技工院校單片機“雙模塊”化教學的研究

張俊

摘?要：本文針對職業院校學生的特點以及單片機技術的課程特點，創新地提出一種“雙模化”的一體化教學方法，力求使學生更有效、更系統地掌握單片機技術。

關鍵詞：單片機?雙模塊?一體化教學

一、“雙模塊”教學法的含義及其在單片機課程教學中的意義

目前，技工院校采用的教學方法有很多，目的都是最大限度地提高學生的學習興趣，發揮其長處，從而提高課堂效率。“雙模塊”教學法是基于學生的認知特點和課程的應用特色這兩個核心提出的。在此基礎上將課程模塊化，同時將此課程中學生實際操作的技能模塊化，從而達到預期的教學效果。

那么技工院校學生的特點和單片機課程的特色是什么？只有正確把握這兩點，才能設計出準確有效的教學方法。首先，職業院校的學生最大的特點是動手能力強，對事物具有極為敏銳的感性認識，但其理論功底較為欠缺，基礎環節較為薄弱。其次，單片機課程的特色是以電子、計算機通信技術為基礎，內容涉及硬件設計和軟件編程的一門綜合性學科。因此，我們可以發現學生的優勢在于“做”和“看” ，課程的難點在于“深”和“雜”。要想讓這類學生較為輕松地學會單片機課程，采用普通的教法一般達不到較好的效果，因此，我們提出“雙模塊”教學，簡而言之就是，學的是分解為一個個模塊的課程內容，用的是精練成一個個模塊的課程技能。學以致用，學以夠用。

二、“雙模塊”教學法在單片機教學中的應用

一般的單片機課程教學步驟是根據教材順序，介紹單片機的硬件結構、單片機的指令系統、軟件編程、中斷系統、外圍擴展應用、實例分析等內容。這種方法將硬件和軟件知識完全分立開來，讓學生根本無法深入理解單片機的硬件知識，而隨后的111條指令的學習更是讓學生痛苦不堪，學習后面的內容就更加困難。下面簡要介紹一下我們采用的“雙模塊”化教學。

1.課程“模塊化”

我們采用“雙模塊”法首先將該課程模塊化。將單片機這門課程分為基礎篇和應用篇兩大部分，打破教材的束縛，按照認知規律和知識點的結構，采用理實一體的方式來劃分模塊。基礎篇具體劃分見圖1。

從模塊圖1中我們可以看到，經過9個模塊的學習，學生可以學到：單片機的硬件知識、編程及仿真軟件的使用、常用的基本指令、延時程序的計算與編寫、顯示模塊、聲音模塊、中斷知識、定時與計數等知識。它基本包含了單片機課程的基礎內容。而且，在每一個模塊中又配以一個具體課題進行展示演練，這樣更能讓學生感到生動有趣，在學習硬件知識的時候涉及軟件，在學習軟件編程時又時刻關系到硬件設計，真正做到軟硬結合，統籌兼顧。同時，更主要的是我們不但將單片機的軟硬件知識進行了統一，更把一些較多、較煩的內容都分解到每一個模塊中進行學習。例如，我們將單片機的111條指令分解到各個模塊課題中，學哪一個模塊就學與之相關的指令，這樣既給學生減輕了壓力，又提高了學生的學習效率。

圖1?基礎篇模塊圖

圖2是應用篇模塊圖，我們將其分為9個模塊，這9個模塊是基于學生已經學完基礎篇中的9個模塊以后，首先掌握一些單片機必備的基礎知識，然后再由淺入深地進行綜合性學習。這部分的內容主要是讓學生學會如何應用、如何設計，達到促進、提高的目的。至此，我們將單片機技術這門課程劃分為18個模塊，以模塊為單位，用理實一體化進行教學，循序漸進，實實在在地將單片機技術展現在學生面前。而學生最大的收獲莫過于從硬件設計到軟件編程，再到實物調試，整個過程都是由學生參與，他們了解了整個單片機項目設計的全過程，真正學到了知識，用到了知識。

圖2?應用篇模塊圖

2.編程技能“模塊化”

所謂的編程技能模塊化，就是指我們在進行軟件編程教學時，指導學生將自己的程序知識庫建立成一個個的模塊，將對應的單元子程序存入模塊中，之后就可以針對某一個具體課題，將這些單元程序從這些模塊中取出，進行組合完善，從而實現某一個具體功能。

那么我們應該建立哪些程序模塊呢？筆者認為可以分為兩大類，即通用模塊和元件模塊程序庫。通用模塊主要針對基礎知識中經常要用到的內容，而元件模塊主要是針對某一個具體元件的操作。在這里，通用模塊主要包括：單元延時程序模塊、查表程序模塊、循環判斷跳轉程序模塊、靜態顯示程序模塊、按鍵消抖程序模塊、中斷初始化程序模塊、定時/計數初始化程序模塊等。元件模塊主要包括：矩陣鍵盤掃描程序模塊、動態顯示程序模塊、DS18B20初始化程序模塊、1602LCD初始化程序模塊、串行口初始化程序等。建立了這些程序模塊后，我們就可以思路清晰、較為容易地實現編程。下面我們以實例說明。

例：用單片機的P2口控制一位共陽數碼管循環顯示0～9（時間間隔為1s）。

①課題的性質。課題所涉及的內容屬于基礎篇中的數碼管靜態顯示控制模塊。

②課題涉及的軟、硬件知識。在數碼管靜態顯示控制模塊中，學生學習的硬件知識包括單片機與數碼管的連接、共陽數碼管的結構等；軟件知識包括共陽數碼管的字型編碼、常用基本指令等。

③硬件設計。按照要求，進行課題的硬件設計。

④軟件編程。該課題將用到技能模塊中的程序包括：延時程序模塊、查表程序模塊、循環判斷跳轉程序模塊、靜態顯示程序模塊。因此，我們可以將這些子程序模塊進行組合，并加以適當的修改，就可以將該課題的軟件設計出來。其模塊編寫流程如圖3所示。

圖3?程序模塊編寫流程圖

三、“雙模塊”教學實施的方法及要點

“雙模塊”教學在實施的過程中一定要采取理實一體化的方法，這也是由單片機技術課程的特點決定的。讓教師在教學過程中起主導作用，而學生在其中充當主體角色。為此我們必須采取理實一體化的方式，這樣才能調動學生的主動性，也才能將“雙模塊”化的優勢發揮到最大限度。學生用實際操作驗證所學每一個模塊的內容，再將這些知識經過提煉轉化為自己的程序模塊。這樣整個過程都由他們參與，就會使他們印象深刻，模塊清晰。“雙模塊”化教學實施的要點主要有以下幾點。

1.課程“模塊化”的主導是教師

課程“模塊化”的主導一定是教師。教師要深入了解本課程的知識與結構，按照科學的方法將本課程內容進行“模塊化”的劃分，同時要注意知識點的先后順序。在這個過程中，教師既要“膽大”，又要“心細”。所謂的“膽大”就是教師不被教材的條條框框所束縛，在遵循教學大綱要求的基礎上，可以大膽地將內容進行合并、劃分，將內容盡可能模塊化。所謂“心細”，是指教師在劃分好模塊后，要仔細認真地將每一個模塊進行審查，確定每一個模塊的教學內容和課時安排，做到不遺漏重要的知識點。可以說，教師對課程劃分模塊是否正確、合理，直接關系到本課程的教學是否成功。

2.技能“模塊化”的主體是學生

技能“模塊化”的主體一定是學生。學生通過對模塊化課程的學習，在教師的指導下，將自己所學的單片機編程知識轉化成一個個“模塊”程序，將這些“模塊”存儲在自己的知識體庫中。學生在編程時，可以通過自己的理解，合理選擇需要的程序“模塊”，加以組合。因此，他們可以用自己的思維加以創造，提高他們的創造力。

3.兩個模塊的統一

課程模塊和技能模塊是相互統一的。課程模塊需要技能模塊來驗證，技能模塊需要課程模塊來提煉。學生只有真正掌握這兩個模塊的內容，才能真正學會單片機應用技術。

“雙模塊”教學法不是教學的全部內容，但通過對單片機技術課程的應用，“雙模塊”教學法發揮了重要的作用，它幫助學生提高了學習效率，幫助教師提高了教學質量。

（作者單位：無錫技師學院）

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摘?要：本文針對職業院校學生的特點以及單片機技術的課程特點，創新地提出一種“雙模化”的一體化教學方法，力求使學生更有效、更系統地掌握單片機技術。

關鍵詞：單片機?雙模塊?一體化教學

一、“雙模塊”教學法的含義及其在單片機課程教學中的意義

目前，技工院校采用的教學方法有很多，目的都是最大限度地提高學生的學習興趣，發揮其長處，從而提高課堂效率。“雙模塊”教學法是基于學生的認知特點和課程的應用特色這兩個核心提出的。在此基礎上將課程模塊化，同時將此課程中學生實際操作的技能模塊化，從而達到預期的教學效果。

那么技工院校學生的特點和單片機課程的特色是什么？只有正確把握這兩點，才能設計出準確有效的教學方法。首先，職業院校的學生最大的特點是動手能力強，對事物具有極為敏銳的感性認識，但其理論功底較為欠缺，基礎環節較為薄弱。其次，單片機課程的特色是以電子、計算機通信技術為基礎，內容涉及硬件設計和軟件編程的一門綜合性學科。因此，我們可以發現學生的優勢在于“做”和“看” ，課程的難點在于“深”和“雜”。要想讓這類學生較為輕松地學會單片機課程，采用普通的教法一般達不到較好的效果，因此，我們提出“雙模塊”教學，簡而言之就是，學的是分解為一個個模塊的課程內容，用的是精練成一個個模塊的課程技能。學以致用，學以夠用。

二、“雙模塊”教學法在單片機教學中的應用

一般的單片機課程教學步驟是根據教材順序，介紹單片機的硬件結構、單片機的指令系統、軟件編程、中斷系統、外圍擴展應用、實例分析等內容。這種方法將硬件和軟件知識完全分立開來，讓學生根本無法深入理解單片機的硬件知識，而隨后的111條指令的學習更是讓學生痛苦不堪，學習后面的內容就更加困難。下面簡要介紹一下我們采用的“雙模塊”化教學。

1.課程“模塊化”

我們采用“雙模塊”法首先將該課程模塊化。將單片機這門課程分為基礎篇和應用篇兩大部分，打破教材的束縛，按照認知規律和知識點的結構，采用理實一體的方式來劃分模塊。基礎篇具體劃分見圖1。

從模塊圖1中我們可以看到，經過9個模塊的學習，學生可以學到：單片機的硬件知識、編程及仿真軟件的使用、常用的基本指令、延時程序的計算與編寫、顯示模塊、聲音模塊、中斷知識、定時與計數等知識。它基本包含了單片機課程的基礎內容。而且，在每一個模塊中又配以一個具體課題進行展示演練，這樣更能讓學生感到生動有趣，在學習硬件知識的時候涉及軟件，在學習軟件編程時又時刻關系到硬件設計，真正做到軟硬結合，統籌兼顧。同時，更主要的是我們不但將單片機的軟硬件知識進行了統一，更把一些較多、較煩的內容都分解到每一個模塊中進行學習。例如，我們將單片機的111條指令分解到各個模塊課題中，學哪一個模塊就學與之相關的指令，這樣既給學生減輕了壓力，又提高了學生的學習效率。

圖1?基礎篇模塊圖

圖2是應用篇模塊圖，我們將其分為9個模塊，這9個模塊是基于學生已經學完基礎篇中的9個模塊以后，首先掌握一些單片機必備的基礎知識，然后再由淺入深地進行綜合性學習。這部分的內容主要是讓學生學會如何應用、如何設計，達到促進、提高的目的。至此，我們將單片機技術這門課程劃分為18個模塊，以模塊為單位，用理實一體化進行教學，循序漸進，實實在在地將單片機技術展現在學生面前。而學生最大的收獲莫過于從硬件設計到軟件編程，再到實物調試，整個過程都是由學生參與，他們了解了整個單片機項目設計的全過程，真正學到了知識，用到了知識。

圖2?應用篇模塊圖

2.編程技能“模塊化”

所謂的編程技能模塊化，就是指我們在進行軟件編程教學時，指導學生將自己的程序知識庫建立成一個個的模塊，將對應的單元子程序存入模塊中，之后就可以針對某一個具體課題，將這些單元程序從這些模塊中取出，進行組合完善，從而實現某一個具體功能。

那么我們應該建立哪些程序模塊呢？筆者認為可以分為兩大類，即通用模塊和元件模塊程序庫。通用模塊主要針對基礎知識中經常要用到的內容，而元件模塊主要是針對某一個具體元件的操作。在這里，通用模塊主要包括：單元延時程序模塊、查表程序模塊、循環判斷跳轉程序模塊、靜態顯示程序模塊、按鍵消抖程序模塊、中斷初始化程序模塊、定時/計數初始化程序模塊等。元件模塊主要包括：矩陣鍵盤掃描程序模塊、動態顯示程序模塊、DS18B20初始化程序模塊、1602LCD初始化程序模塊、串行口初始化程序等。建立了這些程序模塊后，我們就可以思路清晰、較為容易地實現編程。下面我們以實例說明。

例：用單片機的P2口控制一位共陽數碼管循環顯示0～9（時間間隔為1s）。

①課題的性質。課題所涉及的內容屬于基礎篇中的數碼管靜態顯示控制模塊。

②課題涉及的軟、硬件知識。在數碼管靜態顯示控制模塊中，學生學習的硬件知識包括單片機與數碼管的連接、共陽數碼管的結構等；軟件知識包括共陽數碼管的字型編碼、常用基本指令等。

③硬件設計。按照要求，進行課題的硬件設計。

④軟件編程。該課題將用到技能模塊中的程序包括：延時程序模塊、查表程序模塊、循環判斷跳轉程序模塊、靜態顯示程序模塊。因此，我們可以將這些子程序模塊進行組合，并加以適當的修改，就可以將該課題的軟件設計出來。其模塊編寫流程如圖3所示。

圖3?程序模塊編寫流程圖

三、“雙模塊”教學實施的方法及要點

“雙模塊”教學在實施的過程中一定要采取理實一體化的方法，這也是由單片機技術課程的特點決定的。讓教師在教學過程中起主導作用，而學生在其中充當主體角色。為此我們必須采取理實一體化的方式，這樣才能調動學生的主動性，也才能將“雙模塊”化的優勢發揮到最大限度。學生用實際操作驗證所學每一個模塊的內容，再將這些知識經過提煉轉化為自己的程序模塊。這樣整個過程都由他們參與，就會使他們印象深刻，模塊清晰。“雙模塊”化教學實施的要點主要有以下幾點。

1.課程“模塊化”的主導是教師

課程“模塊化”的主導一定是教師。教師要深入了解本課程的知識與結構，按照科學的方法將本課程內容進行“模塊化”的劃分，同時要注意知識點的先后順序。在這個過程中，教師既要“膽大”，又要“心細”。所謂的“膽大”就是教師不被教材的條條框框所束縛，在遵循教學大綱要求的基礎上，可以大膽地將內容進行合并、劃分，將內容盡可能模塊化。所謂“心細”，是指教師在劃分好模塊后，要仔細認真地將每一個模塊進行審查，確定每一個模塊的教學內容和課時安排，做到不遺漏重要的知識點。可以說，教師對課程劃分模塊是否正確、合理，直接關系到本課程的教學是否成功。

2.技能“模塊化”的主體是學生

技能“模塊化”的主體一定是學生。學生通過對模塊化課程的學習，在教師的指導下，將自己所學的單片機編程知識轉化成一個個“模塊”程序，將這些“模塊”存儲在自己的知識體庫中。學生在編程時，可以通過自己的理解，合理選擇需要的程序“模塊”，加以組合。因此，他們可以用自己的思維加以創造，提高他們的創造力。

3.兩個模塊的統一

課程模塊和技能模塊是相互統一的。課程模塊需要技能模塊來驗證，技能模塊需要課程模塊來提煉。學生只有真正掌握這兩個模塊的內容，才能真正學會單片機應用技術。

“雙模塊”教學法不是教學的全部內容，但通過對單片機技術課程的應用，“雙模塊”教學法發揮了重要的作用，它幫助學生提高了學習效率，幫助教師提高了教學質量。

（作者單位：無錫技師學院）

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摘?要：本文針對職業院校學生的特點以及單片機技術的課程特點，創新地提出一種“雙模化”的一體化教學方法，力求使學生更有效、更系統地掌握單片機技術。

關鍵詞：單片機?雙模塊?一體化教學

一、“雙模塊”教學法的含義及其在單片機課程教學中的意義

目前，技工院校采用的教學方法有很多，目的都是最大限度地提高學生的學習興趣，發揮其長處，從而提高課堂效率。“雙模塊”教學法是基于學生的認知特點和課程的應用特色這兩個核心提出的。在此基礎上將課程模塊化，同時將此課程中學生實際操作的技能模塊化，從而達到預期的教學效果。

那么技工院校學生的特點和單片機課程的特色是什么？只有正確把握這兩點，才能設計出準確有效的教學方法。首先，職業院校的學生最大的特點是動手能力強，對事物具有極為敏銳的感性認識，但其理論功底較為欠缺，基礎環節較為薄弱。其次，單片機課程的特色是以電子、計算機通信技術為基礎，內容涉及硬件設計和軟件編程的一門綜合性學科。因此，我們可以發現學生的優勢在于“做”和“看” ，課程的難點在于“深”和“雜”。要想讓這類學生較為輕松地學會單片機課程，采用普通的教法一般達不到較好的效果，因此，我們提出“雙模塊”教學，簡而言之就是，學的是分解為一個個模塊的課程內容，用的是精練成一個個模塊的課程技能。學以致用，學以夠用。

二、“雙模塊”教學法在單片機教學中的應用

一般的單片機課程教學步驟是根據教材順序，介紹單片機的硬件結構、單片機的指令系統、軟件編程、中斷系統、外圍擴展應用、實例分析等內容。這種方法將硬件和軟件知識完全分立開來，讓學生根本無法深入理解單片機的硬件知識，而隨后的111條指令的學習更是讓學生痛苦不堪，學習后面的內容就更加困難。下面簡要介紹一下我們采用的“雙模塊”化教學。

1.課程“模塊化”

我們采用“雙模塊”法首先將該課程模塊化。將單片機這門課程分為基礎篇和應用篇兩大部分，打破教材的束縛，按照認知規律和知識點的結構，采用理實一體的方式來劃分模塊。基礎篇具體劃分見圖1。

從模塊圖1中我們可以看到，經過9個模塊的學習，學生可以學到：單片機的硬件知識、編程及仿真軟件的使用、常用的基本指令、延時程序的計算與編寫、顯示模塊、聲音模塊、中斷知識、定時與計數等知識。它基本包含了單片機課程的基礎內容。而且，在每一個模塊中又配以一個具體課題進行展示演練，這樣更能讓學生感到生動有趣，在學習硬件知識的時候涉及軟件，在學習軟件編程時又時刻關系到硬件設計，真正做到軟硬結合，統籌兼顧。同時，更主要的是我們不但將單片機的軟硬件知識進行了統一，更把一些較多、較煩的內容都分解到每一個模塊中進行學習。例如，我們將單片機的111條指令分解到各個模塊課題中，學哪一個模塊就學與之相關的指令，這樣既給學生減輕了壓力，又提高了學生的學習效率。

圖1?基礎篇模塊圖

圖2是應用篇模塊圖，我們將其分為9個模塊，這9個模塊是基于學生已經學完基礎篇中的9個模塊以后，首先掌握一些單片機必備的基礎知識，然后再由淺入深地進行綜合性學習。這部分的內容主要是讓學生學會如何應用、如何設計，達到促進、提高的目的。至此，我們將單片機技術這門課程劃分為18個模塊，以模塊為單位，用理實一體化進行教學，循序漸進，實實在在地將單片機技術展現在學生面前。而學生最大的收獲莫過于從硬件設計到軟件編程，再到實物調試，整個過程都是由學生參與，他們了解了整個單片機項目設計的全過程，真正學到了知識，用到了知識。

圖2?應用篇模塊圖

2.編程技能“模塊化”

所謂的編程技能模塊化，就是指我們在進行軟件編程教學時，指導學生將自己的程序知識庫建立成一個個的模塊，將對應的單元子程序存入模塊中，之后就可以針對某一個具體課題，將這些單元程序從這些模塊中取出，進行組合完善，從而實現某一個具體功能。

那么我們應該建立哪些程序模塊呢？筆者認為可以分為兩大類，即通用模塊和元件模塊程序庫。通用模塊主要針對基礎知識中經常要用到的內容，而元件模塊主要是針對某一個具體元件的操作。在這里，通用模塊主要包括：單元延時程序模塊、查表程序模塊、循環判斷跳轉程序模塊、靜態顯示程序模塊、按鍵消抖程序模塊、中斷初始化程序模塊、定時/計數初始化程序模塊等。元件模塊主要包括：矩陣鍵盤掃描程序模塊、動態顯示程序模塊、DS18B20初始化程序模塊、1602LCD初始化程序模塊、串行口初始化程序等。建立了這些程序模塊后，我們就可以思路清晰、較為容易地實現編程。下面我們以實例說明。

例：用單片機的P2口控制一位共陽數碼管循環顯示0～9（時間間隔為1s）。

①課題的性質。課題所涉及的內容屬于基礎篇中的數碼管靜態顯示控制模塊。

②課題涉及的軟、硬件知識。在數碼管靜態顯示控制模塊中，學生學習的硬件知識包括單片機與數碼管的連接、共陽數碼管的結構等；軟件知識包括共陽數碼管的字型編碼、常用基本指令等。

③硬件設計。按照要求，進行課題的硬件設計。

④軟件編程。該課題將用到技能模塊中的程序包括：延時程序模塊、查表程序模塊、循環判斷跳轉程序模塊、靜態顯示程序模塊。因此，我們可以將這些子程序模塊進行組合，并加以適當的修改，就可以將該課題的軟件設計出來。其模塊編寫流程如圖3所示。

圖3?程序模塊編寫流程圖

三、“雙模塊”教學實施的方法及要點

“雙模塊”教學在實施的過程中一定要采取理實一體化的方法，這也是由單片機技術課程的特點決定的。讓教師在教學過程中起主導作用，而學生在其中充當主體角色。為此我們必須采取理實一體化的方式，這樣才能調動學生的主動性，也才能將“雙模塊”化的優勢發揮到最大限度。學生用實際操作驗證所學每一個模塊的內容，再將這些知識經過提煉轉化為自己的程序模塊。這樣整個過程都由他們參與，就會使他們印象深刻，模塊清晰。“雙模塊”化教學實施的要點主要有以下幾點。

1.課程“模塊化”的主導是教師

課程“模塊化”的主導一定是教師。教師要深入了解本課程的知識與結構，按照科學的方法將本課程內容進行“模塊化”的劃分，同時要注意知識點的先后順序。在這個過程中，教師既要“膽大”，又要“心細”。所謂的“膽大”就是教師不被教材的條條框框所束縛，在遵循教學大綱要求的基礎上，可以大膽地將內容進行合并、劃分，將內容盡可能模塊化。所謂“心細”，是指教師在劃分好模塊后，要仔細認真地將每一個模塊進行審查，確定每一個模塊的教學內容和課時安排，做到不遺漏重要的知識點。可以說，教師對課程劃分模塊是否正確、合理，直接關系到本課程的教學是否成功。

2.技能“模塊化”的主體是學生

技能“模塊化”的主體一定是學生。學生通過對模塊化課程的學習，在教師的指導下，將自己所學的單片機編程知識轉化成一個個“模塊”程序，將這些“模塊”存儲在自己的知識體庫中。學生在編程時，可以通過自己的理解，合理選擇需要的程序“模塊”，加以組合。因此，他們可以用自己的思維加以創造，提高他們的創造力。

3.兩個模塊的統一

課程模塊和技能模塊是相互統一的。課程模塊需要技能模塊來驗證，技能模塊需要課程模塊來提煉。學生只有真正掌握這兩個模塊的內容，才能真正學會單片機應用技術。

“雙模塊”教學法不是教學的全部內容，但通過對單片機技術課程的應用，“雙模塊”教學法發揮了重要的作用，它幫助學生提高了學習效率，幫助教師提高了教學質量。

（作者單位：無錫技師學院）

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