魏強

摘要：單片機應(yīng)用課程是電子類專業(yè)智能化控制發(fā)展方向的核心課程。它集軟件、硬件于一體，能夠?qū)崿F(xiàn)智能化控制，應(yīng)用非常廣泛。單片機應(yīng)用涉及眾多領(lǐng)域知識，在教學(xué)環(huán)節(jié)普遍存在老師難教、學(xué)生難學(xué)現(xiàn)象，教學(xué)效果不盡如人意。各個學(xué)校都在不斷探索更好的教學(xué)方法、教學(xué)手段。

關(guān)鍵詞：單片機;機器人;學(xué)中做;做中學(xué)

目前單片機的應(yīng)用已滲透到我們生活的各個領(lǐng)域，凡是智能化產(chǎn)品都有單片機的影子。智能電子產(chǎn)品日新月異，單片機的應(yīng)用日趨廣泛。單片機的應(yīng)用技術(shù)和編程技術(shù)，是電子專業(yè)學(xué)生必須掌握的高級技能。隨著社會的發(fā)展，掌握單片機應(yīng)用技能的從業(yè)人員將更為搶手。因此，單片機的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用是社會發(fā)展的必然需求。掌握單片機應(yīng)用技術(shù)，是電子類學(xué)生夢寐以求的愿望。

一、單片機教學(xué)現(xiàn)狀

1.師資問題。

目前很多中職學(xué)校都開設(shè)了單片機課程，但教學(xué)水平普遍不高，教學(xué)效果普遍不好。主要原因是單片機應(yīng)用需要較高的專業(yè)知識和素質(zhì)，需要動手實踐實際操作。在諸多問題中師資自身能力不足，教學(xué)水平不高是最重要的問題。在中職學(xué)校，單片機課程任課教師大都半路出家，精通電路的未必熟悉編程，熟悉編程的一般不會電路，既精通電路又熟悉編程的可謂鳳毛麟角。大家基本上都是摸著石頭過河，邊教邊學(xué)。師資問題直接影響教學(xué)效果。

2.學(xué)生問題。

影響教學(xué)效果的主要原因還有一個盡管實驗設(shè)備先進卻無法精教透講。但我認為我們要面對現(xiàn)實：學(xué)生選擇我們，而我們是無法選擇學(xué)生的。教學(xué)效果低下，歸根結(jié)底癥結(jié)還是在教師，是教師的教學(xué)能力和教學(xué)水平存在問題。一方面是學(xué)生問題：現(xiàn)在的中職學(xué)生，在專業(yè)知識、學(xué)習(xí)欲望、理解能力、邏輯思維等方面比較薄弱。

3.教材問題。

當(dāng)前的單片機應(yīng)用教材普遍將理論知識安排為先單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)，再程序設(shè)計指令及設(shè)計方法，最后外部擴展技術(shù)，清晰完整，但是內(nèi)容偏重理論，選例缺乏應(yīng)用性，不能邊學(xué)邊用，以致學(xué)生學(xué)了后面忘了前面，學(xué)完了也不知道單片機到底是什么，實際用到哪里，最終對單片機學(xué)習(xí)失去興趣，產(chǎn)生厭煩甚至恐懼。

4.教學(xué)方式方法問題。

傳統(tǒng)單片機的教學(xué)手段以講授為主，缺乏生動、直觀的一些輔助手段，這樣便使學(xué)生覺得學(xué)習(xí)單片機枯燥乏味，沒有現(xiàn)實意義，缺乏興趣，嚴(yán)重影響了教學(xué)效果。

5.教學(xué)設(shè)備問題。

當(dāng)前的實驗教學(xué)大多以單片機實驗箱為實驗平臺，功能齊全，電路復(fù)雜。所進行的實驗也多為驗證性實驗，實踐教學(xué)形式單一、與實際應(yīng)用產(chǎn)品聯(lián)系不緊密。導(dǎo)致學(xué)生過度追求實驗結(jié)果，而忽略了硬件設(shè)計、軟件調(diào)試等過程。而單片機課程設(shè)計的選題也沒有緊密聯(lián)系市場實際應(yīng)用，單片機的應(yīng)用能力、開發(fā)技巧、產(chǎn)品創(chuàng)新能力都沒能得到很好地鍛煉。

目前單片機教學(xué)存在著許多不足之處，教學(xué)效果不盡如人意。為了保證教學(xué)質(zhì)量，讓學(xué)生學(xué)有所成，除了提高教師自身教學(xué)水平，還必須改革傳統(tǒng)的教學(xué)方法，選擇生動有趣的實驗器材，增加學(xué)生的動手機會，想方設(shè)法激發(fā)學(xué)生興趣。

二、基于項目驅(qū)動的單片機教學(xué)實踐

本人根據(jù)單片機的工作原理，結(jié)合中職學(xué)生特點，思考和探索易學(xué)高效的單片機教學(xué)規(guī)律，提出了基于項目驅(qū)動的單片機教學(xué)改革思路，并大膽進行實踐，取得了比較好的效果。本人不敢獨享，將教學(xué)過程進行整理，期予同行分享借鑒。

1.組裝機器人

我們放棄了單調(diào)枯燥，功能復(fù)雜的單片機實驗箱，另辟蹊徑，選擇能走能動，具有一定判斷功能的小車機器人，讓學(xué)生看到一個活靈活現(xiàn)的單片機控制的電子產(chǎn)品，吸引學(xué)生的眼球，激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣。從小車機器人的組裝到實現(xiàn)控制的工作過程，我們按以下幾個項目來進行：

項目1：控制電路的裝配與調(diào)試

本項目包括元件識別、選擇，焊接、裝配及調(diào)試等，完成控制電路板的裝配

項目2：小車機械機構(gòu)的組裝和調(diào)試

本項目搭建小車機器人架子，包括選取零件、安裝、調(diào)整、緊固等過程

項目3：小車機器人的總裝調(diào)試

本項目任務(wù)主要是將控制電路板、電池盒等安裝到機器人架子上，正確連接接插件連線，調(diào)整有關(guān)傳感器的方向、位置等

項目4：小車機器人感覺系統(tǒng)的安裝與調(diào)試

本項目主要傳感器的安裝、調(diào)整和測試，其完成質(zhì)量直接影響機器人性能。傳感器是機器人的感覺系統(tǒng)，是機器人非常重要的器官。本項目傳感器包括聽覺傳感器，紅外傳感器。

項目5：小車機器人顯示系統(tǒng)的安裝與調(diào)試

本項目顯示系統(tǒng)包括LED顯示和數(shù)碼管顯示，用于狀態(tài)顯示。單獨使用時LED可做流水燈顯示，數(shù)碼管可做數(shù)字顯示。

項目6：小車機器人遙控系統(tǒng)的安裝與調(diào)試

本項目包括主控板上的遙控接收系統(tǒng)和使用者手中的遙控器。

項目7：小車機器人運動系統(tǒng)的控制與調(diào)整

本項目包括電機、車輪、減速箱等的安裝和調(diào)整

項目8：程序編寫

本項目將為機器人編寫控制運行程序，屬于軟件部分。程序是機器人的靈魂，程序編寫是否完善直接影響機器人的運行質(zhì)量

項目9：整體運行與調(diào)試

本項目通過編寫相應(yīng)程序可以實現(xiàn)黑線尋跡、白線尋跡、避障、轉(zhuǎn)彎、后退、停止、報警、顯示等功能。通過運行不斷修改程序，調(diào)整零部件安裝位置，使之不斷完善。

基于以上9個項目的教學(xué)，學(xué)生不僅能學(xué)到單片機應(yīng)用及常用的傳感器知識，還能熟悉一個產(chǎn)品的研發(fā)過程，并將所學(xué)知識構(gòu)成了一個完整的系統(tǒng)。在機器人身上，機械和電子，軟件和硬件得到完美和諧的統(tǒng)一。

2.學(xué)生在學(xué)中做，在做中學(xué)

我們讓學(xué)生自己焊接裝配線路板，組裝機器人，認識傳感器，了解機器人的運行過程，包括電機的運行、感覺系統(tǒng)的構(gòu)成和控制、單片機判斷和控制、控制程序的編寫和調(diào)試等等;讓學(xué)生通過改變程序，實現(xiàn)黑線尋跡、白線尋跡、避障、轉(zhuǎn)彎、后退、停止、報警、顯示等功能。寓樂于做，做中寓樂，實際教學(xué)效果超出預(yù)期，這是一般單片機實驗箱達不到的。

以上是我們基于項目驅(qū)動的單片機教學(xué)改革的探索與實踐，對提高單片機教學(xué)質(zhì)量做了新的嘗試，尚需不斷完善、不斷創(chuàng)新。我們組裝機器人小車，機電結(jié)合，動靜結(jié)合，同時引入傳感器，具備一定智能化判斷及控制功能。從實際教學(xué)效果來看，我們認為機器人是學(xué)習(xí)單片機非常理想的教學(xué)設(shè)備。讓學(xué)生在學(xué)中做，在做中學(xué)，以項目驅(qū)動教學(xué)，使得單片機不再難教難學(xué)，枯燥乏味，而是易學(xué)易懂，充滿樂趣。