孫燕琴

摘 要:單片機(jī)是許多電子類(lèi)工科學(xué)生必修的一門(mén)課程,但是,學(xué)生普遍感到該課程難學(xué)。本文闡述了一種新的教學(xué)方法,以任務(wù)為教學(xué)單元,打破原有界限,不管硬件結(jié)構(gòu)、指令、編程的先后順序,將各部分知識(shí)分解成一個(gè)個(gè)知識(shí)點(diǎn)。為了完成一個(gè)任務(wù)抽取每個(gè)部分的不同知識(shí)點(diǎn),加以組合,由淺入深地引導(dǎo)學(xué)生,使他們的知識(shí)逐漸完善,能力逐漸提高,當(dāng)所有任務(wù)完成時(shí),已具有初步開(kāi)發(fā)能力。

一、引言

20世紀(jì)80年代以來(lái),單片機(jī)發(fā)展迅速,由于單片機(jī)具有體積小、可靠性高和價(jià)格便宜等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn),現(xiàn)已成為工廠自動(dòng)化和各控制領(lǐng)域的支柱產(chǎn)業(yè)之一。因此,職業(yè)技術(shù)學(xué)校作為以專(zhuān)門(mén)培養(yǎng)全面發(fā)展的且掌握一門(mén)專(zhuān)業(yè)技術(shù)為目的的技術(shù)型人才的搖籃,在學(xué)校開(kāi)設(shè)的自動(dòng)化、機(jī)電一體化、數(shù)控等專(zhuān)業(yè)中,單片機(jī)課程無(wú)疑是一門(mén)既基礎(chǔ)又重要的學(xué)科。然而,目前單片機(jī)教學(xué)的發(fā)展緩慢,現(xiàn)狀令人擔(dān)憂(yōu)。因此,本文結(jié)合在教學(xué)過(guò)程中的實(shí)際例子,闡述了一種以任務(wù)為教學(xué)單元的新的教學(xué)方法。

二、教學(xué)中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題

在教學(xué)過(guò)程中,學(xué)生普遍反映該課程難學(xué),部分學(xué)生在課程過(guò)半后還沒(méi)有入門(mén),究其原因,歸納如下:

1.先修課程基礎(chǔ)薄弱

單片機(jī)是一門(mén)涉及硬、軟件技術(shù)的綜合性很強(qiáng)的學(xué)科,除了需要具備良好的單片機(jī)專(zhuān)業(yè)知識(shí)外,它還要求學(xué)生必須具備數(shù)字電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)組成原理以及模擬電子技術(shù)等方面的基礎(chǔ)知識(shí)。根據(jù)這一情況,開(kāi)設(shè)單片機(jī)之前應(yīng)先將數(shù)字電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)組成原理和模擬電子技術(shù)等相關(guān)課程進(jìn)行開(kāi)設(shè)。讓學(xué)生有了相關(guān)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)作為鋪墊,在以后學(xué)習(xí)單片機(jī)原理這門(mén)學(xué)科時(shí)就會(huì)很快掌握簡(jiǎn)單的計(jì)算和原理問(wèn)題。還沒(méi)見(jiàn)過(guò)電容、電阻,就要求學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī),這種在基礎(chǔ)較為薄弱的情況下,迫使學(xué)生理解,會(huì)適得其反。

2.傳統(tǒng)教學(xué)步驟的缺陷

傳統(tǒng)的單片機(jī)教學(xué),均是以單片機(jī)的結(jié)構(gòu)為主線,先講單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu),然后是指令、軟件編程、單片機(jī)系統(tǒng)的擴(kuò)展和各種外圍器件的應(yīng)用,最后再講一些實(shí)例。此種教學(xué)方法過(guò)于死板,模式單一,不利于學(xué)生的個(gè)性發(fā)展。因而,學(xué)生普遍感到難學(xué)。一個(gè)從未接觸過(guò)計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu),甚至數(shù)字電路也是剛剛接觸的學(xué)生,要理解單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu),這實(shí)在不是個(gè)容易的事。于是糊里糊涂地學(xué)完了第一部分,第二部分一開(kāi)始就是尋址方式,更抽象,好多人直到學(xué)完單片機(jī)還不能理解尋址方式究竟是什么意思,然后是指令,111條指令,全部要記住,讓人望而生畏。第三部分是編程,如果說(shuō)前面的東西不能理解,還能靠記憶來(lái)獲得知識(shí)的話(huà),這部分就純是理解和掌握了。往往有的學(xué)生在課堂上對(duì)單片機(jī)每個(gè)單獨(dú)的知識(shí)點(diǎn)掌握得很好,一旦要設(shè)計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)時(shí)就一頭霧水,更不必說(shuō)編程技巧了。

3.輕視實(shí)踐課程

單片機(jī)基礎(chǔ)實(shí)際上是一門(mén)理論和實(shí)踐相結(jié)合的課程,然而很多教師在教學(xué)過(guò)程中,多講理論,卻輕視實(shí)踐,最后考核也是以理論考核的形式來(lái)進(jìn)行,束縛了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)造性能力。許多學(xué)生也反映在課堂上老師講的能聽(tīng)懂,但是要在實(shí)驗(yàn)室里編寫(xiě)一個(gè)程序卻無(wú)從下手,從而放棄了實(shí)踐機(jī)會(huì)。導(dǎo)致學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解只停留在表層概念,無(wú)法真正應(yīng)用。

三、課堂教學(xué)采取的相應(yīng)措施

1.激發(fā)興趣,注重理論聯(lián)系實(shí)際

從實(shí)用性角度出發(fā),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,排除學(xué)習(xí)單片機(jī)無(wú)用的顧慮。單片機(jī)教材中的內(nèi)容理論性強(qiáng),結(jié)構(gòu)、指令、編程等知識(shí)的羅列讓學(xué)生不清楚該課程有何用途,在學(xué)習(xí)中表現(xiàn)出抵觸情緒,因此在教學(xué)過(guò)程中,多舉例聯(lián)系實(shí)際,可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

例如,在學(xué)習(xí)單片機(jī)概述的過(guò)程中,我們往往籠統(tǒng)的介紹微機(jī)的發(fā)展,單片機(jī)的發(fā)展,單片機(jī)的用途等等,條條杠杠讓人厭煩。其實(shí)我們可以這樣來(lái)介紹:

(1)單片機(jī)就是將CPU、RAM、ROM、輸入/輸出設(shè)備做到一塊集成電路芯片中了,所以就稱(chēng)為單片(單芯片)機(jī)。2.PC中的CPU一塊就要賣(mài)幾千塊錢(qián),這么多東西做在一起,還不得買(mǎi)個(gè)天價(jià)!再說(shuō)這塊芯片也得非常大了。其實(shí)單片機(jī)價(jià)格并不高,從幾元人民幣到幾十元人民幣,體積也不大,一般用40腳封裝,當(dāng)然功能多一些的單片機(jī)也有引腳比較多的,如68引腳,功能少的只有10多個(gè)或20多個(gè)引腳,有的甚至只有8只引腳。為什么會(huì)這樣呢?功能有強(qiáng)弱,打個(gè)比方,市場(chǎng)上面有的組合音響一套才賣(mài)幾百塊錢(qián),可是有的一臺(tái)功放機(jī)就要賣(mài)好幾千。

(2)另外這種芯片的生產(chǎn)量很大,技術(shù)也很成熟,51系列的單片機(jī)已經(jīng)做了十幾年,所以?xún)r(jià)格就低了。

(3)既然如此,單片機(jī)的功能肯定不強(qiáng),干嗎要學(xué)它呢?話(huà)不能這樣說(shuō),實(shí)際工作中并不是任何需要計(jì)算機(jī)的場(chǎng)合都要求計(jì)算機(jī)有很高的性能,一個(gè)控制電冰箱溫度的計(jì)算機(jī)難道要用PIII?應(yīng)用的關(guān)鍵是看是否夠用,是否有很好的性能價(jià)格比。所以8051出來(lái)十多年,依然沒(méi)有被淘汰,還在不斷的發(fā)展中。

這樣一來(lái),學(xué)生不但對(duì)單片機(jī)有了初步的概念,而且對(duì)他的使用場(chǎng)合也知道了一些,就會(huì)產(chǎn)生這樣的想法:原來(lái)我們生活當(dāng)中也能接觸到單片機(jī)啊,原來(lái)單片機(jī)也不貴啊,我學(xué)了這個(gè)課能不能也做一個(gè)單片機(jī)用用啊……從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)方法

在講述知識(shí)時(shí),以任務(wù)為教學(xué)單元,打破原有界限,不管硬件結(jié)構(gòu)、指令、編程的先后順序,將各部分知識(shí)分解成一個(gè)個(gè)知識(shí)點(diǎn)。為了完成一個(gè)任務(wù)抽取每個(gè)部分的不同知識(shí)點(diǎn),加以組合,完成第一個(gè)任務(wù)就能清楚單片機(jī)的開(kāi)發(fā)過(guò)程,完成第二、三個(gè)任務(wù),就能自己模仿性地編出自己的程序,使得學(xué)習(xí)過(guò)程是一個(gè)不斷成功地完成任務(wù)的過(guò)程。當(dāng)所有任務(wù)全部完成,知識(shí)點(diǎn)就全學(xué)完了。即便只完成部分任務(wù),也可以去做一些程序了——事實(shí)上并沒(méi)有必要學(xué)完全部知識(shí)才可以去做開(kāi)發(fā)的。任務(wù)教學(xué)的過(guò)程與實(shí)驗(yàn)緊密結(jié)合,可以把每一個(gè)任務(wù)看作是一個(gè)實(shí)驗(yàn),通過(guò)實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐來(lái)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,在老師的指導(dǎo)下、書(shū)本的理論及自己的探索總結(jié)下解決問(wèn)題,從而獲得知識(shí)和能力。實(shí)驗(yàn)的目的就絕非簡(jiǎn)單的驗(yàn)證,而是學(xué)生發(fā)現(xiàn)、獲得知識(shí)的重要組成部分。

例如,在介紹單片機(jī)外部結(jié)構(gòu)時(shí),常用方法就是拿出一塊單片機(jī)芯片(或者示意圖),說(shuō)說(shuō)它有多少個(gè)引腳,每個(gè)引腳的作用,能連接什么部件等,這樣學(xué)生是聽(tīng)到完忘到完。在這里,我們可以提出一個(gè)任務(wù),要用單片機(jī)點(diǎn)亮一只發(fā)光二極管LED。要完成這個(gè)任務(wù),我們要做三件事:(1)給單片機(jī)連線,使它工作。(2)接上發(fā)光二極管LED。(3)發(fā)出命令,點(diǎn)亮二極管。在給單片機(jī)連線和連接發(fā)光二極管的過(guò)程中,我們了解了單片機(jī)的外部結(jié)構(gòu)和一些引腳的功能,在點(diǎn)亮二極管的過(guò)程中,我們知道了指令的作用。這樣一個(gè)任務(wù),將前后的一些知識(shí)點(diǎn)結(jié)合在一起,顯得直觀易懂,學(xué)生也很快能掌握怎么去點(diǎn)亮一個(gè)發(fā)光二極管,在實(shí)踐課中立即就可以檢驗(yàn)自己對(duì)知識(shí)的掌握程度。

四、實(shí)踐教學(xué)采取的相應(yīng)措施

單片機(jī)課程實(shí)際上是一門(mén)對(duì)實(shí)踐要求很強(qiáng)的課程,要想深入了解單片機(jī)的編程,直至單片機(jī)的開(kāi)發(fā),都離不開(kāi)實(shí)踐。只有這樣,才能提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力,才能實(shí)現(xiàn)把學(xué)生培養(yǎng)成動(dòng)手和理論相結(jié)合的技術(shù)型人才。

單片機(jī)課程實(shí)踐教學(xué)包括兩方面:一是與課程同步的上機(jī)實(shí)驗(yàn);二是課程結(jié)束后的課程設(shè)計(jì)?？稍O(shè)置驗(yàn)證型、設(shè)計(jì)型和綜合型三個(gè)層次的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,分別在課程實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)中完成。驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)與單片機(jī)的各個(gè)理論知識(shí)點(diǎn)對(duì)應(yīng),培養(yǎng)學(xué)生對(duì)單片機(jī)的理解,消除學(xué)生對(duì)單片機(jī)的神秘感。設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)在驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行,培養(yǎng)學(xué)生的單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路,設(shè)計(jì)方法及程序的編寫(xiě)。綜合型實(shí)驗(yàn)強(qiáng)調(diào)單片機(jī)系統(tǒng)與相關(guān)電子技術(shù)的結(jié)合,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。實(shí)驗(yàn)步步深入,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)。在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中,兩者缺一不可,相輔相成,通過(guò)這兩方面循序漸進(jìn)的訓(xùn)練,可以使學(xué)生掌握更多的編程技巧和方法,真正幫助學(xué)生提高分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

由于單片機(jī)是一門(mén)實(shí)用技術(shù)課程,因此單片機(jī)課程教學(xué)內(nèi)容必須符合當(dāng)前單片機(jī)的發(fā)展潮流,所使用的實(shí)驗(yàn)設(shè)備必須與教學(xué)內(nèi)容配套。

五、結(jié)束語(yǔ)

總之,在教材、教學(xué)過(guò)程的安排上不能不考慮學(xué)生的接受能力。我們?cè)诮虒W(xué)和學(xué)習(xí)的過(guò)程中,都應(yīng)該摒棄教材的限制,做到以人的認(rèn)知規(guī)律為主線,而不是以課程結(jié)構(gòu)為主線。當(dāng)完成第一個(gè)任務(wù)即可進(jìn)行單片機(jī)的初步應(yīng)用嘗試,不必學(xué)完單片機(jī)的全部知識(shí)體系。隨著任務(wù)的逐漸進(jìn)行,知識(shí)逐漸完善,能力逐漸提高,所有任務(wù)完成時(shí),已具有初步開(kāi)發(fā)能力。

參考文獻(xiàn):

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2.金杰.單片機(jī)應(yīng)用基本功.人民郵電出版社,2009

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作者單位:江蘇省宜興技師學(xué)院