中職單片機入門教學的實踐與探討

摘 要：圍繞如何將單片機初學者帶入門，從認識單片機芯片、認識單片機最小系統、簡單指令應用、程序編制等環節入手，通過觀察、體驗、做中學等教學方法，將學生快速有趣地引入單片機世界。經過教學實踐證實，該方法效果顯著，教學效率提升明顯。

關鍵詞：單片機；入門教學；實踐；做中學

單片機是器件級計算機系統，它可以嵌入任何對象體系中去，

實現智能化控制，由于單片機具有高可靠性、超小型、價格低廉和容易產品化等特點，因此在智能儀表、工業控制、汽車電器、家用電器等領域有著廣泛的應用，正在取代各種類型的傳統電子產品，只要能用上單片機就能使這類產品升級換代，因此也有越來越多的人想學好這門技術，在大中專院校的電子、自動控制、機電等專業都有開設這門課。單片機是軟硬件結合的技術，理論知識枯燥難學，實踐教學開展困難，老師反映該課難教，學生反映該課難學，而最難的是單片機入門教學，這方面的教學研究甚是少見。

一、中職單片機入門教學存在的問題

學習過單片機的人都有這樣的感受，上第一次課時，老師介紹單片機的應用、功能、行業發展等，學生聽得滿懷期待，接著學習單片機發展歷史、單片機結構和硬件介紹、數制轉換等，幾節課下來學生不知道學這些干嘛，學生的心理從期待到迷茫，再經過尋址和指令系統、定時與中斷的學習，一部分學生就完全被搞糊涂了。單片機究竟是什么東西？有什么用？怎么用？這個疑惑在很長一段時間里一直困擾著單片機初學者，以至于擊退了相當一部分想跨入這個行業的技術人員。如何在很短的時間內將單片機初學者帶入門，然后引導他們在單片機世界自由翱翔，這是單片機課程教師經常思考和期待解決的問題。要解決這個問題，先了解一下中職單片機入門教學中存在的問題：

1.教師觀念問題

我們的老師在整個學習生涯中，經歷的都是先知后行、先理論后實踐的教學模式，在我們對單片機技術未能熟練應用、對單片機課程還未深入研究的時候，我們的老師仍然遵循傳統的教學方法，先理論后實操，這樣的教學模式對很多大學生來說都是一種挑戰。

2.教材問題

單片機課程的教材普遍是先理論后實操的課程結構，而且極少教材會考慮中職層次的學生，最近出現了少見的單片機項目化教材，也有不少學校自編單片機教程，但這些教材仍有傳統教材的影子，如第一次課介紹單片機歷史和展望，這就好比你從沒見過猴子就跟你說猴子的進化論一樣，抽象、費時、毫無意義。

3.實驗設備問題

單片機實驗設備品種繁多，實驗板、實驗箱、實驗柜，應有盡有，不少中職學校配備了實驗箱或實驗柜。有的老師為讓學生盡早認識和了解單片機，在第一次課時搬出這樣的設備，足以讓全班學生暈倒，學生想“這么復雜的設備我們能學會嗎？”

二、中職單片機入門教學的實踐與探討

（一）實踐

1.單片機教學模式——從做中學

美國現代著名的實用主義教育家杜威在教學論中提出了“從做中學”的核心思想，其蘊含的教學模式為：由老師創設一個真實的、讓人感興趣的情境。在情境中促使學生主動提出疑問，激發其探究的欲望和學習興趣，從而形成學習動力。單片機是一門軟硬件緊密結合的課程，理論知識多，枯燥乏味且難以理解。實操與硬件緊密結合，難度大。如果先理論后實操必將使得課堂變成一潭死水，只有通過“做”促使學生思考，并主動去尋找解決“做”中所碰到的困難的理論支撐，就會達到“教學做合一”的目的，并實現理實一體。

2.設備選取——精致價便

隨著我國科技進步、經濟實力提升，品種繁多、功能各異的實訓設備可謂五花八門、層出不窮，特別是各設備制造商為提升業績，往往樂意推銷價格昂貴的實訓設備，使得我們的老師特別是對課程實訓未能深入把握的老師，不知所措。

單片機是操作性很強的課程，必須配有實驗設備才能進行實踐教學，如何選購合適的實驗設備？這是專業老師感到頭疼的問題，現在市面上單片機實驗箱動輒幾千元，實驗臺大多數過萬元，究竟哪一款適合我們中職層次的學生呢？首先要探討中職生學習單片機課程的目標是什么，能進行簡單的單片機應用系統的硬件設計和軟件編程。因此，單片機實驗箱、實驗臺不適合中職層次的單片機實驗，但可作為單片機提高班的學生用。中職單片機實驗系統應選用結構簡單、功能精致、價格便宜的實驗板，如淘寶網銷量很大的帶USB下載器的單片機實驗板（價格從40元到100元

左右不等），因硬件構造簡單清晰、編程方便，不論在學校還是家里都可以用。

3.硬件入門——直觀教學

直觀教學即利用教具作為感官傳遞物，通過一定的方式向學生展示，達到提高學習的效率的一種教學方式。它通過運用真實的實驗模型、圖片等為載體傳遞教學信息，進行具體的教學活動，并且要設法引起和保持學生的注意力。

單片機入門教學中首先要解決的問題是“單片機是什么”，教師要準備幾塊常見的單片機芯片供學生查看，同時從網絡上搜索單片機芯片在各種智能設備（控制器）中的應用的實物圖，從而讓學生感性認識單片機的“長相”。緊接著，要讓學生理解單片機的“內在”，展示一張標記有各配件名稱的計算機主機實物圖，告訴學生，單片機的內部結構跟計算機一樣，它就是一臺計算機，一臺“芯片”級計算機。

4.軟件入門——演示實驗

中職單片機教材介紹的都是51系列單片機，有111條指令，通過對這些指令的靈活運用以實現單片機各種控制功能，如何讓學生理解指令并學會編程，這是單片機學習最重要的部分。在單片機入門教學中，非常有必要體驗什么是編程，如何實現控制。在此需要老師準備一個最簡單、最容易理解的89S51最小單片機應用系統。這個系統控制8個LED發光管，提問學生：這些發光管在什么狀態下會亮，接著介紹MOV指令（操作數用二進制表示），實現亮燈功能，為實現長亮效果，再介紹一條JMP指令，因MOV，JMP是英文MOVE，JUMP單詞的縮寫，因此，其指令功能很容易理解。亮燈程序如下：

LD：MOV P1，#01010101B

JMP LD

通過在課室或一體化室場進行現場編程、寫入單片機芯片以演示修改程序后的效果，讓學生明白什么是編程（軟件）。

5.系統入門——項目教學

通過硬件入門和軟件入門兩個直觀教學階段，學生已經在大腦中建立了單片機的硬件模型，接下來讓學生親自實踐體驗單片機系統的應用，此階段主要完成三個項目實驗：

項目一：體驗指令控制。用MOV指令實現LED燈的亮滅，并嘗試修改程序（改變操作數）實現不同的效果，在此要介紹編程軟件和程序下載軟件的使用，這是一種工具軟件，教師只需給出工具使用方法，也即操作流程，學生自然會用。

項目二：體驗單片機的應用。單片機實驗板可演示流水燈、數碼管、鍵盤控制等基本功能，教師在課前準備好相關程序，讓學生調用這些程序，以更好地理解和體驗單片機的功能，提高學習興趣和學習動力。

項目三：探究單片機的編程。給出流水燈程序，引導學生修改其中某條指令，觀察流水燈亮情況，以體驗指令在程序中的控制功能。經過以上三個小項目的體驗學習，學生已基本跨入單片機世界的大門，接下來，主動性較強的學生可通過看書和利用實驗板實踐達到自學單片機的目的。

6.理論知識——補丁教學

由于采用做中學的教學模式，為使教學更生動、直觀，跳過了枯燥而乏味的純理論知識，教學偏向于實踐操作，在將學生引入單片機大門之后，根據“夠用”原則隨時提取相關理論，最后實現對單片機技術的系統掌握和應用。

（二）探討

單片機理論教學中常見問題的探討：

1.單片機發展歷史與展望的學習

先認識再去談歷史，這樣更符合認知規律，因此這部分內容可在結束本課程前講解既容易理解，又給學生指明單片機技術的發展方向。

2.單片機芯片硬件結構的學習

單片機芯片內部看不到、摸不著，但在進行單片機硬件系統建構時必須了解其內部結構，才能正確合理的搭建單片機系統，可采取“即需即找”理論學習方法，效果會更好。比如，在搭建單片機系統時該如何選擇外部元件？此時引出單片機I/O口的內部結構。

3.單片機指令的學習

通過優化單片機項目化教材，將單片機指令巧妙地融入各實訓項目中去，以實現完成各項目的同時學習指令。當然，有一部分指令難以在有限的項目中呈現出來，但這并不妨礙我們對指令的學習，因為中職的學生能熟練運用常用指令、查找運用不常用指令已達到我們的目標。倘若為了不遺漏任一條指令，采取先學完所有指令再實踐，效果可想而知，迷茫和無趣將是課堂主旋律。

在教學中，老師們經常討論“西瓜”和“芝麻”的問題。究竟系統理論是西瓜還是各實訓項目是西瓜，要看最后學生到底吸收了多少來作判斷，在項目化的課程學習中，表面上看似乎漏掉了許多知識，而這并不影響對單片機應用的學習，而零散的理論知識是隨時可以撿起來的芝麻，偶爾落下幾顆并不妨礙我們的學習。因此在教學中，教師不要因幾粒芝麻而將所有理論面面俱到。作為中職單片機科任老師，開發理實一體項目化課程，充分體現“做中學、做中教”的教學理念，還有許多值得我們思考的問題。

參考文獻：

[1]羅學恒，羅懿.單片機實踐與應用.電子工業出版社，2010-05.

[2]陳雅萍.單片機項目設計與實訓：項目式教學.高等教育出版社，2011-07.

[3]姜大源.職業教育教師教學手冊.北京師范大學出版社，2013-05.

（作者單位 廣東省廣州市番禺區職業技術學校）

編輯 薄躍華