姚宏

[關(guān) 鍵 詞] 單片機(jī)；課程；教學(xué)；教具

[中圖分類號] TN873 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號] 2096-0603（2016）03-0050-01

單片機(jī)在各大專院校中都被列為電子信息控制類專業(yè)的核心重點課，但由于其內(nèi)容涉及面廣、講解抽象不易理解，學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的興趣不濃厚，效果不理想。通過多年在教與學(xué)中摸索發(fā)現(xiàn)大家普遍認(rèn)為該課程很有用，開課初期有很高的學(xué)習(xí)興趣，但隨著內(nèi)容的展開，不能理解的知識點越來越多，就失去了學(xué)習(xí)的興趣，最終不能達(dá)到理想的教學(xué)效果。本文計劃提出一種制作教學(xué)教具的開發(fā)方法，將抽象的知識點以直觀的模型顯示在學(xué)生面前，讓學(xué)生學(xué)習(xí)的時候少走彎路，盡快找到學(xué)習(xí)單片機(jī)的方法。

學(xué)生學(xué)習(xí)的瓶頸主要表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）該課程內(nèi)容涵蓋硬件接口和軟件程序的緊密結(jié)合，無法做到軟硬銜接；（2）匯編語言作為計算機(jī)的底層語言邏輯性太強(qiáng)，理解抽象；（3）數(shù)據(jù)身份多樣性，同樣的數(shù)據(jù)既可以表示地址單元又可以表示數(shù)值，理解時容易混淆；（4）單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，存儲器種類繁多，理解模糊；（5）課程中大量使用十進(jìn)制數(shù)、二進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)，學(xué)習(xí)時容易迷失于數(shù)字之中。

針對以上問題，現(xiàn)計劃開發(fā)出實用的教具模型，這種模型教具不只局限于實體模型，還包括一些有針對性的多媒體視頻資源，具體內(nèi)容如下：

一、結(jié)合現(xiàn)有的實驗資源，挖掘?qū)嶒炘O(shè)備的使用潛力，根據(jù)市場需求選擇合理的項目，通過實驗實現(xiàn)，并將實現(xiàn)過程制作成多媒體視頻資源

實驗設(shè)備種類很多，此次選擇了YL-39開發(fā)學(xué)習(xí)板，這是最小的單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)，在該學(xué)習(xí)板上有4位數(shù)碼管顯示模塊、二極管跑馬燈模塊、紅外發(fā)射模塊、蜂鳴器模塊、獨立按鍵模塊構(gòu)成，這幾個模塊代表了單片機(jī)應(yīng)用非常廣泛的幾個領(lǐng)域，由于一些更廣更復(fù)雜的應(yīng)用不適用于初學(xué)者，所以并未制作，此外通過教學(xué)反饋來看，選取最小系統(tǒng)LY-39學(xué)習(xí)板完全適合初學(xué)者日常教學(xué)?，F(xiàn)總結(jié)出十個視頻錄制項目：

（1）端口的讀寫功能實現(xiàn)；（2）單燈閃爍功能實現(xiàn)；（3）四開控四燈功能實現(xiàn)；（4）流水燈功能的實現(xiàn)，流水燈是單片機(jī)最典型的應(yīng)用功能，效果直觀，多變適合學(xué)生舉一反三；（5）循環(huán)彩燈功能的實現(xiàn)；（6）數(shù)碼管顯示數(shù)字功能的實現(xiàn)；（7）數(shù)碼管配合按鍵實現(xiàn)加1和減1運(yùn)算，并顯示運(yùn)算結(jié)果；（8）兩位數(shù)碼管顯示計數(shù)器；（9）“嘀嘀”報警功能的實現(xiàn)；（10）矩陣鍵盤識別功能的實現(xiàn)。

二、結(jié)合人才培養(yǎng)方案及教學(xué)內(nèi)容要求，整理出需要通過實體輔助工具展示的知識點，找到合適的方式將其實體化，做出成品

此環(huán)節(jié)耗費的時間非常長，小組成員多次開會探討，經(jīng)歷了知識點選取、知識點建模、材料選取、可行性方案分析、整體設(shè)計等幾個環(huán)節(jié)。

知識點選取環(huán)節(jié)：單片機(jī)課程的知識點很多，但不是所有知識點都適合做出實物模型，知識點的選取尤為重要，通過反復(fù)探討，初步?jīng)Q定將單片機(jī)數(shù)據(jù)存儲器RAM及程序存儲器ROM的存儲單元、堆棧與彈棧、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)交換等幾個知識點做出實物模型。

知識點建模：通過反復(fù)探討和實驗，制定出兩套模型方案，一種是抽拉式，即數(shù)據(jù)以整字節(jié)為一個單位從底座左側(cè)抽拉，另一種是即插式，即數(shù)據(jù)以bit為一個單位從上側(cè)插入底座。

材料選取：初步方案是選用廉價的厚硬紙盒作為模型制作的材料，但做出來的視覺效果不好，后改用硬紙板做出第二代模型，效果也不理想，最后通過反復(fù)試驗，和去廣告公司實地考察，最終選擇PVC為主材料做出第三代模型，做出來的成品清晰、操作簡單、牢固不易損壞。制作即插式模型時，為了效果更好，在模型中大膽地使用了磁片元素，制作出磁片吸附式模型，即將底座插槽內(nèi)加入磁鐵，然后將表示“bit”的每位數(shù)據(jù)做成帶磁片的小模塊，然后吸附在底座插槽上，在教學(xué)過程中，如果需要修改“位數(shù)據(jù)”時，只要把需要修改的“位”數(shù)據(jù)進(jìn)行替換即可，方便直觀，開發(fā)出的模型已經(jīng)用于日常教學(xué)中，學(xué)生反映直觀、易懂，加深學(xué)生對“字節(jié)”和“位”概念的理解。

開發(fā)出的單片機(jī)課程教學(xué)教具已經(jīng)用于日常教學(xué)，由于教具的多樣性，學(xué)生總能保持很濃厚的興趣，課堂氣氛活躍。在講解單片機(jī)的硬件構(gòu)成，數(shù)據(jù)存儲器RAM及程序存儲器ROM的存儲單元、堆棧與彈棧、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)交換、尋址方式、特殊功能寄存器等幾個知識點時，實體模型可以直觀地展示出知識點的核心問題，學(xué)生可以較清晰地理解知識點。存在的問題是：實物模型內(nèi)容還需要進(jìn)一步擴(kuò)充和完善，目前制作的實物模型內(nèi)容太少，還有更多知識點需要繼續(xù)挖掘；視頻制作的粗糙，還需要對錄制的視頻進(jìn)行后期制作，配上語音講解和字幕效果會更好。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊風(fēng)開，王彬，李軍.電氣類DSP實驗教學(xué)內(nèi)容設(shè)計及實驗裝置研制[J].實驗室研究與探索，2008.

[2]郭天祥.概念51單片機(jī)C語言教程：入門、提高、開發(fā)、拓展全攻略[M].北京：電子工業(yè)出版社，2010.

[3]朱清慧.Proteus教程：電子線路設(shè)計、制版與仿真[M].北京：清華大學(xué)出版社，2012.