單片機技術教學過程中模擬教學與項目化教學的融合方式研究

姚 宏（河北建材職業技術學院）

單片機技術教學過程中模擬教學與項目化教學的融合方式研究

姚 宏
（河北建材職業技術學院）

模擬教學也稱仿真教學，這種教學方法可以很大程度上彌補客觀條件的不足，讓學生切身感受真實的訓練環境，適用于高職高專類的教學過程。本文探討的是如何將模擬教學與項目化教學進行有效融合，用于單片機技術教學過程中。

一、單片機學習的瓶頸

在單片機技術的日常教學過程中，同學們普遍反映該課程太抽象、太難理解，學生在學習單片機時的學習瓶頸主要表現在以下幾個方面：

1.匯編語言邏輯性太強，理解抽象。

2.該課程內容不是單純的程序編寫，更需要結合硬件接口結構才能寫出實用的程序，而學生無法很好地做到程序與硬件銜接。

3.需要熟練地使用十進制數、二進制數、十六進制數，學生學習時無法在各種進制中靈活轉換。

4.數據身份多樣性，同樣的數據既可以表示地址單元又可以表示數值，學生理解時容易混淆。

5.單片機的硬件結構復雜，存儲器種類繁多，學生理解模糊。這些問題是單片機技術教學過程中非常棘手。

項目化教學是高職高專類院校普遍使用的教學方法，顯著特點是“以項目為主線、教師為引導、學生為主體”，注重理論與實踐相結合。項目教學法主張先練后講，先學后教，強調學生的自主學習，主動參與，從嘗試入手，從練習開始。模擬教學也稱仿真教學，用計算機來模擬和實現真實的自然現象。如果能夠選取設計出合理的項目，再通過模擬仿真其功能的實現過程，可以使學生將理論學習轉換成實際操作，更適合高職高專的人才培養需要。

二、單片機使用的項目舉例

目前單片機的使用滲透到生活的各個領域，大到導彈的導航裝置、飛機上儀表的控制、計算機的網絡通信與數據傳輸、工業自動化過程的實時控制和數據處理、轎車的安全保障系統自動控制領域的機器人、醫療器械，小到廣泛使用的各種智能IC卡、錄像機、攝像機、全自動洗衣機的控制，以及程控玩具、電子寵物等，這些都離不開單片機。

針對高職高專的學生學習時項目的設計就要偏重于簡單、直觀、涉及的電子元件數量少，簡單總結為點亮類、顯示類、控制類等幾個方面。依托人才培養方案的指導，特篩選出9個具體項目，這些項目是：

1.單燈閃爍功能實現。通過本項目可以讓學生掌握延時子程序的應用，延時子程序在其他項目中應用較多，指令構成中涉及循環結構和條件選擇結構。這個項目非常簡單并且具有代表性，功能實現清晰直觀，非常適用于單片機技術的基礎教學。

2.四個開關控制四個燈的功能實現。通過本項目可以讓學生加深理解循環移位指令，更深刻地體會端口的讀出與寫入，并且體會到一種功能可以用多種方法實現。

3.流水燈功能的實現。流水燈是單片機最典型的應用功能，效果直觀，多變適合舉一反三，流水燈也是日常生活中總能看到的應用，對學生來說并不陌生，也更有意義，由于流水燈的多變性，這個項目也更有趣味性。

4.循環彩燈功能的實現。本項目實現時對功能不做具體細化的要求，讓學生自己設定功能，既可以考查前一段項目學習的成果，也可以鍛煉學生的活學活用能力。以上是點亮類的項目，這些項目涉及單片機技術的端口讀寫概念，指令的編寫等基礎知識。

5.用數碼管顯示數字功能的實現。通過本項目可以讓學生掌握數碼管的點亮方法，用數碼管顯示字符也是單片機的典型應用，在日常生活中此類項目多用于家用電器中，對于學生而言是非常熟悉的，所以對本項目的學習會更有心得。

6.用數碼管配合按鍵實現加1和減1的運算結果。本項目是上一個項目的延伸功能，結果明顯，可以加深對算術運算指令的理解，并且可以更好地培養學生的邏輯思維能力。

7.兩位數碼管顯示計數器。本項目也是一個拓展功能，主要讓學生了解當接入多個數碼管時，可以通過改變延時時間實現分時掃描，“同時顯示”的程序設計方法。以上是顯示類項目，這些項目除了使用單片機芯片之外拓展了數碼管，并且從簡到難可以接入多個數碼管，在單片機的應用領域中占有很大比例，比第一類項目難度稍稍增加一點，到此，單片機技術的基礎知識都涉及了。通過以上項目的實現，可以實現單片機的簡單入門了。

8.“嘀嘀”報警功能的實現。通過本項目可以讓學生體會延時和蜂鳴器聲音的對應，并且掌握音調與延時程序的關系，更重要的是加深對中斷的理解。

9.矩陣鍵盤識別功能的實現。通過本項目，初步讓學生體會矩陣鍵盤的掃描方式及鍵盤位置與現實數字的對應關系，為日后計算器的編寫打基礎。

項目設計好了，就可以模擬教學了，首先利用仿真軟件繪出電路連接圖，仿真軟件很多，這里使用Proteus，利用仿真軟件，可以模擬出電路的連接情況，畢竟如果實現用元件連接實物是非常浪費時間的，通過仿真可以測出電路中是否存在錯誤，避免實際使用時會出現元件故障等外因，將重點放在程序編寫環節上。通過仿真觀察結果，結合設計的項目功能體會指令語句。

這樣可以將模擬教學與項目教學完美地融合，讓兩者相互補充，通過有限的課時讓學生更深刻地掌握單片機技術的知識點和學習方法。

都伊林，楊群清.行動導向教學法在單片機技術課程教學中的應用［J］.吉林省教育學院學報：學科版，2011（2）.

·編輯 薄躍華