魏強(qiáng)

摘要：?jiǎn)纹瑱C(jī)應(yīng)用課程是電子類專業(yè)智能化控制發(fā)展方向的核心課程。它集軟件、硬件于一體，能夠?qū)崿F(xiàn)智能化控制，應(yīng)用非常廣泛。單片機(jī)應(yīng)用涉及眾多領(lǐng)域知識(shí)，在教學(xué)環(huán)節(jié)普遍存在老師難教、學(xué)生難學(xué)現(xiàn)象，教學(xué)效果不盡如人意。各個(gè)學(xué)校都在不斷探索更好的教學(xué)方法、教學(xué)手段。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī);機(jī)器人;學(xué)中做;做中學(xué)

目前單片機(jī)的應(yīng)用已滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，凡是智能化產(chǎn)品都有單片機(jī)的影子。智能電子產(chǎn)品日新月異，單片機(jī)的應(yīng)用日趨廣泛。單片機(jī)的應(yīng)用技術(shù)和編程技術(shù)，是電子專業(yè)學(xué)生必須掌握的高級(jí)技能。隨著社會(huì)的發(fā)展，掌握單片機(jī)應(yīng)用技能的從業(yè)人員將更為搶手。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用是社會(huì)發(fā)展的必然需求。掌握單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)，是電子類學(xué)生夢(mèng)寐以求的愿望。

一、單片機(jī)教學(xué)現(xiàn)狀

1.師資問(wèn)題。

目前很多中職學(xué)校都開設(shè)了單片機(jī)課程，但教學(xué)水平普遍不高，教學(xué)效果普遍不好。主要原因是單片機(jī)應(yīng)用需要較高的專業(yè)知識(shí)和素質(zhì)，需要?jiǎng)邮謱?shí)踐實(shí)際操作。在諸多問(wèn)題中師資自身能力不足，教學(xué)水平不高是最重要的問(wèn)題。在中職學(xué)校，單片機(jī)課程任課教師大都半路出家，精通電路的未必熟悉編程，熟悉編程的一般不會(huì)電路，既精通電路又熟悉編程的可謂鳳毛麟角。大家基本上都是摸著石頭過(guò)河，邊教邊學(xué)。師資問(wèn)題直接影響教學(xué)效果。

2.學(xué)生問(wèn)題。

影響教學(xué)效果的主要原因還有一個(gè)盡管實(shí)驗(yàn)設(shè)備先進(jìn)卻無(wú)法精教透講。但我認(rèn)為我們要面對(duì)現(xiàn)實(shí)：學(xué)生選擇我們，而我們是無(wú)法選擇學(xué)生的。教學(xué)效果低下，歸根結(jié)底癥結(jié)還是在教師，是教師的教學(xué)能力和教學(xué)水平存在問(wèn)題。一方面是學(xué)生問(wèn)題：現(xiàn)在的中職學(xué)生，在專業(yè)知識(shí)、學(xué)習(xí)欲望、理解能力、邏輯思維等方面比較薄弱。

3.教材問(wèn)題。

當(dāng)前的單片機(jī)應(yīng)用教材普遍將理論知識(shí)安排為先單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，再程序設(shè)計(jì)指令及設(shè)計(jì)方法，最后外部擴(kuò)展技術(shù)，清晰完整，但是內(nèi)容偏重理論，選例缺乏應(yīng)用性，不能邊學(xué)邊用，以致學(xué)生學(xué)了后面忘了前面，學(xué)完了也不知道單片機(jī)到底是什么，實(shí)際用到哪里，最終對(duì)單片機(jī)學(xué)習(xí)失去興趣，產(chǎn)生厭煩甚至恐懼。

4.教學(xué)方式方法問(wèn)題。

傳統(tǒng)單片機(jī)的教學(xué)手段以講授為主，缺乏生動(dòng)、直觀的一些輔助手段，這樣便使學(xué)生覺得學(xué)習(xí)單片機(jī)枯燥乏味，沒有現(xiàn)實(shí)意義，缺乏興趣，嚴(yán)重影響了教學(xué)效果。

5.教學(xué)設(shè)備問(wèn)題。

當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)大多以單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，功能齊全，電路復(fù)雜。所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)也多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，實(shí)踐教學(xué)形式單一、與實(shí)際應(yīng)用產(chǎn)品聯(lián)系不緊密。導(dǎo)致學(xué)生過(guò)度追求實(shí)驗(yàn)結(jié)果，而忽略了硬件設(shè)計(jì)、軟件調(diào)試等過(guò)程。而單片機(jī)課程設(shè)計(jì)的選題也沒有緊密聯(lián)系市場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用，單片機(jī)的應(yīng)用能力、開發(fā)技巧、產(chǎn)品創(chuàng)新能力都沒能得到很好地鍛煉。

目前單片機(jī)教學(xué)存在著許多不足之處，教學(xué)效果不盡如人意。為了保證教學(xué)質(zhì)量，讓學(xué)生學(xué)有所成，除了提高教師自身教學(xué)水平，還必須改革傳統(tǒng)的教學(xué)方法，選擇生動(dòng)有趣的實(shí)驗(yàn)器材，增加學(xué)生的動(dòng)手機(jī)會(huì)，想方設(shè)法激發(fā)學(xué)生興趣。

二、基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的單片機(jī)教學(xué)實(shí)踐

本人根據(jù)單片機(jī)的工作原理，結(jié)合中職學(xué)生特點(diǎn)，思考和探索易學(xué)高效的單片機(jī)教學(xué)規(guī)律，提出了基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的單片機(jī)教學(xué)改革思路，并大膽進(jìn)行實(shí)踐，取得了比較好的效果。本人不敢獨(dú)享，將教學(xué)過(guò)程進(jìn)行整理，期予同行分享借鑒。

1.組裝機(jī)器人

我們放棄了單調(diào)枯燥，功能復(fù)雜的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱，另辟蹊徑，選擇能走能動(dòng)，具有一定判斷功能的小車機(jī)器人，讓學(xué)生看到一個(gè)活靈活現(xiàn)的單片機(jī)控制的電子產(chǎn)品，吸引學(xué)生的眼球，激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣。從小車機(jī)器人的組裝到實(shí)現(xiàn)控制的工作過(guò)程，我們按以下幾個(gè)項(xiàng)目來(lái)進(jìn)行：

項(xiàng)目1：控制電路的裝配與調(diào)試

本項(xiàng)目包括元件識(shí)別、選擇，焊接、裝配及調(diào)試等，完成控制電路板的裝配

項(xiàng)目2：小車機(jī)械機(jī)構(gòu)的組裝和調(diào)試

本項(xiàng)目搭建小車機(jī)器人架子，包括選取零件、安裝、調(diào)整、緊固等過(guò)程

項(xiàng)目3：小車機(jī)器人的總裝調(diào)試

本項(xiàng)目任務(wù)主要是將控制電路板、電池盒等安裝到機(jī)器人架子上，正確連接接插件連線，調(diào)整有關(guān)傳感器的方向、位置等

項(xiàng)目4：小車機(jī)器人感覺系統(tǒng)的安裝與調(diào)試

本項(xiàng)目主要傳感器的安裝、調(diào)整和測(cè)試，其完成質(zhì)量直接影響機(jī)器人性能。傳感器是機(jī)器人的感覺系統(tǒng)，是機(jī)器人非常重要的器官。本項(xiàng)目傳感器包括聽覺傳感器，紅外傳感器。

項(xiàng)目5：小車機(jī)器人顯示系統(tǒng)的安裝與調(diào)試

本項(xiàng)目顯示系統(tǒng)包括LED顯示和數(shù)碼管顯示，用于狀態(tài)顯示。單獨(dú)使用時(shí)LED可做流水燈顯示，數(shù)碼管可做數(shù)字顯示。

項(xiàng)目6：小車機(jī)器人遙控系統(tǒng)的安裝與調(diào)試

本項(xiàng)目包括主控板上的遙控接收系統(tǒng)和使用者手中的遙控器。

項(xiàng)目7：小車機(jī)器人運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的控制與調(diào)整

本項(xiàng)目包括電機(jī)、車輪、減速箱等的安裝和調(diào)整

項(xiàng)目8：程序編寫

本項(xiàng)目將為機(jī)器人編寫控制運(yùn)行程序，屬于軟件部分。程序是機(jī)器人的靈魂，程序編寫是否完善直接影響機(jī)器人的運(yùn)行質(zhì)量

項(xiàng)目9：整體運(yùn)行與調(diào)試

本項(xiàng)目通過(guò)編寫相應(yīng)程序可以實(shí)現(xiàn)黑線尋跡、白線尋跡、避障、轉(zhuǎn)彎、后退、停止、報(bào)警、顯示等功能。通過(guò)運(yùn)行不斷修改程序，調(diào)整零部件安裝位置，使之不斷完善。

基于以上9個(gè)項(xiàng)目的教學(xué)，學(xué)生不僅能學(xué)到單片機(jī)應(yīng)用及常用的傳感器知識(shí)，還能熟悉一個(gè)產(chǎn)品的研發(fā)過(guò)程，并將所學(xué)知識(shí)構(gòu)成了一個(gè)完整的系統(tǒng)。在機(jī)器人身上，機(jī)械和電子，軟件和硬件得到完美和諧的統(tǒng)一。

2.學(xué)生在學(xué)中做，在做中學(xué)

我們讓學(xué)生自己焊接裝配線路板，組裝機(jī)器人，認(rèn)識(shí)傳感器，了解機(jī)器人的運(yùn)行過(guò)程，包括電機(jī)的運(yùn)行、感覺系統(tǒng)的構(gòu)成和控制、單片機(jī)判斷和控制、控制程序的編寫和調(diào)試等等;讓學(xué)生通過(guò)改變程序，實(shí)現(xiàn)黑線尋跡、白線尋跡、避障、轉(zhuǎn)彎、后退、停止、報(bào)警、顯示等功能。寓樂(lè)于做，做中寓樂(lè)，實(shí)際教學(xué)效果超出預(yù)期，這是一般單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱達(dá)不到的。

以上是我們基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的單片機(jī)教學(xué)改革的探索與實(shí)踐，對(duì)提高單片機(jī)教學(xué)質(zhì)量做了新的嘗試，尚需不斷完善、不斷創(chuàng)新。我們組裝機(jī)器人小車，機(jī)電結(jié)合，動(dòng)靜結(jié)合，同時(shí)引入傳感器，具備一定智能化判斷及控制功能。從實(shí)際教學(xué)效果來(lái)看，我們認(rèn)為機(jī)器人是學(xué)習(xí)單片機(jī)非常理想的教學(xué)設(shè)備。讓學(xué)生在學(xué)中做，在做中學(xué)，以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)，使得單片機(jī)不再難教難學(xué)，枯燥乏味，而是易學(xué)易懂，充滿樂(lè)趣。