實(shí)例驅(qū)動(dòng)法在單片機(jī)課程教學(xué)中的應(yīng)用

李加旺

[摘要]單片機(jī)課程是一門學(xué)生普遍感到比較難學(xué)的課程，在教學(xué)中采用實(shí)例驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，可提高學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)課程的興趣，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性。本文闡述了在單片機(jī)課程教學(xué)中采用實(shí)例驅(qū)動(dòng)教學(xué)法的教學(xué)過程、教學(xué)實(shí)例的設(shè)計(jì)及在教學(xué)中要注意的事項(xiàng)。

[關(guān)鍵詞]單片機(jī)實(shí)例教學(xué)自主學(xué)習(xí)

單片機(jī)課程是電子電氣類專業(yè)和機(jī)電類專業(yè)必修的專業(yè)課。學(xué)習(xí)該課程既要掌握單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)知識(shí)，還要掌握軟件知識(shí)，而硬件知識(shí)和軟件知識(shí)又密切聯(lián)系，往往讓學(xué)生不知從何學(xué)起。目前的單片機(jī)教材編寫基本是以單片機(jī)的結(jié)構(gòu)為主線，順序是：單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)→各指令功能→編程基礎(chǔ)知識(shí)→單片機(jī)系統(tǒng)的擴(kuò)展方法和各種外圍器件的應(yīng)用→列舉數(shù)個(gè)應(yīng)用實(shí)例。若按此順序教學(xué)。學(xué)生入門很困難，對(duì)學(xué)科很難產(chǎn)生興趣，難以取得好的教學(xué)效果。

實(shí)例驅(qū)動(dòng)教學(xué)是指將課程內(nèi)容重新整合，以實(shí)例構(gòu)成認(rèn)知單元，以若干個(gè)典型的、有實(shí)用價(jià)值的、學(xué)生感興趣的實(shí)例為引導(dǎo)，在教師的組織、指導(dǎo)、幫助下，以理解實(shí)例的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、工作原理為驅(qū)動(dòng)力，學(xué)生通過自主探索和互動(dòng)學(xué)習(xí)，掌握每個(gè)實(shí)例所涉及的知識(shí)，逐步深入并掌握課程主要內(nèi)容的教學(xué)方法。整個(gè)教學(xué)過程以實(shí)例為主線，學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)。實(shí)踐證明在單片機(jī)課程教學(xué)中，采用此教學(xué)方法，有利于培養(yǎng)學(xué)生對(duì)學(xué)科的興趣，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，大部分學(xué)生可在較短的時(shí)間內(nèi)基本掌握課程的基本知識(shí)，有部分學(xué)生能設(shè)計(jì)出有實(shí)用價(jià)值的應(yīng)用電路，掌握一技之長，畢業(yè)后走上了單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的工作崗位。

一、教學(xué)過程

教師根據(jù)課程內(nèi)容要求，合理地設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)實(shí)例，讓學(xué)生通過自身的操作、探索、討論、總結(jié)，掌握實(shí)例中所蘊(yùn)涵的知識(shí)與技能，使他們?cè)谧鲋袑W(xué)，學(xué)中做。為培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教師在教學(xué)中要營造自主學(xué)習(xí)的氣氛，不斷組織、引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)和探索。隨著學(xué)習(xí)的進(jìn)行，學(xué)生由開始機(jī)械地照搬、模仿，最后變成自己獨(dú)立設(shè)計(jì)和創(chuàng)作。在整個(gè)教學(xué)中，學(xué)生通過自己的主動(dòng)學(xué)習(xí)和探索來構(gòu)建知識(shí)，教師是教學(xué)進(jìn)程的組織者、指導(dǎo)者和幫助者，起組織、引導(dǎo)、幫助、促進(jìn)、控制、咨詢的作用。其教學(xué)過程如圖1所示：

二、實(shí)例設(shè)計(jì)要考慮“五性”

在教學(xué)中，實(shí)例是教學(xué)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的依托，教師要縱觀整個(gè)課程的教學(xué)內(nèi)容，通過對(duì)課程內(nèi)容的優(yōu)化、整合，統(tǒng)籌安排教學(xué)內(nèi)容，把教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目的融入一個(gè)個(gè)實(shí)例中，實(shí)例設(shè)計(jì)要考慮以下五個(gè)方面：

第一，考慮基本性。實(shí)例內(nèi)容應(yīng)包含最基本的知識(shí)，即基本概念、基本原理、基本規(guī)律、基本技能等。

第二，考慮連貫性。實(shí)例應(yīng)由淺入深，注重分散重點(diǎn)及難點(diǎn)、難易程度、知識(shí)的含量、前后內(nèi)容的聯(lián)系等，還要從學(xué)生的實(shí)際出發(fā)，充分考慮學(xué)生已有的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)及動(dòng)手能力。

第三，考慮典型性。實(shí)例能引起學(xué)生聯(lián)想和類比，易于舉一反三、觸類旁通。

第四，考慮趣味性和實(shí)用性。實(shí)例可采用日常生活中常見到的、實(shí)用性較強(qiáng)的商品，了解這些商品的工作原理對(duì)學(xué)生有著極大的吸引力，易于激發(fā)學(xué)生的興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性。

第五，考慮可探究性。實(shí)例設(shè)計(jì)要注意留給學(xué)生一定的獨(dú)立探索和自我開拓的空間，以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)用探索的學(xué)習(xí)方法去獲取知識(shí)和技能，掌握學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)及專業(yè)技能的方式方法。

三、實(shí)例的“三種類型”

通過對(duì)單片機(jī)課程內(nèi)容的分類、合并、整合，課程所用的實(shí)例可分為三大類型。

(一)基本型實(shí)例

基本型實(shí)例使學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容有基本了解，主要是掌握單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)、功能、特點(diǎn)。了解存儲(chǔ)器組織，各指令的功能，程序的輸入、修改、運(yùn)行等方面知識(shí)。熟悉順序、分支、循環(huán)、子程序的程序設(shè)計(jì)方法。常用實(shí)例有數(shù)組拷貝、乘法除法運(yùn)算、數(shù)據(jù)排序、單燈閃爍電路、鍵控?zé)袅岭娐?、程序延時(shí)式彩燈電路、交通燈控制電路等，部分實(shí)例可通過軟件仿真完成。

(二)加強(qiáng)型實(shí)例

加強(qiáng)型實(shí)例使學(xué)生進(jìn)一步理解和掌握單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、程序設(shè)計(jì)、系統(tǒng)擴(kuò)展、接口技術(shù)和單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)等方面的知識(shí)。常用實(shí)例有定時(shí)器中斷式彩燈電路、可編程定時(shí)開關(guān)、雙機(jī)串行通信、電子音樂發(fā)生電路、信號(hào)發(fā)生器、有中斷功能的交通燈控制電路、存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路、8279鍵盤顯示接口電路、8255鍵盤顯示接口電路等。要求全部在硬件仿真器上驗(yàn)證通過，部分實(shí)例要制作出樣品。

(三)提高型實(shí)例

提高型實(shí)例使學(xué)生掌握單片機(jī)開發(fā)的一般步驟、單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的硬件電路設(shè)計(jì)方法、軟件設(shè)計(jì)方法以及整個(gè)系統(tǒng)的綜合調(diào)試方法。常用實(shí)例有多路搶答器、自動(dòng)溫度控制器、電機(jī)轉(zhuǎn)速控制器、自動(dòng)光強(qiáng)控制器、多功能數(shù)字鐘、6×64點(diǎn)陣LED漢字顯示屏等。部分實(shí)例要求學(xué)生制作出樣品，并主要通過小組協(xié)作完成。

四、教學(xué)過程中的“五注意”

(一)注意改變教師的角色

在教學(xué)過程中，教師由講授、灌輸知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)榻M織、指導(dǎo)、啟發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)；由講臺(tái)上講解轉(zhuǎn)變?yōu)榈綄W(xué)生中與學(xué)生交流、探討和學(xué)習(xí)，師生關(guān)系是平等、民主、合作的關(guān)系。當(dāng)學(xué)生學(xué)習(xí)遇到困難不能進(jìn)行下去時(shí)，教師要適時(shí)點(diǎn)撥，引導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)探索，并鼓勵(lì)學(xué)生勇于提出疑問，不受固定模式的約束，大膽猜想與探索。教師的主要任務(wù)不是直接向?qū)W生灌輸知識(shí)。而是不斷增強(qiáng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)信心。

(二)注意分配學(xué)生動(dòng)手時(shí)間

在教學(xué)中，師生活動(dòng)時(shí)間比例應(yīng)在1:5左右，教師要給學(xué)生足夠的動(dòng)手時(shí)間和機(jī)會(huì)，讓學(xué)生在探索過程中獲得理智的情感體驗(yàn)，積累知識(shí)和方法，在做中學(xué)，學(xué)中做。

(三)注意實(shí)例的變通使用

學(xué)生每學(xué)完一個(gè)實(shí)例，都應(yīng)有一定收獲，但學(xué)生不是為實(shí)例而學(xué)。在教學(xué)中。除了要求學(xué)生掌握實(shí)例電路的工作原理和程序編寫特點(diǎn)、技巧，還要求學(xué)生對(duì)實(shí)例作不同的改進(jìn)，使其功能更強(qiáng)，電路更完善，便于學(xué)生掌握更多的知識(shí)。例如，在學(xué)習(xí)D/A轉(zhuǎn)換信號(hào)發(fā)生器中，在掌握了輸出正弦波的編程方法后。要求學(xué)生在不改變電路的情況下修改程序使電路輸出鋸齒波、三角波、梯形波等。

(四)注意利用感性認(rèn)識(shí)和理性認(rèn)識(shí)的辯證關(guān)系

部分章節(jié)可采取先感性認(rèn)識(shí)，后理性認(rèn)識(shí)，先動(dòng)手實(shí)踐，后研究規(guī)律的教學(xué)方法。例如，在學(xué)習(xí)中斷系統(tǒng)與定時(shí)，計(jì)數(shù)器內(nèi)容時(shí)，學(xué)生一般感到較難理解。在教學(xué)中，從已學(xué)過的彩燈控制電路和交通燈控制電路人手，在電路不變的情況下，修改程序把程序延時(shí)改為定時(shí)器延時(shí)，學(xué)生通過比較就初步了解了定時(shí)器及中斷系統(tǒng)的作用。然后再深入了解其原理及應(yīng)用。

(五)注意及時(shí)總結(jié)和點(diǎn)評(píng)

每學(xué)完一個(gè)實(shí)例，就讓學(xué)生對(duì)所掌握的知識(shí)、技能進(jìn)行再認(rèn)識(shí)，對(duì)自己的思維進(jìn)行整理、深化，重新整理問題解決的過程和方法，寫出實(shí)例的工作特點(diǎn)、設(shè)計(jì)思想及可改進(jìn)之處，并在小組或班上交流，最后由教師根據(jù)各人或各小組所提出的觀點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)、點(diǎn)評(píng)。教師對(duì)學(xué)生提出的不同的解決方法進(jìn)行可行性和最優(yōu)化的分析比較，使學(xué)生的認(rèn)知提高到理論上，并加以理解和深化。

總之，在單片機(jī)教學(xué)中采用實(shí)例驅(qū)動(dòng)教學(xué)法比傳統(tǒng)注入式教學(xué)法更具優(yōu)點(diǎn)，能充分體現(xiàn)“學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”這一新的教學(xué)理念。這充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性，培養(yǎng)了他們的學(xué)習(xí)興趣、創(chuàng)新意識(shí)及團(tuán)隊(duì)精神，并讓學(xué)生學(xué)會(huì)了運(yùn)用已有的知識(shí)獨(dú)立地分析問題并解決問題，培養(yǎng)了學(xué)生的自學(xué)能力、增強(qiáng)了自信心。

(責(zé)編郝勛)