單片機原理及接口技術是一門理論性很強的課程,無論對于學生的學習還是老師的教學,都存在一定的困難。因此,單片機教學改革勢在必行,下面筆者談談在單片機教學上的一些做法和思路。
一、單片機難學原因淺析
單片機實質是一臺機器,它的許多原理、算法與人們的日常習慣迥然不同,例如單片機所用的二進制運算:1+1=10就令許多初學者感到難以適應。而且對學生來說,單片機是一門全新的課程,它眾多的原理、概念、術語都是全新的,不用說理解,就是記住它們,都要費一番功夫。而且單片機的知識點連接緊密,前面的內容沒學好就會影響后續內容的學習。
我們現在的教材一般都是在第一章介紹單片機的結構、工作原理,第二章介紹指令系統,第三章介紹程序設計編程方法,第四章介紹常用外圍接口芯片級接口技術,最后一章才介紹單片機應用系統。所以學生一開始學習,擺在他們面前的是一大堆如運算器、程序計數器、寄存器、時鐘、時序、堆棧等非常抽象、專業的概念和術語。這些都涉及單片機的內部結構,而這些部件集成在一塊集成電路里面,既看不見也摸不著,學生又不知道有什么用,肯定感到厭煩,很快會對后面知識的學習失去信心和興趣。有過學單片機經歷的人都有這樣的體會,往往學到單片機后面的內容“最小應用系統”,再回頭看以前單片機的那些專業術語,才能理解用途、意義及相互關系。可見,學單片機最難的就是入門難,單片機教學如何開始是教學改革的重點。
二、改革措施
1.展示單片機的用途,增加學生的感性認識,激發學生的興趣
單片機是一塊用途非常廣泛的單芯片微型計算機,體積小,但功能強大。教師應該利用這一點,激發學生的學習興趣。如果沒有濃厚的興趣作支持,單片機學習很容易半途而廢,培養學生的學習興趣是單片機教學中最重要的任務。
培養學生的興趣,首先要讓他們充分了解單片機的用途,知道它很有用。通過列舉一些生活中的應用例子,如全自動洗衣機的洗滌過程控制、彩電的遙控、空調的自動控溫等,使得學生感到單片機不只廣泛應用于工業控制,實際上在我們的日常生活中經常使用,從而拉近學生與單片機的距離。
俗話說眼見為實,做一些有趣的演示實驗,能更直觀地展現單片機強大的控制功能,如電腦時鐘、轉彎燈實驗、單片機控制步進電機實驗、工業順序控制實驗等等。這些實驗不但讓學生進一步認識單片機,也會深深地被吸引,產生學習的興趣需求感,這是學好單片機的第一步。
2.以單片機控制實例讓學生建立單片機課程的知識架構
激發興趣后下一步是說明單片機系統開發需要具備哪些知識,以及知識點之間的關系。為了使學生易于接受,所選的實驗應盡量簡單,但要軟硬件結合,現象明顯、有趣。因學生沒有任何基礎,實驗用到的知識點要進行盡量詳細通俗的說明。筆者一般以P1口亮燈實驗作為學單片機的入門試驗:單片機p1口為輸出口,接八只發光二級管,使發光二級管循環點亮。為增加趣味性,在給學生做這些實驗時,多改變程序,讓學生觀察不同的現象。在此例中,改變程序,單個、兩個、單個、左循環、右循環點亮發光二級管,使學生體會到單片機使用的靈活方便,改變控制過程只需改變程序,無需改變外圍電路。
通過這個實例,讓學生了解開發單片機控制系統需要掌握以下知識:第一,單片機主要用于實時控制;第二,單片機是一塊智能型的超大規模集成電路芯片,可以實現人機交流;第三,單片機的編程能充分調用單片機的內部資源,實現最優控制;第四,開發單片機系統還要學習外部接口技術。雖然學生對以上知識點還不能深刻理解,但能大致了解學習單片機需要哪些知識,就像寫文章列好了提綱,使學生在以后每個章節的學習中目的明確,知道要學什么,為什么要學習這些知識。而且各個知識點之間條理清晰,學習每一章的知識也變得順理成章。
3.采用反復式教學
單片機的概念、術語既多又抽象,前面所學的概念、術語要到后面章節才應用上,所以容易模糊、忘記,在教學過程中要多“回頭看”,因為知識應用過后才能變得清晰牢固。例如,課本第一章單片機內部結構原理中學到的程序狀態字(PSW)每一位的意義很難讓學生理解,因為在指令系統中才會用上它。及時的復習不但使前面的知識得到鞏固,也使學生在學習新內容時感到輕松。
單片機是一門較難學的課程,但也是實用性很強的課程。中職學生雖然理論基礎較差,但實踐能力、動手能力很強,一旦入門學習興趣就會越來越濃,學習的主動性很高。有些學生甚至不滿足于課本上的實驗,自己去找資料進行實踐制作,有了這樣的學習氛圍,學單片機不再是難事。
(作者單位:廣西石化高級技工學校)