單片機課程中基于問題分析的項目教學

◆叢國進

作者：叢國進，威海職業學院副教授，研究方向為單片機控制技術（264210）。

1 前言

培養新一代的符合中國新型工業化要求的技術工人是職業教育工作者面臨的新的任務。單片機不僅可以作為計算機控制的基礎課程，并且在新型工業化過程中有著廣泛的應用。但是控制類課程由于其思維方法與傳統課程不同，學生學習起來效果不佳，從而影響了學生在現代信息技術方面學習的動力。因此，探討單片機、機器人等課程的教學方法越來越重要。

項目化教學是現代職業教育改革的最新成果，文獻[1]探討了項目化教學在單片機課程教學中的理論知識的組合形式，打破了傳統教學中先理論后實踐的傳授知識的方法。但是這也帶來新的問題，傳統教學方法有它的系統化的優勢。在項目化教學中結合基于問題、信息化的教學方式可以彌補這個問題。文獻[2]使用Flash 制作單片機實驗課件，動態地演示單片機擴展存儲器的工作原理，將指令的執行過程用動畫來描繪。文獻[3]描述了單片機多媒體制作的類型、原則等。

由于單片機的功能越來越強，比如AD 轉換模塊被集成到了單片機里去，所以資源的分配、程序編寫比指令的執行過程更重要。下面從資源的分配、指令的使用等方面探討學生總結能力提高的方法。

2 基于問題分析在項目教學中的應用

資源分配主要包括接口的分配和存儲器的分配，由于單片機的功能越來越強，進行硬件和程序設計時選擇的自由度越來越大。但是，選擇性變大對于學生來說反而不知道怎樣去做，反映了學生的總結能力不足。下面以存儲分配及分支程序設計來說明問題提出、分析、解決的方法，然后布置任務讓學生以圖畫的形式進行知識的總結，從而促進學生提高總結能力。在實際應用中，可使用PowerPoint 或Flash 進行動畫設計，教學效果更好。

演示設計示例1

問題：STC89C52RC 單片機規定了程序存儲器地址為0003H ～0042H 共64 個單元供中斷系統使用，那么在編寫程序時怎么使用程序存儲器的空間呢？

問題分析：這64 個單元被8 個中斷源所使用，響應不同中斷后固定執行不同地址的指令。在設計應用系統時，首先分析有沒有使用中斷技術？如果使用了中斷技術，是哪些中斷源申請了中斷？然后確定程序空間的分配方法。

解決問題：第一種情況，應用系統沒有使用中斷技術，如圖1所示使用存儲空間；第二種情況，如果使用了外部中斷0，則如圖2所示使用存儲空間。實際應用時，可采用動畫切換并結合程序的編寫進行演示。

自主練習：請使用中斷1 編寫程序，完成程序中同樣的功能，并用圖表明程序存儲器空間的使用。注：采用行為引導性教學法分組討論進行。

演示設計示例2

問題：匯編語言分支指令提供了諸如“JC”“JNC”指令，那么在程序設計中怎么應用它們？

問題分析：“JC”指令是進位標志為1 轉移，“JNC”指令是進位標志不是1 轉移（雖然與為0 等價，但是為了與指令對應，不能說是為0 轉移，否則容易造成思維不清晰，造成編程困難）。

解決問題：假設數據存儲器30H 單元、31H 單元存儲了兩個無符號數，比較其大小，將大值保存于32H 單元，編寫程序分別使用“JC”“JNC”指令，請比較其用法的不同。圖3 使用“JNC”指令編程，圖4 使用“JC”指令編程。

自主練習：采用30H 單元的值減去31H 的單元的值也可采用JC 指令編程，31H 單元的值減去30H 單元的值也可采用JNC 指令編程，請思考采用這兩種方法怎樣進行編程？這樣編程方便嗎？為什么？

3 結語

在項目教學的基礎上，使用基于問題方式的教學方法，并充分利用動畫設計技術幫助理解，在2012 級、2013 級相關高職專業班單片機課程教學實踐中取得很好的效果，充分提高了學生的學習積極性。其中2012 級畢業生在2015年一汽大眾召錄學徒工考試中，錄取率在山東省七所院校中獲得第一名。實踐證明，以項目教學為基礎，基于問題結合信息化的教學，大大地提高了學生的總結能力，彌補了項目教學的不足，有助于技術更新換代后提高學生自主學習的興趣與水平。

分析學生，然后思考在教學中采用什么樣的教學方法較好，這需要在以后的教學實踐中不斷研究。

[1]叢國進.任務引導型教學法在單片機課程教學中的應用[J].中國教育技術裝備，2014(12):88-90.

[2]王丹寧，張仁杰，王銘思，等.Flash 單片機實驗課件的制作[J].實驗室科學，2005(4):85-89.

[3]林瑾，李品.單片機多媒體課件的制作與研究[J].科技廣場，2012(6):61-64.