葉志堅(jiān)

摘 要：中職學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)課程的積極性和學(xué)習(xí)效果普遍都不盡如人意。在單片機(jī)課程教學(xué)中應(yīng)用“以學(xué)生為中心”教學(xué)法，能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，改善教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：以學(xué)生為中心；單片機(jī)；模擬法

中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1008-3561（2015）15-0046-02

隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的進(jìn)步，單片機(jī)芯片的成本越來越低，而單片機(jī)的靈活性配合低成本，使它的應(yīng)用日漸廣泛，已在現(xiàn)代測(cè)控、實(shí)時(shí)控制、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域中成為不可或缺的重要組成部分。

正因?yàn)槿绱?，現(xiàn)在各中職學(xué)校也在相關(guān)專業(yè)中逐漸普及單片機(jī)課程的教學(xué)。但是，由于中職學(xué)生的英語和數(shù)理邏輯等方面的知識(shí)基礎(chǔ)相對(duì)較差，他們對(duì)單片機(jī)知識(shí)的學(xué)習(xí)普遍感到無所適從，教師們也對(duì)如何讓學(xué)生學(xué)好這門課而感到困惑，此門課的許多教師在互相交流時(shí)都覺得一個(gè)班里能有一兩個(gè)學(xué)生愿意從開學(xué)初到學(xué)期末都能全神貫注地學(xué)習(xí)就已經(jīng)很欣慰了。

本人在多年的單片機(jī)教學(xué)中也一直在思考這個(gè)問題，摸索如何讓學(xué)生學(xué)得開心而又學(xué)得透徹。2012年5月份，在我校舉行了一期由英國教師主講的“以學(xué)生為中心教學(xué)法”培訓(xùn)班，我有幸參加了此次培訓(xùn)班的學(xué)習(xí)，通過學(xué)習(xí)，給了我不少啟發(fā)。后來，我把學(xué)習(xí)到的知識(shí)應(yīng)用在單片機(jī)教學(xué)中，獲得了較好的成效。

一、積極調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，設(shè)計(jì)不同層次的學(xué)習(xí)目標(biāo)由學(xué)生選擇

在中職學(xué)校中，教師們普遍遇到的老大難就是學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性問題，尤其是單片機(jī)這種動(dòng)腦比動(dòng)手更多的課程，往往教師在講臺(tái)上嘔心瀝血，學(xué)生在課桌上昏昏欲睡，一個(gè)學(xué)期下來能理解單片機(jī)基本概念的也就只有倆寥寥可數(shù)的那么幾個(gè)學(xué)生。

實(shí)際上，由于單片機(jī)功能強(qiáng)大、使用靈活，學(xué)生很容易對(duì)單片機(jī)產(chǎn)生興趣。在課程開始時(shí)可展示單片機(jī)控制的搖搖棒、萬年歷、智能小車等小制作，播放CCTV“我愛發(fā)明”欄目的相關(guān)節(jié)目?jī)?nèi)容，引起學(xué)生的好奇心，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。不過，中職生在以前的初中時(shí)期通常屬于學(xué)習(xí)成績(jī)中下的那部分學(xué)生，有自卑心理，他們會(huì)覺得編程是一種高深莫測(cè)的高科技，對(duì)于他們來說高不可攀，從而對(duì)學(xué)習(xí)單片機(jī)產(chǎn)生畏懼心理。

我們除了要鼓勵(lì)學(xué)生以提高他們的自信以外，還應(yīng)設(shè)法讓學(xué)生主動(dòng)地參與學(xué)習(xí)。單片機(jī)雖然復(fù)雜，但與生產(chǎn)和生活實(shí)際聯(lián)系緊密，易于學(xué)以致用。為此，我們可讓學(xué)生思考如何為自己或者自己的家庭設(shè)計(jì)一種自動(dòng)化控制的產(chǎn)品，然后讓學(xué)生以這個(gè)任務(wù)作為自己的學(xué)習(xí)目標(biāo)，這時(shí)只要激發(fā)起學(xué)生討論的氣氛，讓學(xué)生充分發(fā)揮想象力，他們都能想出不少的實(shí)際需求。如有的學(xué)生會(huì)想到要設(shè)計(jì)一些玩具，有的學(xué)生會(huì)想到要設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)灌溉系統(tǒng)等。另外，由于中職生的學(xué)習(xí)能力差異巨大，如果對(duì)所有學(xué)生都施加相同的要求，就會(huì)讓能力強(qiáng)的學(xué)生覺得太簡(jiǎn)單而放松，能力弱的學(xué)生覺得太難而放棄。因此，除了上述由學(xué)生根據(jù)實(shí)際需求選擇一個(gè)項(xiàng)目作為學(xué)習(xí)目標(biāo)外，我在課程開始時(shí)還設(shè)計(jì)了幾個(gè)不同層次的學(xué)習(xí)目標(biāo)，讓學(xué)生根據(jù)自己的能力和意愿去選擇，只要課程結(jié)束后能達(dá)到開學(xué)初選定的目標(biāo)，都可獲得100分。這樣，就充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，讓學(xué)生有了參與感，展現(xiàn)了“以學(xué)生為中心教學(xué)法”的優(yōu)勢(shì)。

二、采用模擬法模擬單片機(jī)工作過程，使學(xué)生積極地參與并沉浸到學(xué)習(xí)過程中

雖然在制定學(xué)習(xí)目標(biāo)上可以讓學(xué)生根據(jù)自己的能力而進(jìn)行有區(qū)別的選擇，但隨著課程的開展，由于大多數(shù)中職生的自制力不足，他們對(duì)教師在課堂上講課的方式很難集中注意力，教師的授課很難取得良好的效果。

“以學(xué)生為中心”教學(xué)法認(rèn)為，模擬法可以極大地激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)意識(shí)，提高學(xué)生的興趣，從而使學(xué)生積極地參與并沉浸在學(xué)習(xí)過程中。受此啟發(fā)，我在教學(xué)中設(shè)計(jì)了許多模擬過程，發(fā)動(dòng)課堂內(nèi)的學(xué)生都參與活動(dòng)，把單片機(jī)的工作過程擬人化。例如，學(xué)生在學(xué)習(xí)單片機(jī)課程時(shí)，一個(gè)較大的學(xué)習(xí)難點(diǎn)就是難以理解“程序控制”的概念，為此，我以一個(gè)簡(jiǎn)單的控制單個(gè)LED亮滅的程序?yàn)槔O(shè)計(jì)了模擬過程，讓課桌模擬單片機(jī)的程序存儲(chǔ)器，按順序給每個(gè)課桌編號(hào)，然后給每個(gè)學(xué)生一個(gè)任務(wù)，學(xué)生完成任務(wù)就相當(dāng)于執(zhí)行指令，這樣就把程序的順序執(zhí)行過程和存儲(chǔ)器分配形象化了。隨著學(xué)習(xí)的深入，這種模擬過程還可以模擬條件語句、循環(huán)語句等。因?yàn)閷W(xué)生親自扮演這些指令，所以學(xué)習(xí)的積極性和效果都較好。

三、在教學(xué)中利用學(xué)生熟悉的事物使抽象的單片機(jī)理論具體化

傳統(tǒng)的單片機(jī)教材知識(shí)較為系統(tǒng)，一般都是先介紹單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理，然后介紹指令與編程技巧等。中職學(xué)生普遍覺得理論學(xué)習(xí)枯燥無味而不感興趣，許多中職教師也都在教學(xué)中盡量弱化理論的學(xué)習(xí)，甚至完全忽略而只讓學(xué)生直接進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)，這樣雖然避開了理論學(xué)習(xí)這個(gè)教學(xué)難點(diǎn)，但經(jīng)過整個(gè)課程的學(xué)習(xí)后，雖然學(xué)生也會(huì)做一些實(shí)驗(yàn)，能夠搭接一些實(shí)驗(yàn)線路，但只是觀察到一些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象而不知其所以然，若想讓學(xué)生在今后的工作中自己設(shè)計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)以解決各種實(shí)際問題無疑是癡人說夢(mèng)，完全放棄單片機(jī)理論的學(xué)習(xí)對(duì)學(xué)生今后的提升毫無幫助。

我認(rèn)為在教學(xué)中應(yīng)該直面理論教學(xué)這個(gè)難點(diǎn)，為此，可用“以學(xué)生為中心”的原則去解決?！耙詫W(xué)生為中心教學(xué)法”是以建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論為基礎(chǔ)的一種教學(xué)法，建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，學(xué)習(xí)過程是人們的認(rèn)知思維活動(dòng)的主動(dòng)建構(gòu)過程，是人們通過原有的生活經(jīng)驗(yàn)與外界進(jìn)行交互活動(dòng)獲取、建構(gòu)新知識(shí)的過程。在教學(xué)過程中學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，為讓學(xué)生形成具體的理論，應(yīng)該以學(xué)生熟悉的事物和知識(shí)建構(gòu)起單片機(jī)理論系統(tǒng)，否則用填鴨式的理論教學(xué)讓學(xué)生死記硬背，由于中職學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力本來就不足，這種教學(xué)方式自然無法讓學(xué)生接受，教學(xué)過程會(huì)事倍功半。下面，我介紹一下如何在單片機(jī)理論教學(xué)中運(yùn)用這種教學(xué)法：

1. 中斷理論及其優(yōu)先級(jí)的教學(xué)

中斷是計(jì)算機(jī)技術(shù)中一個(gè)很重要的概念，中斷技術(shù)的引入使單片機(jī)更能適應(yīng)各種實(shí)時(shí)控制的需要，MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)中就有五個(gè)中斷源和兩級(jí)優(yōu)先級(jí)，讓學(xué)生形成清晰的中斷概念對(duì)掌握單片機(jī)理論相當(dāng)重要。

生活中其實(shí)有許多類似單片機(jī)系統(tǒng)的中斷事例，學(xué)生也非常熟悉，如現(xiàn)在通訊技術(shù)發(fā)達(dá)，手機(jī)非常普及，中職學(xué)生也非常熟悉，手機(jī)在播放音樂過程中如果忽然有呼入電話，此時(shí)手機(jī)鈴聲就會(huì)中斷音樂播放，以這個(gè)事例導(dǎo)入中斷概念學(xué)生就很易掌握。

作為中職學(xué)生，經(jīng)過幼兒園至初中階段的學(xué)習(xí)，對(duì)學(xué)校的環(huán)境非常熟悉，假設(shè)在一個(gè)班級(jí)中正在進(jìn)行教學(xué)，教師可比作CPU，黑板可比作隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM，此時(shí)如果有教務(wù)主任找教師談工作，教師要中斷當(dāng)前的工作而處理主任的事務(wù)，這就是中斷；如果此時(shí)又有校長(zhǎng)找教師談工作，教師也需要中斷主任的事務(wù)而處理校長(zhǎng)安排的事務(wù)，這就是高優(yōu)先級(jí)中斷低優(yōu)先級(jí)。當(dāng)然上述過程是一個(gè)并不是一個(gè)正常的教學(xué)過程，但是校長(zhǎng)、主任、教師這些都是學(xué)生非常熟悉的事物，通過這些事物類比單片機(jī)的中斷過程，這就讓抽象的理論具體化，讓學(xué)生建構(gòu)起了單片機(jī)的中斷概念。

2. 函數(shù)和參數(shù)傳遞的教學(xué)

不論是采用匯編語言還是采用C語言作為單片機(jī)的編程開發(fā)語言，在編寫稍微復(fù)雜的程序時(shí)都需要用子程序簡(jiǎn)化編程。在C語言中子程序也稱為函數(shù)，“函數(shù)”這個(gè)數(shù)學(xué)名稱就會(huì)讓學(xué)生如墜入云霧中，很難理解。

在教學(xué)中我們應(yīng)該從學(xué)生的思維特點(diǎn)和經(jīng)驗(yàn)出發(fā)去設(shè)計(jì)教學(xué)過程。例如，我們可以把一個(gè)稍微復(fù)雜的任務(wù)交給一個(gè)小組，讓他們共同討論如何完成任務(wù)從而使效率更高。在此過程中，教師只要適當(dāng)引導(dǎo)，使學(xué)生把任務(wù)分解，讓小組長(zhǎng)作為任務(wù)的主導(dǎo)者組織、協(xié)調(diào)，每個(gè)組員分別完成各個(gè)分任務(wù)，這樣就可以發(fā)揮小組每個(gè)組員的作用，加快任務(wù)的進(jìn)度。這中間，小組長(zhǎng)還可以讓組員完成一些材料加工任務(wù)。這時(shí)，教師再進(jìn)行類比，小組長(zhǎng)比作主函數(shù)、組員比作子函數(shù)，抽象的單片機(jī)工作過程就變得具體化；再進(jìn)一步深入，函數(shù)的參數(shù)就如原材料，返回值就如加工好的產(chǎn)品。因?yàn)閷W(xué)生親身參與了這個(gè)過程，他們對(duì)子函數(shù)就會(huì)恍然大悟，理解了主函數(shù)和子函數(shù)的關(guān)系，也就不再懼怕編程。

此外，在電子鐘項(xiàng)目的教學(xué)中可設(shè)計(jì)一個(gè)整型變量作為“發(fā)動(dòng)機(jī)”，設(shè)計(jì)一個(gè)位變量作為“開關(guān)”，由“開關(guān)”控制“發(fā)動(dòng)機(jī)”的啟停從而控制電子鐘的運(yùn)行。由于“開關(guān)”“發(fā)動(dòng)機(jī)”這些都是學(xué)生在日常生活中非常熟悉的事物，用這些作類比可以把高速而不可見的單片機(jī)工作過程具體化。這些例子都是充分利用學(xué)生以往熟悉的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)類比抽象的單片機(jī)理論，因?yàn)樨瀼亓恕耙詫W(xué)生為中心”的教學(xué)理念，學(xué)生積極性高，學(xué)得輕松愉快。

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