知识和技能，主要是温度传感器知识、单片机向前通道编程基本知识、MD芯片基本知识和A／D取数编程的基本方法；三是电路的制作、编程和调试。数显温度计的设计与制作教学项目的难点：硬件电路设计、软件编程和电路调试。
三、项目实施
数显温度计设计与制作的项目教学实施，首先是让学生接受工作任务书，然后由学生以小组为单位研究制订项目实施计划，教师组织各小组研讨交流并进一步修改完善项目实施计划，各项目小组通过分工协作组织实施，完成产品制作，最后教师再组织学生进行产品展示和作品评价，并对项目实施进行总结反思。
1.下达项目工作任务书
教师可以通过日常生活中的一些小故事来引出本项目任务书，同时要讲清工作任务具体的功能和工艺要求，分析完成项目设计与制作的知识和技能，带领学生回顾已经学过的知识，指导学生查找相关资料，并组织学生进行分组分工。在布置工作任务时要尽量做到让学生明确要他们做什么，做到什么程度，完成工作任务需要哪些知识和技能，如何去查找有关的资料，如何去制定项目实施计划，等等。
2.制订项目实施计划书
学生在明确了工作任务后。学生可以按照小组分工查找相关资料，包括图书馆、书店、网络资源等。然后利用收集来的资料，根据项目的目标和任务，进行研讨，制订完成项目实施计划书的草案。在这一过程中教师主要是引导和咨询，组织学生按小组进行交流，相互学习，取长补短，进一步修订完善项目实施计划书。
3.电路设计、制作与调试
电路设计。项目实施计划确定好后。各小组学生要依据实施计划进行具体的电路设计。电路设计应当考虑软硬件相结合，既要考虑到硬件电路简明，又要使得编程容易。原理图的设计宜用通用的电路设计软件，如PROTEL等，按照原理图设计的规范进行绘制。程序编写要用KEIL-C等移植性强的编程工具。用C语言或汇编语言进行结构化的程序编写。电路设计及程序编程完成后，或用搭接试验电路，或用仿真软件进行仿真，以确保功能上可靠。在传统的教学中，功能实现即意味着教学过程的结束，但实际上，学生虽然完成了功能仿真，但他们对实验的实质内容并没有完全理解，特别是对在仿真巾用到的典型电路还是一知半解。更不知道电路设计和装配工艺以及电路优化等环节，也缺少电路的产品意识。
PCB板制作。PCB板的设计能力是电子类学生的基本技能之一，也是企业十分注重的能力。要培养学生单片机综合应用的能力，学生在教师的指导下完成一个实际产品PCB的设计是必不可少的。学生应该根据自己设计的电路用PROTEL软件，按照电路板设计的规范，绘制出实用的PCB图，然后或外协加工，或自行制版，制成所需的PCB板。
焊接组装。PCB板制成后，就可以按照设计的要求，选择适当的元器件，进行焊接组装。焊接组装应该由学生自行完成，元器件的选择和采购也应该是由学生完成。教师担当咨询角色，同时在焊接组装的方法和工艺上，给予适当的指导。
电路调试。调试的过程是检测设计是否可行的过程，也是把理论知识转化为实际产品的过程。由于运行环境不同，在电路仿真时能够实现的电路功能，在整机实际调试时可能不能实现。在调试电路的过程中，学生应当发挥主观能动性，加深对理论知识的理解，同时掌握常用电子仪器的使用，如万用表、电烙铁、示波器等，培养学生分析问题与解决问题的能力。单片机电路调试一般采用软硬件相结合的方法，通过调试找出软硬件中存在的问题，最终实现设计的电路功能。
资料整理、撰写产品报告。完成设计及调试任务后，整理技术文档是整个产品设计过程中一个重要组成部分。在电子企业中，技术文档是产品销售、维护、维修及技术更新的基础，通过这个环节培养完成项目后进行资料归档的习惯。撰写产品报告也是一项重要的工作，各小组要组织成员对项目实施情况进行总结，在此基础上撰写项目报告书，包括产品的设计思路、设计依据、功能特点、应用条件和使用方法等。项目报告书实际上相当于一个小型的设计论文。
4.电路作品展示与评价。
作品的展示与评价在项目教学中是一个非常重要的环节，完成这个环节一般要用到2～4学时，教师在这一环节中要精心组织。才能够达到良好的效果。在各小组完成任务，调试完成电路，整理好资料，撰写好产品报告后，教师就可以组织各小组展示自己的作品，演示说明自己的设计思路和产品特点，并对自己的作品做出自评。教师引导学生一起对展示的作品作出公平公正的评价。
在这个环节中，展示者要展示自己完成项目的整个过程，尽量让自己设计的优点展示在大家面前。而评判者则应根据评分标准和自己的判断，对项目的整体实施方案、产品的功能和质量、项目完成的整体情况，作出客 观公平的评价，对优点和亮点给予充分的肯定，对缺点和不足提出中肯的改进意见，教师要在大家评议的基础上对各小组的项目实施做出综合评定。
四、教学反思
在数显温度计设计与制作项目教学实施过程中，学生既学习到教学目标所规定的知识和技能。同时综合能力和素质也得到很大提高。但也有一些普遍性的问题需要进一步反思。
1.项目选取是否适当。首先，所选取的项目要能够承载教学目标规定的知识和技能。挑选教学项目时要注意，学生在完成工作任务时应涉及一些新的知识和技能。而这些知识和技能又是学生必须掌握而且是能够掌握的，这些知识和技能还是教学目的中所规定的；其次，项目的选取不宜过难、过大。既要考虑实际的应用性又要考虑学生工作能力，以学生通过努力能够达到为原则。项目过大过难会让学生失去信心，产生畏难情绪，不利于教学的开展。
2.要注重教学过程的设计。在项目教学中。重要的不是最终的结果，而是完成项目的实施过程。要让学生在项目实施过程中，探求新知识，掌握新技能，培养分析问题和解决问题的能力。在单片机项目教学中。教师教学过程的设计对课程的教学效果起到至关重要的作用。在教学过程中要加强各环节的组织，注重教学过程中的引导，突出规范性和安全性，让学生自己分析问题，解决问题。当学生亲手完成项目的设计与制作，看到实际效果时就会充满喜悦与成就感，这会大大激发学生学习的积极性和创造性。
3.实施项目教学应当具有必备的实验实训条件。单片机项目教学对实验设备提出了较高的要求，实验设备要便于学生的实践创新而不能局限于理论知识的验证，要有开发功能的设备，如仿真机、用户板等，实验设备最好采用模块化结构，将单片机及其外围硬件电路分成各自独立又能相互连接的多种模块，学生按项目内容及自己的设计方案搭接硬件电路，同时下载自己编写的软件，进行项目调试，直到完成项目功能。当然，实施单片机项目教学时还必须有专业机房，用以软件设计和电路制版设计。实验室最好能够具备制版条件。
4.教师要不断提高实践动手能力和组织教学的水平。单片机课程项目教学要求教师不仅具有过硬的单片机理论功底和实际操作能力，同时还要有先进的教学理念和丰富的教学经验。教师要重视教学设计，充分发挥学生的主体地位，重点培养自主学习、合作学习的能力，不断启发学生进行独立思考和探究，既培养学生的实际动手能力，又培养发现问题、分析问题和解决问题的能力，进而提升学生终身学习的能力，促进学生的可持续发展。