羅燕華

摘 要：本文根據(jù)中職單片機(jī)教學(xué)及指導(dǎo)技能大賽的經(jīng)驗(yàn)，探討如何科學(xué)地進(jìn)行單片機(jī)教學(xué)，即在知識(shí)傳授上，如何激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣；在學(xué)習(xí)過(guò)程中，如何引導(dǎo)學(xué)生喜歡及鉆研單片機(jī)；在學(xué)習(xí)成果上，如何增強(qiáng)學(xué)生自信。在吸引學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)、喜歡單片機(jī)、鉆研單片機(jī)的整個(gè)過(guò)程中，培養(yǎng)學(xué)生勤于思考、善于研究的好品質(zhì)和嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)、一絲不茍、精益求精的科學(xué)態(tài)度。

關(guān)鍵詞：學(xué)習(xí)興趣 單片機(jī) 策略

課 題：本文系2014年福建省中青年教師教育科研項(xiàng)目B類社科課題（職業(yè)教育專項(xiàng)）《項(xiàng)目實(shí)踐驅(qū)動(dòng)“雙師型”教師專業(yè)成長(zhǎng)的行動(dòng)研究——以電工電子專業(yè)教師為研究范例》（課題編號(hào)：JBS14544）研究成果。

筆者一直承擔(dān)中職學(xué)生的單片機(jī)教學(xué)及指導(dǎo)單片機(jī)技能大賽的工作。近幾年來(lái)，中職技能大賽崛起，給職業(yè)教育的發(fā)展帶來(lái)了機(jī)遇與挑戰(zhàn)。根據(jù)筆者多年的指導(dǎo)及教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，簡(jiǎn)單地談?wù)勅绾慰茖W(xué)地進(jìn)行單片機(jī)教學(xué)。

一、學(xué)科特點(diǎn)

單片機(jī)是一門實(shí)踐性、應(yīng)用性都很強(qiáng)的學(xué)科，知識(shí)專業(yè)化，所涵蓋的內(nèi)容廣而多。學(xué)好單片機(jī)，除了單片機(jī)本身的知識(shí)外，還要用到電子技術(shù)和C語(yǔ)言的相關(guān)知識(shí)，要讓學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)掌握這些知識(shí)難度很大。

二、教學(xué)對(duì)象

眾所周知，中職學(xué)生是中學(xué)分流出來(lái)的一群弱勢(shì)群體。大部分學(xué)生不愛(ài)學(xué)習(xí)，不思進(jìn)取，學(xué)習(xí)意志薄弱，對(duì)學(xué)習(xí)缺乏興趣，再加上中職學(xué)習(xí)無(wú)壓力，導(dǎo)致他們學(xué)習(xí)更加不努力，學(xué)習(xí)和生活自由散漫，學(xué)習(xí)自制力很差。

三、教學(xué)探索

1.授課表述通俗化，學(xué)生上手快，激發(fā)其興趣

眾所周知，要讓學(xué)生愿意學(xué)習(xí)單片機(jī)，必須首先讓他對(duì)其產(chǎn)生興趣。那么如何讓學(xué)生在第一堂課就對(duì)單片機(jī)有興趣呢？關(guān)鍵的一步就是要讓學(xué)生知道單片機(jī)是什么東西，也就是說(shuō)，教師的講課內(nèi)容學(xué)生必須聽(tīng)得懂；其二，教學(xué)內(nèi)容必須有吸引學(xué)生的閃光點(diǎn)，引起學(xué)生的好奇心。只要做到以上兩點(diǎn)，學(xué)生就會(huì)有學(xué)習(xí)這門課的欲望。面對(duì)單片機(jī)這樣專業(yè)性強(qiáng)的學(xué)科，如何做到以上兩點(diǎn)呢？對(duì)于教師來(lái)講，語(yǔ)言必須是最通俗的，教學(xué)內(nèi)容必須是最容易的。如果老師按照傳統(tǒng)的教學(xué)方法，一上來(lái)就是滿篇的專業(yè)術(shù)語(yǔ)，就會(huì)讓學(xué)生暈頭轉(zhuǎn)向，打擊了單片機(jī)初學(xué)者的信心，這就違背了科學(xué)教育理念。學(xué)習(xí)單片機(jī)，并不是簡(jiǎn)單地學(xué)習(xí)單片機(jī)這塊芯片，簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是控制單片機(jī)那些引腳的電平什么時(shí)候輸出高、什么時(shí)候輸出低，由這些高、低變化的電平來(lái)控制外圍電路，實(shí)現(xiàn)我們需要的各種功能。至于教學(xué)內(nèi)容，掌握二進(jìn)制與十六進(jìn)制的轉(zhuǎn)換就好了。根據(jù)8421碼的運(yùn)算規(guī)律，第0位對(duì)應(yīng)的是1，第1位對(duì)應(yīng)的是2，第2位對(duì)應(yīng)的是4，第3位對(duì)應(yīng)的是8，因此1011B=8+0+2+1=11=BH，11對(duì)應(yīng)的十六進(jìn)制為B。接下來(lái)出幾道習(xí)題讓學(xué)生到黑板上練習(xí)一下就知道他們有沒(méi)有聽(tīng)懂。實(shí)踐證明，學(xué)生還是能夠很好地接受老師傳授的內(nèi)容。一旦學(xué)生成功地解答了老師的習(xí)題，必然從中得到了成就感，極大地鼓舞了學(xué)生，激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣。這個(gè)時(shí)候老師要抓住時(shí)機(jī)，來(lái)個(gè)趁熱打鐵，利用單片機(jī)弄個(gè)花樣出來(lái)，比如說(shuō)做個(gè)跑馬燈讓學(xué)生看看，機(jī)械手抓個(gè)球給學(xué)生看看。有了這個(gè)過(guò)程，學(xué)生就有興趣學(xué)單片機(jī)了。

2.知識(shí)邊做邊學(xué)，學(xué)生的成功感、喜悅感油然而生，學(xué)習(xí)態(tài)度由被動(dòng)變主動(dòng)

由于單片機(jī)跟學(xué)生已有的知識(shí)結(jié)構(gòu)沒(méi)有任何關(guān)系，加上單片機(jī)要用到電子技術(shù)和C語(yǔ)言的知識(shí)，要讓學(xué)生在短時(shí)間上掌握這些知識(shí)是不可能的。因此筆者采用用到哪個(gè)知識(shí)點(diǎn)就介紹哪個(gè)知識(shí)點(diǎn)的方法，這樣既節(jié)省了時(shí)間，學(xué)的知識(shí)又有針對(duì)性。一個(gè)簡(jiǎn)單的發(fā)光二極管閃爍程序涉及很多的知識(shí)點(diǎn)，C語(yǔ)言中函數(shù)的格式包括主函數(shù)和子函數(shù)，變量的類型，for 循環(huán)語(yǔ)句和while循環(huán)語(yǔ)句的使用以及電子技術(shù)中發(fā)光二極管的工作原理，電平的概念等。比如發(fā)光二極管的工作原理，在授課中教師最好不講陰、陽(yáng)極，要表述為正極和負(fù)極，因?yàn)樵趯W(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)中沒(méi)有陰、陽(yáng)極的概念，只有正負(fù)極之分。這里涉及單片機(jī)I/O口的概念，趁此機(jī)會(huì)，教師可以簡(jiǎn)單介紹一下單片機(jī)40個(gè)引腳。為了方便學(xué)生理解，字母I對(duì)應(yīng)英文in，可理解為進(jìn)入；字母O對(duì)應(yīng)英文out，可理解為出去。因此教師可以這樣解釋，信號(hào)可以從這個(gè)I/O口進(jìn)去，也可以出來(lái)，簡(jiǎn)稱輸入/輸出接口，這樣學(xué)生很容易就掌握了I/O口的使用。單片機(jī)有40個(gè)引腳，學(xué)生可以很容易地掌握35個(gè)腳。分析如下：接電源的正負(fù)極需要兩個(gè)腳；單片機(jī)有4組I/O口（P0、P1、P2、P3），每組有8位，如P0口分為P1.0、P1.1、P1.2、P1.3、P1.4、P1.5、P1.6、P1.7，其他三組以此類推，共計(jì)32個(gè)引腳；還有一個(gè)復(fù)位腳。這樣學(xué)生很容易就掌握35個(gè)引腳，其他的引腳以后用到再介紹。介紹到這里，大約用到5個(gè)課時(shí)，學(xué)生已經(jīng)對(duì)單片機(jī)有一個(gè)感性的認(rèn)識(shí)了，他們已經(jīng)急切地想自己編個(gè)程序動(dòng)手試試了，如果他們自己能完成點(diǎn)亮一個(gè)燈的實(shí)驗(yàn)，那種喜悅感可想而知。如果他們能完成流水燈的設(shè)計(jì)，他們就徹底地愛(ài)上單片機(jī)了，接下來(lái)的教學(xué)就勢(shì)如破竹，一片大好形勢(shì)。

3.模塊教學(xué)，勤于思考，善于研究，團(tuán)結(jié)協(xié)作

單片機(jī)操作用到的是亞龍公司生產(chǎn)的單片機(jī)控制安裝與調(diào)試設(shè)備，主要包括顯示、矩陣按鍵、指令、繼電器、AD數(shù)模轉(zhuǎn)換、交直流電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和傳感器等十多個(gè)模塊。每個(gè)模塊都有各自的功能及技術(shù)。單獨(dú)使用某個(gè)模塊比較簡(jiǎn)單，但要想完成綜合的控制任務(wù)，需要深入的剖析各個(gè)模塊的工作原理。只有自己親自動(dòng)手在平常的訓(xùn)練中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，認(rèn)真思考，同學(xué)間相互交流溝通，團(tuán)結(jié)協(xié)作，深入研究，查找資料，從細(xì)節(jié)入手，才能找到解決問(wèn)題的最佳方案。只有熟練掌握了各個(gè)模塊的功能，才能完成綜合起來(lái)的控制任務(wù)。

4.故障排查，嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)，一絲不茍，準(zhǔn)確到位

這里筆者簡(jiǎn)單介紹一下如何進(jìn)行故障排除。一般情況下軟件出問(wèn)題，在編譯和調(diào)試的過(guò)程中會(huì)有提示。如果是程序出了問(wèn)題，哪里運(yùn)行不了就找哪里，只要把其他的程序屏蔽，單獨(dú)運(yùn)行那個(gè)運(yùn)行不了的地方就可以找出程序錯(cuò)在哪里。如果是儀器出了問(wèn)題，相對(duì)來(lái)說(shuō)比較復(fù)雜，有可能是模塊出問(wèn)題，有可能是導(dǎo)線出問(wèn)題，也有可能是仿真器出了問(wèn)題。對(duì)于模塊出問(wèn)題只要運(yùn)用萬(wàn)用表檢測(cè)就可以，比如共陽(yáng)極的led燈不亮，把它的端口接地，如果亮，就說(shuō)明模塊沒(méi)有問(wèn)題；比如判斷獨(dú)立按鍵是否有問(wèn)題，沒(méi)有按下去，電壓為0，一旦按下去，電壓約為5v；如果導(dǎo)線出問(wèn)題，換一個(gè)導(dǎo)線，或者用萬(wàn)用表檢測(cè)一下兩端是否通就可以；如果模塊、軟件、導(dǎo)線都沒(méi)有問(wèn)題，就說(shuō)明仿真器有問(wèn)題了。

5.工藝要求，合理設(shè)計(jì)，精益求精，整齊美觀

完成一個(gè)綜合的控制任務(wù)需要許多模塊，好幾十條導(dǎo)線，這些導(dǎo)線長(zhǎng)短不一、顏色不同，需要按照電路設(shè)計(jì)將各個(gè)模塊連接起來(lái)，這么多的模塊若不加以規(guī)整是很凌亂的。教師要求學(xué)生在完成單片機(jī)的控制功能后，能夠動(dòng)手把各個(gè)模塊之間的導(dǎo)線進(jìn)行合理布局，使導(dǎo)線的連接符合電子工藝的要求。也就是說(shuō)，兩個(gè)模塊相差太遠(yuǎn)時(shí)，防止導(dǎo)線不夠長(zhǎng)，在捆扎每束導(dǎo)線時(shí)，要注意與模塊平行或者垂直，不要出現(xiàn)導(dǎo)線交叉，影響美觀。

6.賽場(chǎng)策略，沉著冷靜，認(rèn)真思考，先易后難

從2012年開(kāi)始，單片機(jī)技能大賽的競(jìng)賽時(shí)間由原來(lái)的4小時(shí)改為4個(gè)半小時(shí)，要求學(xué)生在4個(gè)半小時(shí)完成任務(wù)書(shū)上的控制要求，任務(wù)書(shū)的內(nèi)容有五六張之多，學(xué)生要在最短的時(shí)間內(nèi)讀懂任務(wù)書(shū)，理解題目的意圖，需要消耗大量的體力和腦力勞動(dòng)，使得考場(chǎng)氣氛相當(dāng)緊張。一旦學(xué)生心理素質(zhì)不好，很有可能發(fā)揮失常。絕大多數(shù)學(xué)生都是第一次參加比賽，沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)，緊張是必然的，因此老師要在比賽前給學(xué)生這方面的指導(dǎo)。為了克服學(xué)生的緊張心理，老師盡量不給學(xué)生壓力，不給學(xué)生過(guò)高的期望，要求學(xué)生以平常心對(duì)待。單片機(jī)技能大賽肯定會(huì)有一兩個(gè)難點(diǎn)，學(xué)生要靜下心來(lái)認(rèn)真思考，如果沒(méi)有十足的把握，最好先放棄這部分內(nèi)容，把容易實(shí)現(xiàn)的先做，先把基本分拿到。如果一味追求速度和高分，只要有一個(gè)地方出了問(wèn)題，有可能所有功能都實(shí)現(xiàn)不了，不但高分的功能沒(méi)有實(shí)現(xiàn)，就連基本分也拿不到，導(dǎo)致發(fā)揮失常。根據(jù)大賽的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，哪個(gè)功能實(shí)現(xiàn)了就給分，因此學(xué)生一定要先把容易實(shí)現(xiàn)的功能先做，如果有時(shí)間再把難實(shí)現(xiàn)的功能慢慢編寫進(jìn)去。當(dāng)然加入了新的程序，有可能一不小心導(dǎo)致原來(lái)容易實(shí)現(xiàn)的功能也不能實(shí)現(xiàn)了，因?yàn)槎鄠€(gè)模塊綜合起來(lái)很容易出問(wèn)題。如果出現(xiàn)這樣的情況，只要考試時(shí)間足夠，學(xué)生就能靜下心來(lái)慢慢查找錯(cuò)誤所在，如果考試時(shí)間不足，學(xué)生應(yīng)該馬上將程序改為原來(lái)的程序運(yùn)行一遍，保證能夠?qū)崿F(xiàn)基本的功能。由于賽場(chǎng)氣氛緊張，學(xué)生心里一著急，手腳一亂，有可能不能正確地修改到原來(lái)的程序。為了防止這類情況的發(fā)生，學(xué)生可以把能夠?qū)崿F(xiàn)基本功能的程序備份一份，以備應(yīng)急。

四、不足與改進(jìn)

首先，本文內(nèi)容講得比較基礎(chǔ)、不夠全面，需要更加深入地剖析研究。其次，可以借助科技創(chuàng)新大賽增強(qiáng)學(xué)生競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)、創(chuàng)新意識(shí)，增強(qiáng)就業(yè)能力。再次，單片機(jī)屬于電子與信息技術(shù)專業(yè)課，知識(shí)日新月異，需要加強(qiáng)學(xué)習(xí)、溝通，才能趕上技術(shù)的變化。最后，需要加強(qiáng)技能訓(xùn)練，除了訓(xùn)練學(xué)生的編程能力，也應(yīng)該需要技能訓(xùn)練，使得電路設(shè)計(jì)、模塊擺放、導(dǎo)線連接符合電子工藝要求。

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