單片機技術(shù)教學過程中模擬教學與項目化教學的融合方式研究

姚宏

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(xùn)練環(huán)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(shù)教學過程中。

一、單片機學習的瓶頸

在單片機技術(shù)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(xiàn)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(nèi)容不是單純的程序編寫，更需要結(jié)合硬件接口結(jié)構(gòu)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(shù)、二進制數(shù)、十六進制數(shù)，學生學習時無法在各種進制中靈活轉(zhuǎn)換。

4.數(shù)據(jù)身份多樣性，同樣的數(shù)據(jù)既可以表示地址單元又可以表示數(shù)值，學生理解時容易混淆。

5.單片機的硬件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，存儲器種類繁多，學生理解模糊。這些問題是單片機技術(shù)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(dǎo)、學生為主體”，注重理論與實踐相結(jié)合。項目教學法主張先練后講，先學后教，強調(diào)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(xiàn)真實的自然現(xiàn)象。如果能夠選取設(shè)計出合理的項目，再通過模擬仿真其功能的實現(xiàn)過程，可以使學生將理論學習轉(zhuǎn)換成實際操作，更適合高職高專的人才培養(yǎng)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(lǐng)域，大到導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置、飛機上儀表的控制、計算機的網(wǎng)絡(luò)通信與數(shù)據(jù)傳輸、工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理、轎車的安全保障系統(tǒng)自動控制領(lǐng)域的機器人、醫(yī)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(shè)計就要偏重于簡單、直觀、涉及的電子元件數(shù)量少，簡單總結(jié)為點亮類、顯示類、控制類等幾個方面。依托人才培養(yǎng)方案的指導(dǎo)，特篩選出9個具體項目，這些項目是：

1.單燈閃爍功能實現(xiàn)。通過本項目可以讓學生掌握延時子程序的應(yīng)用，延時子程序在其他項目中應(yīng)用較多，指令構(gòu)成中涉及循環(huán)結(jié)構(gòu)和條件選擇結(jié)構(gòu)。這個項目非常簡單并且具有代表性，功能實現(xiàn)清晰直觀，非常適用于單片機技術(shù)的基礎(chǔ)教學。

2.四個開關(guān)控制四個燈的功能實現(xiàn)。通過本項目可以讓學生加深理解循環(huán)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(xiàn)。

3.流水燈功能的實現(xiàn)。流水燈是單片機最典型的應(yīng)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(yīng)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(huán)彩燈功能的實現(xiàn)。本項目實現(xiàn)時對功能不做具體細化的要求，讓學生自己設(shè)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(shù)的端口讀寫概念，指令的編寫等基礎(chǔ)知識。

5.用數(shù)碼管顯示數(shù)字功能的實現(xiàn)。通過本項目可以讓學生掌握數(shù)碼管的點亮方法，用數(shù)碼管顯示字符也是單片機的典型應(yīng)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(shù)碼管配合按鍵實現(xiàn)加1和減1的運算結(jié)果。本項目是上一個項目的延伸功能，結(jié)果明顯，可以加深對算術(shù)運算指令的理解，并且可以更好地培養(yǎng)學生的邏輯思維能力。

7.兩位數(shù)碼管顯示計數(shù)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(shù)碼管時，可以通過改變延時時間實現(xiàn)分時掃描，“同時顯示”的程序設(shè)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(shù)碼管，并且從簡到難可以接入多個數(shù)碼管，在單片機的應(yīng)用領(lǐng)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(shù)的基礎(chǔ)知識都涉及了。通過以上項目的實現(xiàn)，可以實現(xiàn)單片機的簡單入門了。

8.“嘀嘀”報警功能的實現(xiàn)。通過本項目可以讓學生體會延時和蜂鳴器聲音的對應(yīng)，并且掌握音調(diào)與延時程序的關(guān)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(xiàn)。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(xiàn)實數(shù)字的對應(yīng)關(guān)系，為日后計算器的編寫打基礎(chǔ)。

項目設(shè)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(xiàn)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(xiàn)元件故障等外因，將重點放在程序編寫環(huán)節(jié)上。通過仿真觀察結(jié)果，結(jié)合設(shè)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(shù)的知識點和學習方法。

參考文獻：

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

編輯 薄躍華