单片机课程中基于问题分析的项目教学

◆丛国进

作者：丛国进，威海职业学院副教授，研究方向为单片机控制技术（264210）。

1 前言

培养新一代的符合中国新型工业化要求的技术工人是职业教育工作者面临的新的任务。单片机不仅可以作为计算机控制的基础课程，并且在新型工业化过程中有着广泛的应用。但是控制类课程由于其思维方法与传统课程不同，学生学习起来效果不佳，从而影响了学生在现代信息技术方面学习的动力。因此，探讨单片机、机器人等课程的教学方法越来越重要。

项目化教学是现代职业教育改革的最新成果，文献[1]探讨了项目化教学在单片机课程教学中的理论知识的组合形式，打破了传统教学中先理论后实践的传授知识的方法。但是这也带来新的问题，传统教学方法有它的系统化的优势。在项目化教学中结合基于问题、信息化的教学方式可以弥补这个问题。文献[2]使用Flash 制作单片机实验课件，动态地演示单片机扩展存储器的工作原理，将指令的执行过程用动画来描绘。文献[3]描述了单片机多媒体制作的类型、原则等。

由于单片机的功能越来越强，比如AD 转换模块被集成到了单片机里去，所以资源的分配、程序编写比指令的执行过程更重要。下面从资源的分配、指令的使用等方面探讨学生总结能力提高的方法。

2 基于问题分析在项目教学中的应用

资源分配主要包括接口的分配和存储器的分配，由于单片机的功能越来越强，进行硬件和程序设计时选择的自由度越来越大。但是，选择性变大对于学生来说反而不知道怎样去做，反映了学生的总结能力不足。下面以存储分配及分支程序设计来说明问题提出、分析、解决的方法，然后布置任务让学生以图画的形式进行知识的总结，从而促进学生提高总结能力。在实际应用中，可使用PowerPoint 或Flash 进行动画设计，教学效果更好。

演示设计示例1

问题：STC89C52RC 单片机规定了程序存储器地址为0003H ～0042H 共64 个单元供中断系统使用，那么在编写程序时怎么使用程序存储器的空间呢？

问题分析：这64 个单元被8 个中断源所使用，响应不同中断后固定执行不同地址的指令。在设计应用系统时，首先分析有没有使用中断技术？如果使用了中断技术，是哪些中断源申请了中断？然后确定程序空间的分配方法。

解决问题：第一种情况，应用系统没有使用中断技术，如图1所示使用存储空间；第二种情况，如果使用了外部中断0，则如图2所示使用存储空间。实际应用时，可采用动画切换并结合程序的编写进行演示。

自主练习：请使用中断1 编写程序，完成程序中同样的功能，并用图表明程序存储器空间的使用。注：采用行为引导性教学法分组讨论进行。

演示设计示例2

问题：汇编语言分支指令提供了诸如“JC”“JNC”指令，那么在程序设计中怎么应用它们？

问题分析：“JC”指令是进位标志为1 转移，“JNC”指令是进位标志不是1 转移（虽然与为0 等价，但是为了与指令对应，不能说是为0 转移，否则容易造成思维不清晰，造成编程困难）。

解决问题：假设数据存储器30H 单元、31H 单元存储了两个无符号数，比较其大小，将大值保存于32H 单元，编写程序分别使用“JC”“JNC”指令，请比较其用法的不同。图3 使用“JNC”指令编程，图4 使用“JC”指令编程。

自主练习：采用30H 单元的值减去31H 的单元的值也可采用JC 指令编程，31H 单元的值减去30H 单元的值也可采用JNC 指令编程，请思考采用这两种方法怎样进行编程？这样编程方便吗？为什么？

3 结语

在项目教学的基础上，使用基于问题方式的教学方法，并充分利用动画设计技术帮助理解，在2012 级、2013 级相关高职专业班单片机课程教学实践中取得很好的效果，充分提高了学生的学习积极性。其中2012 级毕业生在2015年一汽大众召录学徒工考试中，录取率在山东省七所院校中获得第一名。实践证明，以项目教学为基础，基于问题结合信息化的教学，大大地提高了学生的总结能力，弥补了项目教学的不足，有助于技术更新换代后提高学生自主学习的兴趣与水平。

分析学生，然后思考在教学中采用什么样的教学方法较好，这需要在以后的教学实践中不断研究。

[1]丛国进.任务引导型教学法在单片机课程教学中的应用[J].中国教育技术装备，2014(12):88-90.

[2]王丹宁，张仁杰，王铭思，等.Flash 单片机实验课件的制作[J].实验室科学，2005(4):85-89.

[3]林瑾，李品.单片机多媒体课件的制作与研究[J].科技广场，2012(6):61-64.