職業(yè)院校單片機(jī)創(chuàng)新型課題教學(xué)

張俊

摘 要：當(dāng)前，職業(yè)教育成為國家實(shí)現(xiàn)制造強(qiáng)國戰(zhàn)略的重要一環(huán)，職業(yè)院校學(xué)生展現(xiàn)出動(dòng)手能力強(qiáng)的特點(diǎn)，但是對(duì)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)興趣不高。為此，很多人認(rèn)為職業(yè)院校的學(xué)生只能“做”而無法“想”和“創(chuàng)”。然而，只要我們注意身邊的點(diǎn)點(diǎn)滴滴，將生活資源變?yōu)樾滦驼n題并引入課堂教學(xué)，認(rèn)真篩選素材，一樣能夠?yàn)槁殬I(yè)院校的學(xué)生構(gòu)建創(chuàng)新性學(xué)習(xí)的平臺(tái)，從而提高他們的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新興趣。本文根據(jù)單片機(jī)技術(shù)中一個(gè)教學(xué)實(shí)例，論述了如何從生活中選取課題資源，進(jìn)而使課題在課堂中得到升華。

關(guān)鍵詞：生活資源 新型課題 單片機(jī)技術(shù)

職業(yè)院校的學(xué)生受各方面因素的影響，呈現(xiàn)出喜“動(dòng)”不喜“靜”，好“動(dòng)手”不好學(xué)“理論”的特點(diǎn)。然而，我們不能根據(jù)這些特點(diǎn)就認(rèn)為他們無法安下心來做學(xué)問。其實(shí)，只要我們善于觀察、勤于思考，認(rèn)真分析學(xué)生的興趣愛好，在生活中尋找切入點(diǎn)，將枯燥的理論知識(shí)融入到他們感興趣的教學(xué)環(huán)境中，就可以做到以任務(wù)為引領(lǐng)，以能力為導(dǎo)向，將職業(yè)院校的學(xué)生培養(yǎng)成高素質(zhì)、高技能人才。

一、如何從生活中選取課題資源

1.觀察生活，善于發(fā)現(xiàn)

從生活中選材指的是在日常生活中發(fā)現(xiàn)亮點(diǎn)，尋找可以轉(zhuǎn)化為教學(xué)課題的資源，將其進(jìn)行典型工作任務(wù)的轉(zhuǎn)化，并應(yīng)用到課堂教學(xué)中。

尋找課題需要我們仔細(xì)觀察生活，善于發(fā)現(xiàn)身邊的有用信息。以單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)為例，當(dāng)學(xué)生學(xué)習(xí)了單片機(jī)最小系統(tǒng)后，我們可以讓學(xué)生運(yùn)用發(fā)光二極管，設(shè)計(jì)各式各樣的花樣廣告燈；流感流行時(shí)，學(xué)生需要測(cè)量體溫，我們可以指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用DS18B20溫度傳感器和數(shù)碼管設(shè)計(jì)單片機(jī)簡(jiǎn)易溫度測(cè)量裝置；光伏太陽能等新能源技術(shù)在本地區(qū)得到大規(guī)模發(fā)展，我們可以指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行太陽能新能源電子產(chǎn)品的制作等。

這些素材都來自于我們的生活，我們搜集到它們，加以整理，就可以將其作為我們課題的素材。例如，太陽能手機(jī)充電器的例子，就使學(xué)生在生活中對(duì)太陽能這種新能源產(chǎn)生了興趣，于是想到怎樣利用已學(xué)的知識(shí)制作一個(gè)作品來解決身邊的實(shí)際問題。

2.認(rèn)真篩選，體現(xiàn)實(shí)用

當(dāng)我們搜集到這些信息后，要認(rèn)真篩選，選取適合學(xué)生訓(xùn)練研究的課題。這些課題必須具備以下幾個(gè)特點(diǎn)。

（1）難度適中，適合學(xué)生。課題必須難度適中，使學(xué)生能夠在現(xiàn)有水平的基礎(chǔ)上，通過查閱資料、請(qǐng)教師長能夠基本完成課題，這樣學(xué)生會(huì)產(chǎn)生學(xué)習(xí)的成就感，也便于激發(fā)他們繼續(xù)學(xué)習(xí)的興趣。

隨著學(xué)習(xí)的深入，我們也可以逐步增加課題的難度，使學(xué)生得到良性循環(huán)發(fā)展。例如，太陽能手機(jī)充電器這個(gè)課題，難度中等，基本滿足讓學(xué)生在現(xiàn)有知識(shí)的基礎(chǔ)上略加深入，就能摸到門徑，有助于學(xué)生主動(dòng)進(jìn)行學(xué)習(xí)與研究。

（2）貼近生活、實(shí)用性強(qiáng)。我們的課題來源于生活，更要具備較強(qiáng)的實(shí)用性，這樣更有利于激發(fā)學(xué)生的研究興趣。很多課題完成后都可以方便我們的生活，這使學(xué)生感受到了運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決身邊實(shí)際問題的快樂。例如，我們所做的電子體溫計(jì)、太陽能充電器、多功能定時(shí)插座等作品都具備很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。

學(xué)生只有對(duì)生活敏感、學(xué)會(huì)感知生活，才能夠舒心地學(xué)習(xí)、探索未知世界，這也正是我們要從生活中選取課題的原因。例如，我們指導(dǎo)學(xué)生制作的太陽能手機(jī)充電器，該課題緊貼生活，不僅涉及目前流行的光伏太陽能技術(shù)，而且作品做出后具備較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值，學(xué)生用自己制作的手機(jī)充電器對(duì)自己的手機(jī)進(jìn)行充電，心中格外興奮。

（3）內(nèi)容綜合，緊扣教學(xué)。以單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)為例，我們選取的課題基本包括了單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)的基本內(nèi)容，其中以顯示、傳感、按鍵等基本模塊為主，為的是提高學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)。例如，我們所選擇的太陽能手機(jī)充電器這個(gè)課題，其中包括了DS18B20傳感檢測(cè)、LCD1602液晶顯示、繼電器和蜂鳴器的應(yīng)用、鍵盤的應(yīng)用，計(jì)數(shù)與中斷的應(yīng)用等。這些課題綜合性強(qiáng)，緊扣教學(xué)大綱，也為學(xué)生創(chuàng)造了一個(gè)展示自己個(gè)性與進(jìn)行學(xué)習(xí)研究的平臺(tái)。

二、新型課題與傳統(tǒng)課題的對(duì)比

新型課題與傳統(tǒng)課題進(jìn)行比較，其優(yōu)點(diǎn)是明顯的。第一，新型課題貼近生活，更利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，因?yàn)閷W(xué)生對(duì)完成課題充滿期待，會(huì)更加努力、認(rèn)真地去完成課題。傳統(tǒng)課題由于偏重于理論，會(huì)使學(xué)生感覺枯燥無味，無法激發(fā)其學(xué)習(xí)熱情。

第二，新型課題屬于一種研究性課題。其目的不是單純地讓學(xué)生去做，而是給學(xué)生一個(gè)創(chuàng)新的學(xué)習(xí)平臺(tái)。學(xué)生依據(jù)項(xiàng)目任務(wù)要求，從構(gòu)思開始，經(jīng)過設(shè)計(jì)與論證，多角度地思考問題，最終完成項(xiàng)目的整體構(gòu)架，在整個(gè)過程中都處處體現(xiàn)學(xué)生的主體作用。在這個(gè)過程中，學(xué)生充分發(fā)揮了自己的創(chuàng)造能力、展現(xiàn)了自己鮮明的個(gè)性，學(xué)生是整個(gè)項(xiàng)目執(zhí)行的主體，把自己掌握的理論知識(shí)應(yīng)用到了解決實(shí)際問題的過程中。

第三，進(jìn)行新型課題的訓(xùn)練也能夠激發(fā)教師的靈感。由于這些課題都是貼近生活中遇到的實(shí)際問題，因此，教師通過觀察學(xué)生的研究設(shè)計(jì)過程，很容易有所感悟，從而萌發(fā)靈感，對(duì)其中某些項(xiàng)目進(jìn)行深入研究與開發(fā)。例如，我們已對(duì)太陽能手機(jī)充電器、多功能定時(shí)插座等課題進(jìn)行深入研究，力求將其做成成熟的項(xiàng)目產(chǎn)品。

綜上所述，進(jìn)行新型課題的訓(xùn)練使教師和學(xué)生教學(xué)相長，可以促進(jìn)雙方能力的提高。

三、實(shí)例演示

本節(jié)以筆者所在系教師自行指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)的單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課題：CM12232液晶顯示溫度計(jì)為例，進(jìn)行說明。

設(shè)計(jì)背景：溫度的檢驗(yàn)測(cè)定及調(diào)節(jié)在日常生活及工農(nóng)業(yè)出產(chǎn)中時(shí)常要用到。熱電偶和熱電阻是傳統(tǒng)的測(cè)溫元件。而熱電偶和熱電阻需要較多的外部硬件支撐，從而將測(cè)出的電壓量轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的溫度，這個(gè)過程需要龐大的硬件電路設(shè)計(jì)、軟件調(diào)試工作。

基于單片機(jī)控制的液晶顯示溫度計(jì)采用一種智能溫度傳感器DS18B20作為檢驗(yàn)測(cè)定元件，它是由DALLAS半導(dǎo)體公司推出的，最大分辨率為0.0625℃，溫度規(guī)模為-55～125℃。

DS18B20的優(yōu)點(diǎn)在于可以直接讀出被測(cè)溫度值，并且與單片機(jī)采用三線制連接，這樣可以減少硬件電路的設(shè)計(jì)，達(dá)到了降低設(shè)計(jì)成本的目的。

具體設(shè)計(jì)如下。

1.方案選擇

本任務(wù)是利用單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)制作的一個(gè)液晶顯示溫度計(jì)，AT89S52單片機(jī)是該系統(tǒng)的主控元件，溫度傳感器采用DS18B20，溫度顯示由CM12232液晶顯示模塊完成，這樣設(shè)計(jì)既便捷又直觀。通過該設(shè)計(jì)，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生對(duì)DS18B20溫度傳感器和液晶顯示模塊的使用，以及對(duì)單片機(jī)最小控制系統(tǒng)的認(rèn)知。提高學(xué)生對(duì)單片機(jī)的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生在生活中感受學(xué)習(xí)知識(shí)的樂趣。其原理框圖如下圖所示。

2.硬件選擇與設(shè)計(jì)

（1）主控電路。本電路主控單片機(jī)的型號(hào)是AT89S52。工作電壓為直流+5V。C1、C2和CY構(gòu)成6MHz時(shí)鐘電路，為單片機(jī)的工作提供時(shí)鐘。R2、C3、S組成單片機(jī)按鍵復(fù)位電路，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的復(fù)位與清零。

（2）DS18B20溫度傳感器。DS18B20智能型數(shù)字溫度傳感器是本系統(tǒng)的溫度信號(hào)采集裝置。

DS18B20溫度傳感器具有獨(dú)特的一線接口，它的通信只需要一條進(jìn)口線。DS18B20溫度傳感器的用途十分廣泛，包括空調(diào)環(huán)境控制，感測(cè)建筑物內(nèi)溫設(shè)備或機(jī)器，并可進(jìn)行過程監(jiān)測(cè)和控制。它的工作電壓范圍可以達(dá)到3.0V至5.5V。可以測(cè)量-55℃至+125℃之間的溫度。

（3）CM12232液晶顯示。目前，一般液晶顯示器利用液晶的物理特性是通過外加電壓對(duì)顯示區(qū)域進(jìn)行控制。被廣泛用于便攜式電腦、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、移動(dòng)通信工具等領(lǐng)域。它可以顯示字符或圖形，具備適用于大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動(dòng)、易于實(shí)現(xiàn)全彩色顯示的特點(diǎn)。本設(shè)計(jì)采用CM12232點(diǎn)陣液晶屏進(jìn)行顯示，它具備了讀數(shù)直觀和使用方便的特點(diǎn)，顯示精度為0.1℃。

（4）電源模塊。三端集成穩(wěn)壓器7805作為本電路的直流穩(wěn)壓電源，A、B兩個(gè)端子可以輸出5V直流電壓。

四、參考程序

本設(shè)計(jì)采用C語言對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程，程序省略。

五、安裝與調(diào)試

本設(shè)計(jì)制作較為簡(jiǎn)單，根據(jù)原理圖進(jìn)行安裝、焊接與調(diào)試。在調(diào)試過程中需要注意RP1電位器的選擇及調(diào)試，若選擇的阻值過大則可能導(dǎo)致液晶顯示器無法正常工作。

六、小結(jié)

通過以學(xué)生身邊的生活資源作為案例的學(xué)習(xí)過程，學(xué)生作為學(xué)習(xí)的主體全身心地投入到學(xué)習(xí)中去，激發(fā)了學(xué)生巨大的學(xué)習(xí)潛力，并且其不再討厭理論知識(shí)，在項(xiàng)目學(xué)習(xí)過程中明白了理論學(xué)習(xí)指導(dǎo)實(shí)踐操作的重要意義，取得了良好的教學(xué)效果。

我們應(yīng)當(dāng)努力為職業(yè)院校學(xué)生搭建良好的學(xué)習(xí)研究平臺(tái)，使他們能夠在學(xué)習(xí)的天空任意翱翔，促使他們通過不懈的努力與奮斗，擁有美好的未來。

（作者單位：無錫技師學(xué)院）