單片機課程任務式啟發式教學改革

文章編號：1672-5913(2008)16-0046-02

摘要：本文針對單片機課程在高職院校中普遍存在上課難的問題，提出以實踐為主，采用實驗任務指派，教師在課堂中啟發式的教學方法。教學實踐證明這種方法起到了積極的推動作用，學生能夠從中掌握實用技能，為日后就業打下堅實基礎。

關鍵詞：任務式；啟發式；教學改革

中圖分類號：G642

文獻標識碼：B

1傳統教學方法的弊端

單片機課程在高職院校的教學總是遇到尷尬的境遇。教材是先介紹單片機的內部構造、基本指令，再介紹基本應用，之后再講解基本操作。由于理論學習和實驗不能同步進行，學生學習理論時沒有實際體驗，學習起來感覺枯燥乏味，而在實驗課中又感覺理論掌握不夠，無從下手，整體教學效果甚差。

單片機的特點是概念多、內容抽象、指令豐富且與硬件結合緊密。但學生往往把單片機的學習看成一般的計算機語言的學習，而不重視對硬件及整個單片機系統的了解。這樣在學習單片機編程方法及應用系統設計時，就不能深入理解各條指令的用法，領會不到這種面向機器的匯編語言的精要所在。

2任務式教學法與啟發式教學法整合

經過多年的教學驗證，我們不斷改進教學方式，將原來的重理論輕實踐逐漸扭轉到以實踐為主，把教學環境從課堂搬到實驗室，擯棄填鴨式的知識灌輸，采用任務式教學法和啟發式教學法整合，用實踐教學來驅動理論教學，理論教學促進實踐教學，教學效果取得了一定程度的提高。

2.1任務驅動，改革教材

從目前單片機教材來看，通常先介紹產品的功能部件，再介紹指令系統、程序設計，最后是一些常用接口部件的外部擴展等內容，而且有些教材中應用過時的器件，實用價值不高，對學生就業沒有指導作用。有些新的教材采用更新的器件，但是大多存在重理論輕實踐的問題，只能作為工具書，當教材就有點勉為其難了。為此，我們在單片機教學中采用了任務式單元教學，重新改編教學內容。我們通過多種途徑搜集了上百個單片機應用實例，并通過篩選、整合成6個單元，每個單元由4～5個同類實例組成。每個課題以一個應用實例為主題，如信號燈的控制，其內容包括：控制要求、硬件線路、所用的基本指令、編程方法。單元內的課題按照難易程度安排教學的先后順序。

2.2進行一體化教學，充分發揮啟發教學的作用

下面以I/O口工作原理為例，簡單闡述我們摸索出來的方法。傳統教學中，我們發現I/O口知識點在教學過程中很容易讓學生混淆，對準雙向口的概念模糊不清。

我們使用仿真機使P1口和發光二極管連接，給學生提供一段小程序，驅動發光二極管循環點亮，學生看到二極管點亮，就覺得很新鮮，對編程控制發光二極管發亮很有興趣。此時我們給學生做適當的程序講解，在學生初步掌握該實驗的指令之后，要求學生改寫程序，比如讓發光間隔閃爍，或者從左邊到右邊做各種規律的變化。當大部分學生能掌握程序改寫之后，可以衍生出新的實驗。將P1口和開關連接，而P0口和發光二極管連接，利用開光的撥動來驅動對應的發光二極管點亮。此時向學生提示在使用P1口作為輸入口使用的時候，必須向P1口的鎖存器寫入FFH，這時可以對P1口的電路邏輯做必要的理論知識的補充，向學生解釋何為準雙向口。通過衍生實驗的學習，基本能讓學生掌握準雙向口的概念。

此外，該實驗還可以進行多方位的啟發，比如將延時子程序的延時時間進行更改，這就涉及到指令執行的機器周期數以及循環的次數。甚至到最后可以提出更高的要求，要求學生延時一秒鐘或者半秒鐘，而這又將是一次學生鍛煉編程能力以及主動學習循環嵌套和晶振頻率與機器周期相關知識的機會，學生也會逐漸開始主動地思考并設計實驗方案，獨立解決調試過程中存在的問題。

隨著理論課程的不斷深入，我們還設立課程設計環節，這是實踐教學的重要組成部分，是學生消化知識、鍛煉能力、提高綜合素質的重要手段。我們向學生推薦若干不同難易程度的單片機應用課題，學生根據自己的能力選擇其中一個課題，然后通過查閱資料，自己設計硬件電路、軟件框圖和程序清單，關注市場行情與價格，選擇所需元件，完成電路焊接、調試、軟硬件仿真和程序固化。指導老師的作用是讓學生明確每一步驟的任務，檢查工作進度，幫助分析解決設計中存在的問題。通過這一過程的鍛煉，真正使所學知識融會貫通，為從事單片機的實際開發積累了寶貴的經驗，同時培養了學生嚴謹的科學作風。對于理論知識扎實、動手能力較強、有興趣深入鉆研的同學，可以提供他們參加各種電子設計競賽的機會，以競賽促進教學內容和教學方法的改進，使學生的創新意識和協作精神得到鍛煉和提高。

2.3采用多種教學手段

單片機應用技術特點之一是邏輯性、抽象性強，簡單的說教無法讓學生有直觀形象的印象，因此我們在教學中盡量使用示教板和投影教學。使用了配套課題實例的幻燈片、示教板以及控制實物，另外課程還直接搬到實驗室上，通過仿真機來直接運行，也為學生提供了直觀的學習環境。這樣，過去學生普遍感到抽象的單片機內部結構、指令操作等內容變得非常直觀、易于接受。利用多種教學手段可以增強學生的感性認識，降低學習的難度。

2.4親臨企業體驗單片機技術的應用

在條件允許的情況下，我們還帶學生到企業參觀學習。經常會有同學問“為什么學這門課?有什么用?”，在參觀過程中，學生會認識到所學知識在企業中的應用，從感性認識中激發學生學習的積極性。

3教學體會

縱觀啟發性任務式的實驗教學，最為重要的在于抓住兩點：其一，充分調動學生的學習積極性，這就要求教師選實驗的時候要貼近實際，這種實用性實驗的帶入性很強，同時也給教師的選題提出更高的要求。其二，知識點的覆蓋率不能太低，這就要求教師的啟發性教學要充分發揮出來，不做生硬地過渡，也做到盡量不遺漏知識點。此外合理、科學的安排實驗也是任務式啟發式教學中需要注意的問題，我們力求按照科學性、連貫性、啟發性的原則來進行篩選實驗，并且能夠完成90%以上知識的覆蓋率，避免出現重點知識點的遺漏和疏失。每一章的實例都能有效地反映該章的核心內容。

任務式啟發式教學法在我校單片機教學中取得較好效果。以前一個班級僅有10%左右的平時學習比較主動的學生能夠初步掌握所學內容，而采用任務式教學和啟發式教學后，課堂中85%以上的學生可以自己動手并且獨立完成所布置的實驗任務，并能通過實驗不斷提高單片機技術的應用能力。

總之，任務式啟發式教學法遵循現代教育理論的觀念，符合職業教育培養目標，既縮短了教與學、學與用的距離。又能增強學生使用單片機的實踐能力，為畢業后迅速適應崗位需要奠定了基礎，增強了學生就業的適應性。

參考文獻：

[1] 徐瑋，徐富軍，建良. C51單片機高效入門[M]. 機械工業出版社，2008.

[2] 楊將新，李華軍，劉東駿. 單片機程序設計及應用[M]. 電子工業出版社，2006.

[3] 李廣弟，朱月秀，王秀山. 單片機基礎[M]. 北京航空航天大學出版社，2004.

[4] 張俊謨. 單片機中級教程[M]. 北京航空航天大學出版社，2006.