《單片機技術》課程信息化教學探究

鄭潔霽 秦國棟

【摘 要】隨著信息化技術的快速發展，信息化教學成為了一種趨勢。《單片機技術》課程是電子信息專業核心課程，其包含了單片機硬件結構、軟件編程、程序測試等內容，學習難度較大。為了改善《單片機技術》課程的教學效果，本文以項目化教學為主導，引入信息化教學手段。本文以交通燈控制項目為例，介紹了結合網絡教學平臺、微課視頻、思維導圖、虛擬仿真軟件等教學工具的教學設計過程，進一步推動了課堂教學改革，提高了教學效率和學習效果。

【關鍵詞】單片機技術課程；信息化教學；仿真軟件

中圖分類號： G712；TP368.1-4 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）32-0071-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.32.032

【Abstract】With the rapid development of information technology， information-based teaching has become a trend. MCU course is a key course to electronic information engineering specialty，it contains the contents of hardware structure 、software design、program testing. In order to improve the teaching effect of the MCU course ，this paper takes project-based teaching as the leading factor， introduces information-based teaching methods. Taking traffic-light control project as an example， this paper introduces information-based teaching design， using online teaching-platform、micro-lesson video、mind-map and virtual simulation software. This method can improve learning effect efficiently.

【Key words】MCU course； Information technology teaching； Simulation software

0 引言

《單片機技術》課程是電子信息專業核心課程，其包含了單片機硬件結構、軟件編程、程序測試等內容，要求學生具有扎實的編程和電路設計、調試能力。

由于高職教育的特點，學生普遍理論基礎較差動手能力較強，因此采用傳統的教學方式在效果上出現了“瓶頸”[1]。近年來，隨著信息技術的快速發展，越來越多的信息技術工具被引入到教學過程中來，并取得了很好的教學效果。本文以《單片機技術》課程為例，采用多種信息化教學工具和方法相配合，進一步推動課程教學改革，提高教學質量。

1 信息化教學資源

傳統的教學模式中，學生獲得的學習資料往往局限于紙質材料，知識缺乏多元化載體的傳達。信息化技術的引入使知識的傳達增添了多樣性，可通過各種真實和虛擬的學習環境將知識提供給學生。主要的信息化教學工具有：網絡教學平臺、微課視頻、思維導圖、虛擬仿真軟件等。

網絡教學平臺用于發布教學任務、測驗作業等。微課視頻以簡練易懂的語言對重點知識點進行講解，建立起可視化的教學資源[2]。思維導圖又稱腦圖，是20世紀70年代由英國人東尼·博贊發明的一種圖像化思維工具。思維導圖使用圖形化的筆記方法，能夠有效表征知識點之間的聯系，有助于學生培養發散性思維和提高表達能力[3]。

虛擬仿真軟件是單片機技術課程信息化教學的重要工具[4]。常用的單片機仿真工具是Proteus，這款軟件提供了豐富的芯片和仿真元器件，可以快速地設計電路[5]。為了編寫C語言程序，在教學中使用Keil軟件，它是功能強大的開發調試工具，具有效率高、使用方便等特點。

2 信息化教學實踐

2.1 信息化教學設計

本文選取了交通燈控制實驗這個項目來介紹信息化教學的實施應用。交通燈控制實驗包含了軟硬件設計和整體調試，涉及到單片機IO口應用、定時器以及程序流程圖等知識點的學習和應用，是一個綜合性的實踐項目。我們把教學過程分為知識引入、任務分析、方案實施、調試總結等4個環節，如圖1所示。

2.2 知識引入

交通燈控制實驗涉及到定時器的使用等知識點，相對來說不太容易理解。通過錄制微課視頻上傳到網絡教學平臺，由學生自主下載觀看。微課視頻將重點難點提煉出來，輔以動畫或實物演示，能夠將學習過程轉化得生動有趣，并且學生可反復多次觀看，加深對知識的理解。通過微課視頻引導學生思考，如何實現交通燈的順序控制。

2.3 任務分析

交通燈的控制是一個源于實際應用的綜合實踐項目。控制的要求：東西綠燈時間為45s，南北綠燈時間為 45s，期間黃燈過渡時間為5s，并依次循環。由于交通燈需要比較精確的通行時間，所以之前用的延時方法不再適用了，需要引入新的方式來實現精確定時，而利用單片機的定時器可以實現精確延時。由綠、紅、黃三種顏色的LED燈來代表交通燈，數碼管模塊來實現倒計時數字的顯示。

軟件設計由初始化程序、主程序、顯示程序、定時器程序等幾大模塊構成，分別完成系統初始化、主控處理、數字顯示、定時控制等功能。學生分成若干小組，每個小組根據硬件設計和軟件兩個部分畫出思維導圖，用圖像化的方式列出所要完成的分解步驟，并按先后次序進行排列。

2.4 方案實施

根據思維導圖做出的任務分解，進行分工合作。硬件原理圖的設計：學生根據功能要求，在Proteus軟件中選擇元器件，根據設計要求連接單片機及各外圍設備，完成原理圖的繪制。

軟件設計：學生通過學習微課視頻掌握定時器的工作方式及初值的計算，根據思維導圖的任務分解畫出程序的流程圖。在Keil軟件中完成初始化程序、主程序、顯示程序、定時器程序的編寫。

2.5 調試總結

學生將Proteus與Keil聯合起來進行調試，通過運行編寫的程序，觀察實驗電路的現象，對產生的錯誤進行排除，進行整體的優化調整并做好記錄工作。在完成功能之后，學生將實驗的原理、過程、結果記錄下來形成項目總結報告，上傳到網絡教學平臺保存，作為評分的依據。

3 結束語

在信息技術高速發展的今天，由于傳統教學方式有授課形式單一等局限性，引入信息化教學手段，優化知識獲取途徑和方式就成了一種必然趨勢。本文以交通燈控制實驗項目為例，通過網絡教學平臺、微課視頻、思維導圖、虛擬仿真軟件等多種信息化教學手段相配合進行授課，得到了良好的教學效果。

【參考文獻】

[1]劉翠梅.信息化背景下《C51單片機應用技術》課程的教學思考[J].福建電腦，2017（05）：179-180.

[2]李一平.如何利用信息化手段提高教學質量—以《單片機原理與應用》課程教學為例[J].黑龍江科技信息，2017（10）：72.

[3]王蘋.基于思維導圖的中醫藥院校計算機基礎課程實驗教學的研究與探索[J].中醫教育，2018（09）：30-32.

[4]陳瑞森.信息化教學在單片機綜合實訓中的應用[J].廣東職業教育與研究，2018（03）：161-164.

[5]蔣婧.信息化背景下單片機課程的教學設計研究[J].裝備制造技術，2018（01）：174-176.