“以學生為中心”教學法在中職單片機教學中的應用

葉志堅

摘 要：中職學生學習單片機課程的積極性和學習效果普遍都不盡如人意。在單片機課程教學中應用“以學生為中心”教學法，能提高學生的學習興趣，改善教學效果。

關鍵詞：以學生為中心；單片機；模擬法

中圖分類號：G712 文獻標志碼：A 文章編號：1008-3561（2015）15-0046-02

隨著現代電子技術的進步，單片機芯片的成本越來越低，而單片機的靈活性配合低成本，使它的應用日漸廣泛，已在現代測控、實時控制、物聯網等領域中成為不可或缺的重要組成部分。

正因為如此，現在各中職學校也在相關專業中逐漸普及單片機課程的教學。但是，由于中職學生的英語和數理邏輯等方面的知識基礎相對較差，他們對單片機知識的學習普遍感到無所適從，教師們也對如何讓學生學好這門課而感到困惑，此門課的許多教師在互相交流時都覺得一個班里能有一兩個學生愿意從開學初到學期末都能全神貫注地學習就已經很欣慰了。

本人在多年的單片機教學中也一直在思考這個問題，摸索如何讓學生學得開心而又學得透徹。2012年5月份，在我校舉行了一期由英國教師主講的“以學生為中心教學法”培訓班，我有幸參加了此次培訓班的學習，通過學習，給了我不少啟發。后來，我把學習到的知識應用在單片機教學中，獲得了較好的成效。

一、積極調動學生學習的主動性，設計不同層次的學習目標由學生選擇

在中職學校中，教師們普遍遇到的老大難就是學生學習的積極性問題，尤其是單片機這種動腦比動手更多的課程，往往教師在講臺上嘔心瀝血，學生在課桌上昏昏欲睡，一個學期下來能理解單片機基本概念的也就只有倆寥寥可數的那么幾個學生。

實際上，由于單片機功能強大、使用靈活，學生很容易對單片機產生興趣。在課程開始時可展示單片機控制的搖搖棒、萬年歷、智能小車等小制作，播放CCTV“我愛發明”欄目的相關節目內容，引起學生的好奇心，激發他們的學習興趣。不過，中職生在以前的初中時期通常屬于學習成績中下的那部分學生，有自卑心理，他們會覺得編程是一種高深莫測的高科技，對于他們來說高不可攀，從而對學習單片機產生畏懼心理。

我們除了要鼓勵學生以提高他們的自信以外，還應設法讓學生主動地參與學習。單片機雖然復雜，但與生產和生活實際聯系緊密，易于學以致用。為此，我們可讓學生思考如何為自己或者自己的家庭設計一種自動化控制的產品，然后讓學生以這個任務作為自己的學習目標，這時只要激發起學生討論的氣氛，讓學生充分發揮想象力，他們都能想出不少的實際需求。如有的學生會想到要設計一些玩具，有的學生會想到要設計一個自動灌溉系統等。另外，由于中職生的學習能力差異巨大，如果對所有學生都施加相同的要求，就會讓能力強的學生覺得太簡單而放松，能力弱的學生覺得太難而放棄。因此，除了上述由學生根據實際需求選擇一個項目作為學習目標外，我在課程開始時還設計了幾個不同層次的學習目標，讓學生根據自己的能力和意愿去選擇，只要課程結束后能達到開學初選定的目標，都可獲得100分。這樣，就充分調動了學生學習的主動性，讓學生有了參與感，展現了“以學生為中心教學法”的優勢。

二、采用模擬法模擬單片機工作過程，使學生積極地參與并沉浸到學習過程中

雖然在制定學習目標上可以讓學生根據自己的能力而進行有區別的選擇，但隨著課程的開展，由于大多數中職生的自制力不足，他們對教師在課堂上講課的方式很難集中注意力，教師的授課很難取得良好的效果。

“以學生為中心”教學法認為，模擬法可以極大地激發學生的主動意識，提高學生的興趣，從而使學生積極地參與并沉浸在學習過程中。受此啟發，我在教學中設計了許多模擬過程，發動課堂內的學生都參與活動，把單片機的工作過程擬人化。例如，學生在學習單片機課程時，一個較大的學習難點就是難以理解“程序控制”的概念，為此，我以一個簡單的控制單個LED亮滅的程序為例設計了模擬過程，讓課桌模擬單片機的程序存儲器，按順序給每個課桌編號，然后給每個學生一個任務，學生完成任務就相當于執行指令，這樣就把程序的順序執行過程和存儲器分配形象化了。隨著學習的深入，這種模擬過程還可以模擬條件語句、循環語句等。因為學生親自扮演這些指令，所以學習的積極性和效果都較好。

三、在教學中利用學生熟悉的事物使抽象的單片機理論具體化

傳統的單片機教材知識較為系統，一般都是先介紹單片機的結構與工作原理，然后介紹指令與編程技巧等。中職學生普遍覺得理論學習枯燥無味而不感興趣，許多中職教師也都在教學中盡量弱化理論的學習，甚至完全忽略而只讓學生直接進行各種實驗，這樣雖然避開了理論學習這個教學難點，但經過整個課程的學習后，雖然學生也會做一些實驗，能夠搭接一些實驗線路，但只是觀察到一些實驗現象而不知其所以然，若想讓學生在今后的工作中自己設計單片機系統以解決各種實際問題無疑是癡人說夢，完全放棄單片機理論的學習對學生今后的提升毫無幫助。

我認為在教學中應該直面理論教學這個難點，為此，可用“以學生為中心”的原則去解決。“以學生為中心教學法”是以建構主義學習理論為基礎的一種教學法，建構主義學習理論認為，學習過程是人們的認知思維活動的主動建構過程，是人們通過原有的生活經驗與外界進行交互活動獲取、建構新知識的過程。在教學過程中學生是學習的主體，為讓學生形成具體的理論，應該以學生熟悉的事物和知識建構起單片機理論系統，否則用填鴨式的理論教學讓學生死記硬背，由于中職學生的學習動力本來就不足，這種教學方式自然無法讓學生接受，教學過程會事倍功半。下面，我介紹一下如何在單片機理論教學中運用這種教學法：

1. 中斷理論及其優先級的教學

中斷是計算機技術中一個很重要的概念，中斷技術的引入使單片機更能適應各種實時控制的需要，MCS-51單片機系統中就有五個中斷源和兩級優先級，讓學生形成清晰的中斷概念對掌握單片機理論相當重要。

生活中其實有許多類似單片機系統的中斷事例，學生也非常熟悉，如現在通訊技術發達，手機非常普及，中職學生也非常熟悉，手機在播放音樂過程中如果忽然有呼入電話，此時手機鈴聲就會中斷音樂播放，以這個事例導入中斷概念學生就很易掌握。

作為中職學生，經過幼兒園至初中階段的學習，對學校的環境非常熟悉，假設在一個班級中正在進行教學，教師可比作CPU，黑板可比作隨機存儲器RAM，此時如果有教務主任找教師談工作，教師要中斷當前的工作而處理主任的事務，這就是中斷；如果此時又有校長找教師談工作，教師也需要中斷主任的事務而處理校長安排的事務，這就是高優先級中斷低優先級。當然上述過程是一個并不是一個正常的教學過程，但是校長、主任、教師這些都是學生非常熟悉的事物，通過這些事物類比單片機的中斷過程，這就讓抽象的理論具體化，讓學生建構起了單片機的中斷概念。

2. 函數和參數傳遞的教學

不論是采用匯編語言還是采用C語言作為單片機的編程開發語言，在編寫稍微復雜的程序時都需要用子程序簡化編程。在C語言中子程序也稱為函數，“函數”這個數學名稱就會讓學生如墜入云霧中，很難理解。

在教學中我們應該從學生的思維特點和經驗出發去設計教學過程。例如，我們可以把一個稍微復雜的任務交給一個小組，讓他們共同討論如何完成任務從而使效率更高。在此過程中，教師只要適當引導，使學生把任務分解，讓小組長作為任務的主導者組織、協調，每個組員分別完成各個分任務，這樣就可以發揮小組每個組員的作用，加快任務的進度。這中間，小組長還可以讓組員完成一些材料加工任務。這時，教師再進行類比，小組長比作主函數、組員比作子函數，抽象的單片機工作過程就變得具體化；再進一步深入，函數的參數就如原材料，返回值就如加工好的產品。因為學生親身參與了這個過程，他們對子函數就會恍然大悟，理解了主函數和子函數的關系，也就不再懼怕編程。

此外，在電子鐘項目的教學中可設計一個整型變量作為“發動機”，設計一個位變量作為“開關”，由“開關”控制“發動機”的啟停從而控制電子鐘的運行。由于“開關”“發動機”這些都是學生在日常生活中非常熟悉的事物，用這些作類比可以把高速而不可見的單片機工作過程具體化。這些例子都是充分利用學生以往熟悉的知識和經驗類比抽象的單片機理論，因為貫徹了“以學生為中心”的教學理念，學生積極性高，學得輕松愉快。

參考文獻：

[1]張勍.以學生為中心——教學法分析及案例[M].北京：北京出版社，2012.

[2]楊立生.單片機教學方法研究[J].中國現代教育裝備，2010（17）.

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