以知識(shí)點(diǎn)為導(dǎo)向的單片機(jī)原理及應(yīng)用理實(shí)一體化教學(xué)研究

貴州交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 朱 念

以知識(shí)點(diǎn)為導(dǎo)向的單片機(jī)原理及應(yīng)用理實(shí)一體化教學(xué)研究

貴州交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 朱 念

【摘要】單片機(jī)在生產(chǎn)、生活中的廣泛應(yīng)用，使得《單片機(jī)原理及應(yīng)用》這門(mén)課程在控制類(lèi)、機(jī)電類(lèi)等專(zhuān)業(yè)中的重要性逐漸突出。本文結(jié)合多年單片機(jī)課程的理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)經(jīng)驗(yàn)、多次參與的教學(xué)改革，以及當(dāng)前學(xué)院為爭(zhēng)取優(yōu)質(zhì)學(xué)校開(kāi)展的“創(chuàng)先爭(zhēng)優(yōu)”課程改革，對(duì)本課程今后的教學(xué)方式進(jìn)行了進(jìn)一步優(yōu)化。強(qiáng)調(diào)了教學(xué)中必須開(kāi)展的學(xué)生認(rèn)知環(huán)節(jié)，通過(guò)項(xiàng)目導(dǎo)向完成知識(shí)點(diǎn)的積累。對(duì)單片機(jī)課程提出了以知識(shí)點(diǎn)和能力點(diǎn)為導(dǎo)向，符合職業(yè)教育理實(shí)一體的理念，對(duì)教師教學(xué)和、學(xué)生學(xué)習(xí)以及該課程知識(shí)點(diǎn)與能力點(diǎn)的歸納作出了一定的引導(dǎo)作用。

【關(guān)鍵詞】理實(shí)一體；項(xiàng)目導(dǎo)向；知識(shí)點(diǎn)；能力點(diǎn)

0 引言

單片機(jī)的應(yīng)用無(wú)處不在，涉及單片機(jī)學(xué)習(xí)的專(zhuān)業(yè)也越來(lái)越多，但是能真正學(xué)好單片機(jī)、用好單片機(jī)的學(xué)生所占比例少之又少。一部分原因與學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)有關(guān)，但是另一個(gè)重要的原因也是單片機(jī)的學(xué)習(xí)過(guò)程和學(xué)習(xí)方式不合理造成。結(jié)合學(xué)生時(shí)代學(xué)習(xí)單片機(jī)遇到的問(wèn)題以及多年的單片機(jī)理論和實(shí)踐教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，體會(huì)到理實(shí)一體化在單片機(jī)教學(xué)上的重要性。

1 傳統(tǒng)單片機(jī)教學(xué)的優(yōu)缺點(diǎn)

傳統(tǒng)單片機(jī)教學(xué)可以讓學(xué)生系統(tǒng)性的學(xué)習(xí)單片機(jī)知識(shí)，思路清晰。但是針對(duì)的是積極性高、學(xué)習(xí)主動(dòng)性強(qiáng)的學(xué)生效果較好，單片機(jī)應(yīng)用的廣泛和普遍，不得不要求大部分學(xué)生都掌握一定的知識(shí)。傳統(tǒng)單片機(jī)教學(xué)側(cè)重于匯編語(yǔ)言的學(xué)習(xí)，除了一些特別專(zhuān)業(yè)會(huì)附加C語(yǔ)言這類(lèi)高級(jí)語(yǔ)言的學(xué)習(xí)，但是實(shí)際應(yīng)用中使用的都是高級(jí)語(yǔ)言?！澳鞘遣皇强梢詠G掉匯編語(yǔ)言直接學(xué)習(xí)高級(jí)語(yǔ)言呢？”有些教材也是這樣做的，這種方式是不可取的。匯編語(yǔ)言雖然是低級(jí)語(yǔ)言而且學(xué)習(xí)起來(lái)也比其他高級(jí)語(yǔ)言復(fù)雜、難學(xué)，但是不能被丟棄，匯編的學(xué)習(xí)可以幫助理解單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式，它的學(xué)習(xí)有助于在任何語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)中對(duì)程序進(jìn)行更好的優(yōu)化。

2 單片機(jī)理實(shí)一體化的重要性

理論結(jié)合實(shí)際是現(xiàn)代教育的新理念，尤其適合于單片機(jī)教學(xué)，因?yàn)閱纹瑱C(jī)就是一門(mén)可以直接應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中的課程。教科書(shū)的教育方式對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)難度太大，容易降低學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)熱情。教學(xué)過(guò)程中通過(guò)一些簡(jiǎn)單的項(xiàng)目引入知識(shí)點(diǎn)能夠把學(xué)生帶入實(shí)際應(yīng)用中，讓學(xué)生從根本上了解單片機(jī)的用途，而不是僅僅停留在抽象的理解。

3 理實(shí)一體化教學(xué)

3.1 單片機(jī)基本認(rèn)知的理實(shí)一體化教學(xué)

單片機(jī)基本認(rèn)識(shí)可以說(shuō)是學(xué)習(xí)單片機(jī)的最重要部分，可是容易被老師和學(xué)生忽略。學(xué)生因?yàn)樾聦W(xué)期開(kāi)學(xué)未能很快進(jìn)入狀態(tài)，這就更需要教師對(duì)單片機(jī)的引入能夠貼合實(shí)際應(yīng)用，提起學(xué)生的興趣，而不是大量的理論。教師也往往覺(jué)得緒論部分涉及到很多專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)，沒(méi)有必要講，因此忽略了最重要的基本概念的引入。

這個(gè)部分可以通過(guò)大量的現(xiàn)代科技產(chǎn)品以及往屆學(xué)生的優(yōu)秀成品展現(xiàn)，讓學(xué)生了解單片機(jī)應(yīng)用的廣泛程度，并向?qū)W生提出問(wèn)題，如“這些科技產(chǎn)品都是怎么運(yùn)行的？為什么具備這樣的功能？”等學(xué)生目前知識(shí)肯定沒(méi)有辦法解釋清楚的問(wèn)題，也讓學(xué)生帶著這樣的問(wèn)題和好奇心學(xué)習(xí)這門(mén)課程。通過(guò)應(yīng)用領(lǐng)域的不同列舉，讓學(xué)生了解單片機(jī)作為一塊控制芯片，與其他的控制器件有什么優(yōu)缺點(diǎn)（如PLC）。同時(shí)也要讓學(xué)生明確我們國(guó)家單片機(jī)發(fā)展的現(xiàn)狀，雖然當(dāng)前國(guó)產(chǎn)科技產(chǎn)品不斷得到國(guó)內(nèi)外認(rèn)可，例如華為、小米等手機(jī)，海爾電器等等，但是真正的核心，也就是CPU，絕大部分用的是國(guó)外產(chǎn)品，分析原因，讓學(xué)生樹(shù)立正確的人生觀、價(jià)值觀。

3.2 單片機(jī)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的理實(shí)一體化教學(xué)

這一部分是正式學(xué)習(xí)單片機(jī)之前必不可少的，學(xué)生對(duì)這個(gè)知識(shí)的學(xué)習(xí)過(guò)程很容易提起興趣，因?yàn)樯婕暗胶?jiǎn)單的數(shù)學(xué)計(jì)算。但是學(xué)生也會(huì)在很多地方由于僅僅靠上課聽(tīng)懂，沒(méi)有做總結(jié)歸納，到具體應(yīng)用時(shí)容易混淆。這部分知識(shí)的教學(xué)可以通過(guò)建立一些口訣讓學(xué)生記憶，如同號(hào)相加，異號(hào)相減才可能發(fā)生溢出；二進(jìn)制逢二進(jìn)一，借一當(dāng)二；BCD碼用4位二表1位十，種類(lèi)多；ASCII碼表鍵盤(pán)等。

3.3 單片機(jī)結(jié)構(gòu)的理實(shí)一體化教學(xué)

這部分內(nèi)容很抽象，學(xué)生理解起來(lái)相當(dāng)困難。因?yàn)樾酒瑑?nèi)部結(jié)構(gòu)無(wú)法直觀的看到，可以通過(guò)多媒體形象的把單片機(jī)結(jié)構(gòu)區(qū)分，其工作原理就像人的大腦（如圖1單片機(jī)與人腦對(duì)照?qǐng)D），一部分用于運(yùn)算；一部分用于儲(chǔ)存；一部分用于傳輸，就像神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)數(shù)據(jù)移動(dòng)、數(shù)據(jù)運(yùn)算等例子完整再現(xiàn)單片機(jī)的工作過(guò)程，讓學(xué)生直觀感受單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。但是必須讓學(xué)生明白我們了解的僅僅是基本結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在的單片機(jī)為什么國(guó)產(chǎn)品牌少之又少，內(nèi)部結(jié)構(gòu)的研發(fā)不足占了很大一部分原因。CPU這個(gè)核心部件是重中之中，學(xué)生在單片機(jī)領(lǐng)域的學(xué)習(xí)任重而道遠(yuǎn)，別看小小的單片機(jī)才幾塊錢(qián)，但是還不足以跟國(guó)外的競(jìng)爭(zhēng)。

圖1 單片機(jī)與人腦對(duì)照?qǐng)D

3.4 單片機(jī)語(yǔ)言的理實(shí)一體化教學(xué)

單片機(jī)語(yǔ)言就像指揮家，它負(fù)責(zé)給單片機(jī)提供各種命令，讓單片機(jī)去執(zhí)行，而且是單片機(jī)能夠理解的語(yǔ)言。單片機(jī)的語(yǔ)言有機(jī)器語(yǔ)言、低級(jí)語(yǔ)言、高級(jí)語(yǔ)言。我們絕對(duì)不能跳過(guò)前面兩種去學(xué)習(xí)高級(jí)語(yǔ)言，因?yàn)榍懊鎯煞N有助于我們真正了解單片機(jī)怎么運(yùn)行實(shí)現(xiàn)功能的。前面結(jié)構(gòu)部分介紹過(guò)數(shù)據(jù)傳送指令，就從它開(kāi)始，引入簡(jiǎn)單的項(xiàng)目（例如彩燈控制器的設(shè)計(jì)）讓學(xué)生理解傳送指令，再通過(guò)修改項(xiàng)目?jī)?nèi)容讓學(xué)生理解其他傳送指令的區(qū)別（例如以直接地址為目

的操作數(shù)的數(shù)據(jù)傳送指令等）。往往在第一個(gè)項(xiàng)目中融入的知識(shí)點(diǎn)較多（如表1單片機(jī)硬件基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)內(nèi)容及要求），需要融入軟件的使用、程序編譯與調(diào)試、硬件電路分析等重要知識(shí)點(diǎn)。

表1 單片機(jī)硬件基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)內(nèi)容及要求

3.5 單片機(jī)中斷系統(tǒng)以及串口通信的一體化教學(xué)

這部分內(nèi)容相對(duì)前面更加難懂，可以通過(guò)典型項(xiàng)目（如：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）讓學(xué)生理解中斷到底用來(lái)干什么，有什么好處，中斷的整個(gè)過(guò)程，避免大篇幅的理論描述。只需把中斷的一些知識(shí)點(diǎn)理解即可，例如單片機(jī)的中斷源、中斷入口地址、和一些與中斷有關(guān)的專(zhuān)用名詞（中斷請(qǐng)求、中斷響應(yīng)、中斷判優(yōu)等）。

4 項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)、知識(shí)點(diǎn)為中心、能力點(diǎn)為輔助

在典型任務(wù)的驅(qū)動(dòng)下，學(xué)生逐漸掌握各個(gè)知識(shí)點(diǎn)，熟練每個(gè)項(xiàng)目的能力點(diǎn)，最終完成項(xiàng)目。觀察、分析項(xiàng)目結(jié)果，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行完善的過(guò)程，使得項(xiàng)目的各項(xiàng)指標(biāo)滿(mǎn)足企業(yè)要求，能夠成為生產(chǎn)性項(xiàng)目。讓學(xué)生對(duì)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)有了深刻的認(rèn)識(shí)，也更加能夠適應(yīng)未來(lái)的崗位。

參考文獻(xiàn)

［1］張旭濤.單片機(jī)原理與應(yīng)用（第3版）［M］.北京∶北京理工大學(xué)出版社，2013-8-1∶61-78.

［2］邊海龍，孫永奎.單片機(jī)開(kāi)發(fā)與典型工程項(xiàng)目實(shí)例詳解［M］.上海∶電子工業(yè)出版社，2008-10-1∶1-15.

［3］劉久凱.高職電子專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)創(chuàng)新模式探析［J］.教育與職業(yè)，2012（20）.

［4］尹巧萍，吳杰.高職應(yīng)用電子技術(shù)專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革探索［J］.考試周刊，2008（17）.

Research On The Principle Of Single Chip Microcomputer Based On Knowledge Point And Its Application In Integrated Teaching

Zhunian
（Guizhou Polytechnic College of Communications，Guiyang City，Guizhou Province，550008）

Abstract：Wide application of microcontroller in production and life，the"single chip microcomputer principle and application"course importance in the control class，such as mechanical and electrical specialty in the increasingly prominent.Combined with years of MCU Course of theoretical teaching and practical teaching experience，participated in the teaching reform，and the current school for high school to carry out the curriculum reform of"excel"，of this course in the future teaching methods were further optimized.It emphasizes that students should be carried out in the course of teaching，and the accumulation of knowledge points is accomplished through project guidance.Of SCM curriculum is put forward with the knowledge and ability oriented，in line with the vocational education integration of theory and practice of philosophy，made a guiding role of teachers teaching and students learning and the curriculum knowledge and ability of induction.

Key word：Integration Of Theory And Practice；Project Oriented；Knowledge Point；Ability Point

基金項(xiàng)目：貴州省高職高專(zhuān)院校精品在線開(kāi)放課程。

作者簡(jiǎn)介：

朱念（1986—），女，貴州人，貴州交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院專(zhuān)業(yè)教師，中級(jí)職稱(chēng)，研究方向：電力電子與電力傳動(dòng)。