單片機(jī)課程教學(xué)方法的探討

陳東焰

摘 要：在單片機(jī)教學(xué)中存在著兩大難題，一是硬件系統(tǒng)的組成、原理的理解，另一是程序的編寫(xiě)。在教學(xué)中為了突破難點(diǎn)，通過(guò)對(duì)學(xué)生學(xué)情的分析，制作了可視化教學(xué)資源，試圖以動(dòng)畫(huà)等形式展示知識(shí)點(diǎn)和編程思路。通過(guò)采用信息化教學(xué)手段、可視化教學(xué)和“讀、做、套、改、編”五步教學(xué)法，使學(xué)生能理解原理、能編寫(xiě)程序。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；編程；教學(xué)方法；可視化教學(xué)

《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》是機(jī)電類學(xué)生的必修課程，也是一門(mén)學(xué)生難學(xué)、老師難教的課程。針對(duì)高職學(xué)生、以“電子時(shí)鐘”項(xiàng)目為例來(lái)探討教學(xué)中的方法使用和教學(xué)效果。

目前多數(shù)學(xué)校的《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》課程已采用理實(shí)一體的項(xiàng)目式教學(xué)，在進(jìn)行理論學(xué)習(xí)的同時(shí)，也要制作出產(chǎn)品。對(duì)于高職學(xué)生而言，前期學(xué)習(xí)過(guò)一些專業(yè)課程和實(shí)踐操作，為本課程的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。但高職學(xué)生的理論知識(shí)相對(duì)薄弱，且掌握不夠牢固、易遺忘，抽象思維、邏輯思維能力不強(qiáng)，注意力易分散，針對(duì)這樣的情況，采取的教學(xué)方法是：一、以動(dòng)畫(huà)等可視化的形象解釋原理、程序運(yùn)作，促進(jìn)理解，二、反復(fù)強(qiáng)化訓(xùn)練，鞏固編程技巧。

首先，來(lái)說(shuō)說(shuō)可視化教學(xué)。

人們通過(guò)視覺(jué)接收的信息量是最大的，大約占總信息量的70%～80%，人們常說(shuō)“一圖勝千字”，圖形是最直觀的語(yǔ)言，易讀、易懂、易記而且記憶長(zhǎng)久，在教學(xué)中可以用可視化的方式提高教學(xué)效果。單片機(jī)教學(xué)的可視化分為“知識(shí)可視化”與“思維可視化”?！秵纹瑱C(jī)應(yīng)用》課程中硬件系統(tǒng)的組成、原理不易理解，可以使用系統(tǒng)原理圖等來(lái)制作動(dòng)畫(huà)，比如，定時(shí)器的邏輯電路結(jié)構(gòu)圖中GATE位的賦值決定了開(kāi)關(guān)控制信號(hào)的來(lái)源（在邏輯電路圖中動(dòng)態(tài)給出開(kāi)關(guān)控制信號(hào)通過(guò)各門(mén)電路的計(jì)算過(guò)程）、C/的賦值決定了雙聯(lián)開(kāi)關(guān)的接通方向（開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)、接通內(nèi)部振蕩器電路或外部引腳）、M1M2的賦值決定了計(jì)數(shù)的容量（給出容量位數(shù)示意圖），綜合在一起決定了定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作狀態(tài)的設(shè)置。通過(guò)TMOD設(shè)置過(guò)程的可視化，讓學(xué)生加深印象，理解設(shè)置方法。教學(xué)中思維可視化則體現(xiàn)在綜合應(yīng)用和程序編寫(xiě)上。程序的運(yùn)行無(wú)論是用實(shí)際電路還是仿真軟件，只能看到最終的結(jié)果，中間的運(yùn)行過(guò)程是看不見(jiàn)摸不著的，學(xué)生編程時(shí)由于領(lǐng)悟不夠，經(jīng)常不是丟三落四就是干脆寫(xiě)錯(cuò)，為了能讓學(xué)生理解程序編寫(xiě)流程并記住關(guān)鍵的語(yǔ)句，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的教學(xué)探索，發(fā)現(xiàn)使用動(dòng)畫(huà)這種形式，能起到很好的助理解、助記憶的效果。比如，定時(shí)器的使用必須由方式設(shè)置、開(kāi)啟、賦初值、查詢（含溢出標(biāo)志處理）/中斷幾方面才能完成，通過(guò)動(dòng)畫(huà)，理解定時(shí)器使用的完整過(guò)程。另外，可以采用可視的交互式動(dòng)畫(huà)形式精講程序，讓眼睛“看到”程序指揮器件運(yùn)作和運(yùn)算過(guò)程，跟隨程序的運(yùn)行來(lái)理解程序。

然后，來(lái)看看五步強(qiáng)化教學(xué)法。

學(xué)習(xí)過(guò)程序編寫(xiě)的人都知道，程序編寫(xiě)的能力不是一蹴而就的，尤其職業(yè)學(xué)校的學(xué)生更做不到“無(wú)中生有”，所以根據(jù)高職學(xué)生的“慢熱、理解淺、易遺忘”特點(diǎn)總結(jié)出使用“讀、做、套、改、編”五個(gè)步驟，根據(jù)學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”來(lái)建立支架，將學(xué)生的智力從一個(gè)水平引導(dǎo)到更高的水平，從而達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。

第一步：讀——就是讀透典型程序

老師提供交互式解釋程序的動(dòng)畫(huà)，或制作成微課，供學(xué)生課前預(yù)習(xí)或上課時(shí)使用。通過(guò)動(dòng)畫(huà)分析、理解程序的運(yùn)行和達(dá)到的功能。例如“電子時(shí)鐘”項(xiàng)目中，使用查詢方式實(shí)現(xiàn)定時(shí)器的使用，對(duì)應(yīng)的語(yǔ)句有“TMOD=0X01；”（使用T0方式1）、“TR0=1；”（開(kāi)啟）、“TH0=0X3c； TL0=0Xb0；”（機(jī)器主頻為12MHz時(shí)的初值）、“while（！TF0）；”（查詢方式）、“TF0=0； ”（查詢方式下清除標(biāo)志位）五段，學(xué)生通過(guò)看到定時(shí)器設(shè)置、開(kāi)啟時(shí)器件的動(dòng)作，知道：設(shè)置了合適的C/位，才能讓雙聯(lián)開(kāi)關(guān)接內(nèi)部振蕩器來(lái)定時(shí)；設(shè)置了合適的門(mén)控位并讓TR0=1，電路的開(kāi)關(guān)才能閉合，計(jì)數(shù)波才能進(jìn)入計(jì)數(shù)器；設(shè)置了合適的工作方式才能有合適的容器裝數(shù)據(jù)。因定時(shí)的不同就有不同的初值，時(shí)間到，容器會(huì)因裝滿而溢出，通過(guò)動(dòng)畫(huà)解釋為何要重裝初值，如何裝；溢出要如何才能被發(fā)現(xiàn)；進(jìn)入下一次的定時(shí)前，為何要去除標(biāo)志位。使用動(dòng)畫(huà)還能清楚地解釋諸如多重循環(huán)嵌套、數(shù)據(jù)如何交給數(shù)碼管去顯示等等。

第二步：做——看到實(shí)際效果

在理實(shí)一體教學(xué)中，學(xué)生使用實(shí)訓(xùn)設(shè)備，組裝硬件，進(jìn)行軟件調(diào)試，生成產(chǎn)品。這個(gè)環(huán)節(jié)旨在讓學(xué)生感受學(xué)以致用的樂(lè)趣，增長(zhǎng)興趣、增強(qiáng)自信。

第三步：套——依葫蘆畫(huà)瓢，強(qiáng)化理解程序

提出一個(gè)改動(dòng)不大的新任務(wù)，通過(guò)依葫蘆畫(huà)瓢的操作，加深、強(qiáng)化對(duì)典型程序的理解。比如把電子時(shí)鐘改成日歷（為降低難度，假設(shè)每月均為30天）。

第四步：改——加大變化幅度

比如，編寫(xiě)一個(gè)包裝生產(chǎn)線的計(jì)數(shù)程序，要求能顯示出產(chǎn)品已裝箱的箱數(shù)和在裝箱內(nèi)的產(chǎn)品個(gè)數(shù)。

第五步：編——進(jìn)一步大變化幅度

比如，制作一個(gè)精確到0.01秒的電子秒表，并用一個(gè)按鍵來(lái)控制秒表的開(kāi)啟、停止和清零。這必然要進(jìn)行初值的重新計(jì)算、循環(huán)關(guān)系的重新確立、數(shù)碼管顯示數(shù)字位置的調(diào)整，以及按鍵的使用。

在以上的五步中，需要精心設(shè)計(jì)學(xué)生的操作內(nèi)容，由簡(jiǎn)到難，循序漸進(jìn)，通過(guò)螺旋式上升的編程訓(xùn)練，讓學(xué)生反復(fù)使用時(shí)鐘程序的框架，通過(guò)多次改動(dòng)，邊改邊做，徹底理解程序、掌握編寫(xiě)技巧。

在《單片機(jī)應(yīng)用》教學(xué)中采用可視化教學(xué)后，將看不見(jiàn)摸不著工作原理、器件動(dòng)作、軟件流程變成可見(jiàn)的畫(huà)面，將程序的運(yùn)行由虛變實(shí)，脫離空洞的說(shuō)教；采用五步強(qiáng)化編程訓(xùn)練，編制多重子任務(wù)，通過(guò)讀、做、套、改、編，使學(xué)生掌握程序編寫(xiě)；采用信息化教學(xué)，使用交互式資源，為學(xué)生搭建腳手架，突破難點(diǎn)，倡導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

通過(guò)一系列教學(xué)手段的使用，基本上能突破教學(xué)上兩大難點(diǎn)，增強(qiáng)學(xué)生的求知欲，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，提高課堂教學(xué)效率，達(dá)到較好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)

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