貴州交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 朱 念

以知識點為導(dǎo)向的單片機原理及應(yīng)用理實一體化教學(xué)研究

貴州交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 朱 念

【摘要】單片機在生產(chǎn)、生活中的廣泛應(yīng)用，使得《單片機原理及應(yīng)用》這門課程在控制類、機電類等專業(yè)中的重要性逐漸突出。本文結(jié)合多年單片機課程的理論教學(xué)和實踐教學(xué)經(jīng)驗、多次參與的教學(xué)改革，以及當(dāng)前學(xué)院為爭取優(yōu)質(zhì)學(xué)校開展的“創(chuàng)先爭優(yōu)”課程改革，對本課程今后的教學(xué)方式進行了進一步優(yōu)化。強調(diào)了教學(xué)中必須開展的學(xué)生認知環(huán)節(jié)，通過項目導(dǎo)向完成知識點的積累。對單片機課程提出了以知識點和能力點為導(dǎo)向，符合職業(yè)教育理實一體的理念，對教師教學(xué)和、學(xué)生學(xué)習(xí)以及該課程知識點與能力點的歸納作出了一定的引導(dǎo)作用。

【關(guān)鍵詞】理實一體；項目導(dǎo)向；知識點；能力點

0 引言

單片機的應(yīng)用無處不在，涉及單片機學(xué)習(xí)的專業(yè)也越來越多，但是能真正學(xué)好單片機、用好單片機的學(xué)生所占比例少之又少。一部分原因與學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)有關(guān)，但是另一個重要的原因也是單片機的學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)方式不合理造成。結(jié)合學(xué)生時代學(xué)習(xí)單片機遇到的問題以及多年的單片機理論和實踐教學(xué)經(jīng)驗，體會到理實一體化在單片機教學(xué)上的重要性。

1 傳統(tǒng)單片機教學(xué)的優(yōu)缺點

傳統(tǒng)單片機教學(xué)可以讓學(xué)生系統(tǒng)性的學(xué)習(xí)單片機知識，思路清晰。但是針對的是積極性高、學(xué)習(xí)主動性強的學(xué)生效果較好，單片機應(yīng)用的廣泛和普遍，不得不要求大部分學(xué)生都掌握一定的知識。傳統(tǒng)單片機教學(xué)側(cè)重于匯編語言的學(xué)習(xí)，除了一些特別專業(yè)會附加C語言這類高級語言的學(xué)習(xí)，但是實際應(yīng)用中使用的都是高級語言。“那是不是可以丟掉匯編語言直接學(xué)習(xí)高級語言呢？”有些教材也是這樣做的，這種方式是不可取的。匯編語言雖然是低級語言而且學(xué)習(xí)起來也比其他高級語言復(fù)雜、難學(xué)，但是不能被丟棄，匯編的學(xué)習(xí)可以幫助理解單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和運行方式，它的學(xué)習(xí)有助于在任何語言程序設(shè)計中對程序進行更好的優(yōu)化。

2 單片機理實一體化的重要性

理論結(jié)合實際是現(xiàn)代教育的新理念，尤其適合于單片機教學(xué)，因為單片機就是一門可以直接應(yīng)用到實際生產(chǎn)中的課程。教科書的教育方式對于學(xué)生來說難度太大，容易降低學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)熱情。教學(xué)過程中通過一些簡單的項目引入知識點能夠把學(xué)生帶入實際應(yīng)用中，讓學(xué)生從根本上了解單片機的用途，而不是僅僅停留在抽象的理解。

3 理實一體化教學(xué)

3.1 單片機基本認知的理實一體化教學(xué)

單片機基本認識可以說是學(xué)習(xí)單片機的最重要部分，可是容易被老師和學(xué)生忽略。學(xué)生因為新學(xué)期開學(xué)未能很快進入狀態(tài)，這就更需要教師對單片機的引入能夠貼合實際應(yīng)用，提起學(xué)生的興趣，而不是大量的理論。教師也往往覺得緒論部分涉及到很多專業(yè)術(shù)語，沒有必要講，因此忽略了最重要的基本概念的引入。

這個部分可以通過大量的現(xiàn)代科技產(chǎn)品以及往屆學(xué)生的優(yōu)秀成品展現(xiàn)，讓學(xué)生了解單片機應(yīng)用的廣泛程度，并向?qū)W生提出問題，如“這些科技產(chǎn)品都是怎么運行的？為什么具備這樣的功能？”等學(xué)生目前知識肯定沒有辦法解釋清楚的問題，也讓學(xué)生帶著這樣的問題和好奇心學(xué)習(xí)這門課程。通過應(yīng)用領(lǐng)域的不同列舉，讓學(xué)生了解單片機作為一塊控制芯片，與其他的控制器件有什么優(yōu)缺點（如PLC）。同時也要讓學(xué)生明確我們國家單片機發(fā)展的現(xiàn)狀，雖然當(dāng)前國產(chǎn)科技產(chǎn)品不斷得到國內(nèi)外認可，例如華為、小米等手機，海爾電器等等，但是真正的核心，也就是CPU，絕大部分用的是國外產(chǎn)品，分析原因，讓學(xué)生樹立正確的人生觀、價值觀。

3.2 單片機數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的理實一體化教學(xué)

這一部分是正式學(xué)習(xí)單片機之前必不可少的，學(xué)生對這個知識的學(xué)習(xí)過程很容易提起興趣，因為涉及到簡單的數(shù)學(xué)計算。但是學(xué)生也會在很多地方由于僅僅靠上課聽懂，沒有做總結(jié)歸納，到具體應(yīng)用時容易混淆。這部分知識的教學(xué)可以通過建立一些口訣讓學(xué)生記憶，如同號相加，異號相減才可能發(fā)生溢出；二進制逢二進一，借一當(dāng)二；BCD碼用4位二表1位十，種類多；ASCII碼表鍵盤等。

3.3 單片機結(jié)構(gòu)的理實一體化教學(xué)

這部分內(nèi)容很抽象，學(xué)生理解起來相當(dāng)困難。因為芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)無法直觀的看到，可以通過多媒體形象的把單片機結(jié)構(gòu)區(qū)分，其工作原理就像人的大腦（如圖1單片機與人腦對照圖），一部分用于運算；一部分用于儲存；一部分用于傳輸，就像神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。通過數(shù)據(jù)移動、數(shù)據(jù)運算等例子完整再現(xiàn)單片機的工作過程，讓學(xué)生直觀感受單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。但是必須讓學(xué)生明白我們了解的僅僅是基本結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在的單片機為什么國產(chǎn)品牌少之又少，內(nèi)部結(jié)構(gòu)的研發(fā)不足占了很大一部分原因。CPU這個核心部件是重中之中，學(xué)生在單片機領(lǐng)域的學(xué)習(xí)任重而道遠，別看小小的單片機才幾塊錢，但是還不足以跟國外的競爭。

圖1 單片機與人腦對照圖

3.4 單片機語言的理實一體化教學(xué)

單片機語言就像指揮家，它負責(zé)給單片機提供各種命令，讓單片機去執(zhí)行，而且是單片機能夠理解的語言。單片機的語言有機器語言、低級語言、高級語言。我們絕對不能跳過前面兩種去學(xué)習(xí)高級語言，因為前面兩種有助于我們真正了解單片機怎么運行實現(xiàn)功能的。前面結(jié)構(gòu)部分介紹過數(shù)據(jù)傳送指令，就從它開始，引入簡單的項目（例如彩燈控制器的設(shè)計）讓學(xué)生理解傳送指令，再通過修改項目內(nèi)容讓學(xué)生理解其他傳送指令的區(qū)別（例如以直接地址為目

的操作數(shù)的數(shù)據(jù)傳送指令等）。往往在第一個項目中融入的知識點較多（如表1單片機硬件基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)內(nèi)容及要求），需要融入軟件的使用、程序編譯與調(diào)試、硬件電路分析等重要知識點。

表1 單片機硬件基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)內(nèi)容及要求

3.5 單片機中斷系統(tǒng)以及串口通信的一體化教學(xué)

這部分內(nèi)容相對前面更加難懂，可以通過典型項目（如：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）讓學(xué)生理解中斷到底用來干什么，有什么好處，中斷的整個過程，避免大篇幅的理論描述。只需把中斷的一些知識點理解即可，例如單片機的中斷源、中斷入口地址、和一些與中斷有關(guān)的專用名詞（中斷請求、中斷響應(yīng)、中斷判優(yōu)等）。

4 項目驅(qū)動、知識點為中心、能力點為輔助

在典型任務(wù)的驅(qū)動下，學(xué)生逐漸掌握各個知識點，熟練每個項目的能力點，最終完成項目。觀察、分析項目結(jié)果，對項目進行完善的過程，使得項目的各項指標(biāo)滿足企業(yè)要求，能夠成為生產(chǎn)性項目。讓學(xué)生對項目開發(fā)有了深刻的認識，也更加能夠適應(yīng)未來的崗位。

參考文獻

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Research On The Principle Of Single Chip Microcomputer Based On Knowledge Point And Its Application In Integrated Teaching

Zhunian
（Guizhou Polytechnic College of Communications，Guiyang City，Guizhou Province，550008）

Abstract：Wide application of microcontroller in production and life，the"single chip microcomputer principle and application"course importance in the control class，such as mechanical and electrical specialty in the increasingly prominent.Combined with years of MCU Course of theoretical teaching and practical teaching experience，participated in the teaching reform，and the current school for high school to carry out the curriculum reform of"excel"，of this course in the future teaching methods were further optimized.It emphasizes that students should be carried out in the course of teaching，and the accumulation of knowledge points is accomplished through project guidance.Of SCM curriculum is put forward with the knowledge and ability oriented，in line with the vocational education integration of theory and practice of philosophy，made a guiding role of teachers teaching and students learning and the curriculum knowledge and ability of induction.

Key word：Integration Of Theory And Practice；Project Oriented；Knowledge Point；Ability Point

基金項目：貴州省高職高專院校精品在線開放課程。

作者簡介：

朱念（1986—），女，貴州人，貴州交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院專業(yè)教師，中級職稱，研究方向：電力電子與電力傳動。