实例驱动法在单片机课程教学中的应用

李加旺

[摘要]单片机课程是一门学生普遍感到比较难学的课程，在教学中采用实例驱动教学法，可提高学生学习单片机课程的兴趣，激发学生自主学习的积极性。本文阐述了在单片机课程教学中采用实例驱动教学法的教学过程、教学实例的设计及在教学中要注意的事项。

[关键词]单片机实例教学自主学习

单片机课程是电子电气类专业和机电类专业必修的专业课。学习该课程既要掌握单片机的硬件结构知识，还要掌握软件知识，而硬件知识和软件知识又密切联系，往往让学生不知从何学起。目前的单片机教材编写基本是以单片机的结构为主线，顺序是：单片机的硬件结构→各指令功能→编程基础知识→单片机系统的扩展方法和各种外围器件的应用→列举数个应用实例。若按此顺序教学。学生入门很困难，对学科很难产生兴趣，难以取得好的教学效果。

实例驱动教学是指将课程内容重新整合，以实例构成认知单元，以若干个典型的、有实用价值的、学生感兴趣的实例为引导，在教师的组织、指导、帮助下，以理解实例的结构、特点、工作原理为驱动力，学生通过自主探索和互动学习，掌握每个实例所涉及的知识，逐步深入并掌握课程主要内容的教学方法。整个教学过程以实例为主线，学生为主体，教师为主导。实践证明在单片机课程教学中，采用此教学方法，有利于培养学生对学科的兴趣，激发学生自主学习的积极性，大部分学生可在较短的时间内基本掌握课程的基本知识，有部分学生能设计出有实用价值的应用电路，掌握一技之长，毕业后走上了单片机开发应用的工作岗位。

一、教学过程

教师根据课程内容要求，合理地设计学习实例，让学生通过自身的操作、探索、讨论、总结，掌握实例中所蕴涵的知识与技能，使他们在做中学，学中做。为培养学生的学习兴趣，教师在教学中要营造自主学习的气氛，不断组织、引导学生学习和探索。随着学习的进行，学生由开始机械地照搬、模仿，最后变成自己独立设计和创作。在整个教学中，学生通过自己的主动学习和探索来构建知识，教师是教学进程的组织者、指导者和帮助者，起组织、引导、帮助、促进、控制、咨询的作用。其教学过程如图1所示：

二、实例设计要考虑“五性”

在教学中，实例是教学目标实现的依托，教师要纵观整个课程的教学内容，通过对课程内容的优化、整合，统筹安排教学内容，把教学内容和教学目的融入一个个实例中，实例设计要考虑以下五个方面：

第一，考虑基本性。实例内容应包含最基本的知识，即基本概念、基本原理、基本规律、基本技能等。

第二，考虑连贯性。实例应由浅入深，注重分散重点及难点、难易程度、知识的含量、前后内容的联系等，还要从学生的实际出发，充分考虑学生已有的专业基础知识及动手能力。

第三，考虑典型性。实例能引起学生联想和类比，易于举一反三、触类旁通。

第四，考虑趣味性和实用性。实例可采用日常生活中常见到的、实用性较强的商品，了解这些商品的工作原理对学生有着极大的吸引力，易于激发学生的兴趣，调动学生学习的主动性和积极性。

第五，考虑可探究性。实例设计要注意留给学生一定的独立探索和自我开拓的空间，以培养学生学会用探索的学习方法去获取知识和技能，掌握学习专业知识及专业技能的方式方法。

三、实例的“三种类型”

通过对单片机课程内容的分类、合并、整合，课程所用的实例可分为三大类型。

(一)基本型实例

基本型实例使学生对课程内容有基本了解，主要是掌握单片机内部结构、功能、特点。了解存储器组织，各指令的功能，程序的输入、修改、运行等方面知识。熟悉顺序、分支、循环、子程序的程序设计方法。常用实例有数组拷贝、乘法除法运算、数据排序、单灯闪烁电路、键控灯亮电路、程序延时式彩灯电路、交通灯控制电路等，部分实例可通过软件仿真完成。

(二)加强型实例

加强型实例使学生进一步理解和掌握单片机的基本结构、工作原理、程序设计、系统扩展、接口技术和单片机应用系统等方面的知识。常用实例有定时器中断式彩灯电路、可编程定时开关、双机串行通信、电子音乐发生电路、信号发生器、有中断功能的交通灯控制电路、存储器扩展电路、8279键盘显示接口电路、8255键盘显示接口电路等。要求全部在硬件仿真器上验证通过，部分实例要制作出样品。

(三)提高型实例

提高型实例使学生掌握单片机开发的一般步骤、单片机开发应用的硬件电路设计方法、软件设计方法以及整个系统的综合调试方法。常用实例有多路抢答器、自动温度控制器、电机转速控制器、自动光强控制器、多功能数字钟、6×64点阵LED汉字显示屏等。部分实例要求学生制作出样品，并主要通过小组协作完成。

四、教学过程中的“五注意”

(一)注意改变教师的角色

在教学过程中，教师由讲授、灌输知识转变为组织、指导、启发学生学习；由讲台上讲解转变为到学生中与学生交流、探讨和学习，师生关系是平等、民主、合作的关系。当学生学习遇到困难不能进行下去时，教师要适时点拨，引导学生继续探索，并鼓励学生勇于提出疑问，不受固定模式的约束，大胆猜想与探索。教师的主要任务不是直接向学生灌输知识。而是不断增强学生的自主学习信心。

(二)注意分配学生动手时间

在教学中，师生活动时间比例应在1:5左右，教师要给学生足够的动手时间和机会，让学生在探索过程中获得理智的情感体验，积累知识和方法，在做中学，学中做。

(三)注意实例的变通使用

学生每学完一个实例，都应有一定收获，但学生不是为实例而学。在教学中。除了要求学生掌握实例电路的工作原理和程序编写特点、技巧，还要求学生对实例作不同的改进，使其功能更强，电路更完善，便于学生掌握更多的知识。例如，在学习D/A转换信号发生器中，在掌握了输出正弦波的编程方法后。要求学生在不改变电路的情况下修改程序使电路输出锯齿波、三角波、梯形波等。

(四)注意利用感性认识和理性认识的辩证关系

部分章节可采取先感性认识，后理性认识，先动手实践，后研究规律的教学方法。例如，在学习中断系统与定时，计数器内容时，学生一般感到较难理解。在教学中，从已学过的彩灯控制电路和交通灯控制电路人手，在电路不变的情况下，修改程序把程序延时改为定时器延时，学生通过比较就初步了解了定时器及中断系统的作用。然后再深入了解其原理及应用。

(五)注意及时总结和点评

每学完一个实例，就让学生对所掌握的知识、技能进行再认识，对自己的思维进行整理、深化，重新整理问题解决的过程和方法，写出实例的工作特点、设计思想及可改进之处，并在小组或班上交流，最后由教师根据各人或各小组所提出的观点进行总结、点评。教师对学生提出的不同的解决方法进行可行性和最优化的分析比较，使学生的认知提高到理论上，并加以理解和深化。

总之，在单片机教学中采用实例驱动教学法比传统注入式教学法更具优点，能充分体现“学生为主体，教师为主导”这一新的教学理念。这充分调动了学生学习的积极性、主动性，培养了他们的学习兴趣、创新意识及团队精神，并让学生学会了运用已有的知识独立地分析问题并解决问题，培养了学生的自学能力、增强了自信心。

(责编郝勋)