王玉英

北京市朝陽區(qū)從2014年開始在初高中信息技術(shù)課程中引入“單片機機器人”內(nèi)容。該機器人由北京教育學(xué)院朝陽分院王立春老師主導(dǎo)開發(fā)，采用AT89S52芯片，主板上安排了4個8P插座（P0、P1、P2、P3），輸入輸出板上有8個LED燈、兩個數(shù)碼管、8個按鈕和1個撥碼開關(guān)。借助它開展算法和程序設(shè)計的教學(xué)，能使枯燥的算法原理講解變得形象，也會使二進制、十六進制轉(zhuǎn)化等計算機基礎(chǔ)知識變得可視化。再配上馬達、車輪以及各種傳感器，并利用C語言驅(qū)動，學(xué)生非常感興趣。

本節(jié)課是“單片機機器人”的起始課，學(xué)生在此之前有一定C語言的基礎(chǔ)，學(xué)習(xí)過虛擬機器人的搭建，體驗過利用C語言為虛擬機器人進行模塊化編程的過程。

教學(xué)目標(biāo)與教學(xué)重、難點

知識與技能：知道什么是單片機，了解單片機的基本應(yīng)用；知道單片機編寫程序的基本過程；知道LED燈的控制方法。

過程與方法：學(xué)會創(chuàng)建工程文件；學(xué)會編寫控制LED燈亮滅的程序語句；學(xué)會編譯程序和向單片機寫程序；體驗自己編寫程序控制LED燈的過程。

情感、態(tài)度與價值觀：體會程序設(shè)計的作用；體驗自己編寫程序控制設(shè)備的快樂。

重點：LED燈亮滅的控制方法。

難點：單片機工程文件的建立。

教學(xué)過程

1. 創(chuàng)設(shè)情境 引入教學(xué)

師：單片機應(yīng)用非常廣泛，在日常生活中會有很多由單片機控制的設(shè)備。如冰箱、電飯鍋、洗衣機、電壓力鍋、電飯煲、空調(diào)、各類遙控器、遙控汽車等，這些電氣產(chǎn)品都含有1個甚至多個單片機。

教師播放掃地機器人視頻，說明掃地機器人就是利用了單片機控制。

設(shè)計意圖：了解單片機的日常應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引入新課教學(xué)。

2. 新知講解

（1）單片機及其特點

師：單片機是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計時器等功能集成起來。

單片機具有性能高、速度快、體積小、價格低、穩(wěn)定可靠、應(yīng)用廣泛、通用性強等優(yōu)點。從20世紀(jì)80年代開始，由當(dāng)時的4位、8位單片機，發(fā)展到現(xiàn)在的32位300M的高速單片機。

（2）了解所使用單片機的CPU型號及參數(shù)

師：AT89S52 是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器。具有：8k字節(jié)Flash ROM、256字節(jié)RAM、32位雙向I/O 口（P0、P1、P2、P3）。

引導(dǎo)學(xué)生觀察CPU周圍的I/O口的命名，觀察數(shù)據(jù)線的接法。

（3）了解輸入、輸出板的構(gòu)成

引導(dǎo)學(xué)生觀察輸入輸出板上的構(gòu)件。

輸出設(shè)備：LED燈、數(shù)碼管。

輸入設(shè)備：按鈕開關(guān)、撥碼開關(guān)。

設(shè)計意圖： 知道什么是單片機，了解它的特點及其發(fā)展歷程。了解所使用的單片機CPU的型號及有關(guān)參數(shù)。知道輸入、輸出板的構(gòu)件，為接下來控制LED燈打下基礎(chǔ)。

3. 利用微課自主學(xué)習(xí)，正確創(chuàng)建工程文件并點亮一個LED燈

一段4分鐘的微課，為學(xué)生演示了如何正確選擇CPU型號進行相應(yīng)的設(shè)置，創(chuàng)建工程文件、創(chuàng)建群組以及新建一個C語言源程序的過程，還演示了如何編譯以及將編譯后的文件寫入單片機。

學(xué)生戴著耳機邊看邊做，教師觀察學(xué)生學(xué)習(xí)和操作情況，對于共性問題，我利用廣播軟件統(tǒng)一講解：一是C語言語句區(qū)分大小寫，在寫CPU的端口名稱時要求大寫，很多學(xué)生將P0-P3端口小寫了。二是有部分學(xué)生忽略了語句后面的分號，或?qū)懗闪酥形牡臉?biāo)點。

在巡視過程中，我及時解決學(xué)生出現(xiàn)的個性問題。如由于輸入、輸出板上個別LED燈線路接觸不好，導(dǎo)致不能實現(xiàn)程序的功能，我為學(xué)生及時更換了設(shè)備；還有個別學(xué)生電腦上插著的U盤對單片機的數(shù)據(jù)組產(chǎn)生了干擾；還有學(xué)生啟動的程序不對等。這些問題都及時得到了解決，使學(xué)生順利完成了點亮一個LED燈的任務(wù)。當(dāng)他們看著由自己寫的語句而控制LED燈點亮?xí)r，都非常興奮，那種驚喜的表情是無法用語言描述的。

設(shè)計意圖：學(xué)生利用微課自學(xué)，學(xué)會正確創(chuàng)建工程文件、撰寫程序、編譯程序、往單片機中寫入程序，體驗點亮一個LED燈的過程，體會程序是如何控制設(shè)備的。

4. 自由創(chuàng)作

師：同學(xué)們現(xiàn)在會點亮一個LED燈，現(xiàn)在你的單片機你做主，通過自己的設(shè)計將其他LED燈也點亮吧。請根據(jù)自己的設(shè)計，適當(dāng)增加或減少延時的時間。

設(shè)計意圖：充分調(diào)動學(xué)生的主動性和積極性，設(shè)計出個性化的流水燈效果。

5. 評價展示

教師巡視，展示、評價有特色的學(xué)生作品，并利用廣播軟件向全體學(xué)生介紹同學(xué)編寫的代碼，再次使學(xué)生體會代碼的意義。

設(shè)計意圖：這個環(huán)節(jié)是學(xué)生個性化學(xué)習(xí)的成果展示，一些學(xué)有余力的學(xué)生通過編寫語句制作出了很炫的流水燈的效果。老師不失時機地展示了2～3位學(xué)生作品，這將鼓勵其他學(xué)生們各顯神通。

6. 課堂小結(jié)

利用上圖引導(dǎo)學(xué)生回顧為單片機編寫程序的整個過程，強調(diào)生成目標(biāo)文件的重要性。

教學(xué)反思

本節(jié)課是單片機機器人的第一節(jié)課，教學(xué)的目的是學(xué)生體驗編寫程序控制LED燈亮滅的過程，并激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)單片機機器人的興趣。我認(rèn)為這節(jié)課的教學(xué)有以下亮點。

1. 情境創(chuàng)設(shè)合理，教學(xué)環(huán)節(jié)清晰

課程一開始，我為學(xué)生播放了現(xiàn)在家庭中應(yīng)用越來越廣泛的掃地機器人的工作視頻，引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，很自然地引入單片機的教學(xué)。在教學(xué)過程中，我不但給出單片機的定義，還引導(dǎo)學(xué)生觀察單片機上的接線、電源等部件，為學(xué)生介紹了輸入、輸出板的作用及部件。

接下來，學(xué)生根據(jù)下發(fā)的微課視頻進行自主學(xué)習(xí)。學(xué)生通過這個視頻學(xué)會了創(chuàng)建工程文件、編譯程序以及將編譯后的文件寫入單片機的過程。學(xué)生在下面的自由創(chuàng)作環(huán)節(jié)充分發(fā)揮了自己的主觀能動性，按照自己的想法撰寫語句點亮不同的LED燈，制作出了很好的流水燈效果。在課堂小結(jié)環(huán)節(jié)，教師將為單片機編寫程序的過程進行了梳理，強調(diào)了創(chuàng)建工程、編寫文件、生成目標(biāo)文件、寫入程序的基本過程和每個過程的作用，加深了學(xué)生的印象。每個教學(xué)環(huán)節(jié)都是環(huán)環(huán)相扣的，教學(xué)節(jié)奏既緊湊又放松。

2. 微課的使用有效地突破了難點，為信息技術(shù)高效課堂提供了幫助

信息技術(shù)課程的高效課堂應(yīng)該有效突破難點，達成教學(xué)目的。在本節(jié)課中，微課的使用恰恰起到了這樣的作用。利用Keil uVision4軟件創(chuàng)建工程文件是一個復(fù)雜的操作過程，其中涉及對單片機芯片的設(shè)置、CPU頻率的設(shè)置、勾選生成目標(biāo)文件、建立群組、新建C語言源程序文件并加入群組等一系列操作。如果教師按傳統(tǒng)的方法利用計算機教室的廣播軟件進行統(tǒng)一演示，因操作步驟較多，學(xué)生會記不下來。采取教師演示學(xué)生跟著做的方法，則勢必會有一部分學(xué)生跟不上教師的操作。

本節(jié)課所使用的微課是利用錄屏軟件Camtasia Studio錄制的，錄制了創(chuàng)建工程、編寫代碼、編譯程序和利用Progisp1.72軟件往單片機中寫目標(biāo)文件的全過程。學(xué)生可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)節(jié)奏一邊觀看微課一邊操作，對于沒看清楚的部分還可以暫?；虻够厝タ础Ｎ⒄n的使用很好地突破了教學(xué)難點，支持了學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)。

微課的使用還使教師能夠抽出更多的時間關(guān)注全體學(xué)生，即為學(xué)有余力的學(xué)生的自主創(chuàng)作爭取了時間，也為在操作過程中遇到問題的學(xué)生提供了單獨輔導(dǎo)的機會。在課堂上教師更多的精力放在了解決學(xué)生在操作過程中遇到的問題，使在課堂上面向全體學(xué)生成為現(xiàn)實。

總之，微課在信息技術(shù)課堂中的使用是實現(xiàn)高效課堂的有力手段，值得教師們大力探索。當(dāng)然，微課的內(nèi)容取舍、微課的形式、微課使用的時機和方法都需要在實踐中檢驗和總結(jié)。

（作者單位：北京市日壇中學(xué)）