實例驅動法在單片機課程教學中的應用

李加旺

[摘要]單片機課程是一門學生普遍感到比較難學的課程，在教學中采用實例驅動教學法，可提高學生學習單片機課程的興趣，激發學生自主學習的積極性。本文闡述了在單片機課程教學中采用實例驅動教學法的教學過程、教學實例的設計及在教學中要注意的事項。

[關鍵詞]單片機實例教學自主學習

單片機課程是電子電氣類專業和機電類專業必修的專業課。學習該課程既要掌握單片機的硬件結構知識，還要掌握軟件知識，而硬件知識和軟件知識又密切聯系，往往讓學生不知從何學起。目前的單片機教材編寫基本是以單片機的結構為主線，順序是：單片機的硬件結構→各指令功能→編程基礎知識→單片機系統的擴展方法和各種外圍器件的應用→列舉數個應用實例。若按此順序教學。學生入門很困難，對學科很難產生興趣，難以取得好的教學效果。

實例驅動教學是指將課程內容重新整合，以實例構成認知單元，以若干個典型的、有實用價值的、學生感興趣的實例為引導，在教師的組織、指導、幫助下，以理解實例的結構、特點、工作原理為驅動力，學生通過自主探索和互動學習，掌握每個實例所涉及的知識，逐步深入并掌握課程主要內容的教學方法。整個教學過程以實例為主線，學生為主體，教師為主導。實踐證明在單片機課程教學中，采用此教學方法，有利于培養學生對學科的興趣，激發學生自主學習的積極性，大部分學生可在較短的時間內基本掌握課程的基本知識，有部分學生能設計出有實用價值的應用電路，掌握一技之長，畢業后走上了單片機開發應用的工作崗位。

一、教學過程

教師根據課程內容要求，合理地設計學習實例，讓學生通過自身的操作、探索、討論、總結，掌握實例中所蘊涵的知識與技能，使他們在做中學，學中做。為培養學生的學習興趣，教師在教學中要營造自主學習的氣氛，不斷組織、引導學生學習和探索。隨著學習的進行，學生由開始機械地照搬、模仿，最后變成自己獨立設計和創作。在整個教學中，學生通過自己的主動學習和探索來構建知識，教師是教學進程的組織者、指導者和幫助者，起組織、引導、幫助、促進、控制、咨詢的作用。其教學過程如圖1所示：

二、實例設計要考慮“五性”

在教學中，實例是教學目標實現的依托，教師要縱觀整個課程的教學內容，通過對課程內容的優化、整合，統籌安排教學內容，把教學內容和教學目的融入一個個實例中，實例設計要考慮以下五個方面：

第一，考慮基本性。實例內容應包含最基本的知識，即基本概念、基本原理、基本規律、基本技能等。

第二，考慮連貫性。實例應由淺入深，注重分散重點及難點、難易程度、知識的含量、前后內容的聯系等，還要從學生的實際出發，充分考慮學生已有的專業基礎知識及動手能力。

第三，考慮典型性。實例能引起學生聯想和類比，易于舉一反三、觸類旁通。

第四，考慮趣味性和實用性。實例可采用日常生活中常見到的、實用性較強的商品，了解這些商品的工作原理對學生有著極大的吸引力，易于激發學生的興趣，調動學生學習的主動性和積極性。

第五，考慮可探究性。實例設計要注意留給學生一定的獨立探索和自我開拓的空間，以培養學生學會用探索的學習方法去獲取知識和技能，掌握學習專業知識及專業技能的方式方法。

三、實例的“三種類型”

通過對單片機課程內容的分類、合并、整合，課程所用的實例可分為三大類型。

(一)基本型實例

基本型實例使學生對課程內容有基本了解，主要是掌握單片機內部結構、功能、特點。了解存儲器組織，各指令的功能，程序的輸入、修改、運行等方面知識。熟悉順序、分支、循環、子程序的程序設計方法。常用實例有數組拷貝、乘法除法運算、數據排序、單燈閃爍電路、鍵控燈亮電路、程序延時式彩燈電路、交通燈控制電路等，部分實例可通過軟件仿真完成。

(二)加強型實例

加強型實例使學生進一步理解和掌握單片機的基本結構、工作原理、程序設計、系統擴展、接口技術和單片機應用系統等方面的知識。常用實例有定時器中斷式彩燈電路、可編程定時開關、雙機串行通信、電子音樂發生電路、信號發生器、有中斷功能的交通燈控制電路、存儲器擴展電路、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證通過，部分實例要制作出樣品。

(三)提高型實例

提高型實例使學生掌握單片機開發的一般步驟、單片機開發應用的硬件電路設計方法、軟件設計方法以及整個系統的綜合調試方法。常用實例有多路搶答器、自動溫度控制器、電機轉速控制器、自動光強控制器、多功能數字鐘、6×64點陣LED漢字顯示屏等。部分實例要求學生制作出樣品，并主要通過小組協作完成。

四、教學過程中的“五注意”

(一)注意改變教師的角色

在教學過程中，教師由講授、灌輸知識轉變為組織、指導、啟發學生學習；由講臺上講解轉變為到學生中與學生交流、探討和學習，師生關系是平等、民主、合作的關系。當學生學習遇到困難不能進行下去時，教師要適時點撥，引導學生繼續探索，并鼓勵學生勇于提出疑問，不受固定模式的約束，大膽猜想與探索。教師的主要任務不是直接向學生灌輸知識。而是不斷增強學生的自主學習信心。

(二)注意分配學生動手時間

在教學中，師生活動時間比例應在1:5左右，教師要給學生足夠的動手時間和機會，讓學生在探索過程中獲得理智的情感體驗，積累知識和方法，在做中學，學中做。

(三)注意實例的變通使用

學生每學完一個實例，都應有一定收獲，但學生不是為實例而學。在教學中。除了要求學生掌握實例電路的工作原理和程序編寫特點、技巧，還要求學生對實例作不同的改進，使其功能更強，電路更完善，便于學生掌握更多的知識。例如，在學習D/A轉換信號發生器中，在掌握了輸出正弦波的編程方法后。要求學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)注意利用感性認識和理性認識的辯證關系

部分章節可采取先感性認識，后理性認識，先動手實踐，后研究規律的教學方法。例如，在學習中斷系統與定時，計數器內容時，學生一般感到較難理解。在教學中，從已學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改為定時器延時，學生通過比較就初步了解了定時器及中斷系統的作用。然后再深入了解其原理及應用。

(五)注意及時總結和點評

每學完一個實例，就讓學生對所掌握的知識、技能進行再認識，對自己的思維進行整理、深化，重新整理問題解決的過程和方法，寫出實例的工作特點、設計思想及可改進之處，并在小組或班上交流，最后由教師根據各人或各小組所提出的觀點進行總結、點評。教師對學生提出的不同的解決方法進行可行性和最優化的分析比較，使學生的認知提高到理論上，并加以理解和深化。

總之，在單片機教學中采用實例驅動教學法比傳統注入式教學法更具優點，能充分體現“學生為主體，教師為主導”這一新的教學理念。這充分調動了學生學習的積極性、主動性，培養了他們的學習興趣、創新意識及團隊精神，并讓學生學會了運用已有的知識獨立地分析問題并解決問題，培養了學生的自學能力、增強了自信心。

(責編郝勛)