单片机技术教学过程中模拟教学与项目化教学的融合方式研究

姚 宏（河北建材职业技术学院）

单片机技术教学过程中模拟教学与项目化教学的融合方式研究

姚 宏
（河北建材职业技术学院）

模拟教学也称仿真教学，这种教学方法可以很大程度上弥补客观条件的不足，让学生切身感受真实的训练环境，适用于高职高专类的教学过程。本文探讨的是如何将模拟教学与项目化教学进行有效融合，用于单片机技术教学过程中。

一、单片机学习的瓶颈

在单片机技术的日常教学过程中，同学们普遍反映该课程太抽象、太难理解，学生在学习单片机时的学习瓶颈主要表现在以下几个方面：

1.汇编语言逻辑性太强，理解抽象。

2.该课程内容不是单纯的程序编写，更需要结合硬件接口结构才能写出实用的程序，而学生无法很好地做到程序与硬件衔接。

3.需要熟练地使用十进制数、二进制数、十六进制数，学生学习时无法在各种进制中灵活转换。

4.数据身份多样性，同样的数据既可以表示地址单元又可以表示数值，学生理解时容易混淆。

5.单片机的硬件结构复杂，存储器种类繁多，学生理解模糊。这些问题是单片机技术教学过程中非常棘手。

项目化教学是高职高专类院校普遍使用的教学方法，显著特点是“以项目为主线、教师为引导、学生为主体”，注重理论与实践相结合。项目教学法主张先练后讲，先学后教，强调学生的自主学习，主动参与，从尝试入手，从练习开始。模拟教学也称仿真教学，用计算机来模拟和实现真实的自然现象。如果能够选取设计出合理的项目，再通过模拟仿真其功能的实现过程，可以使学生将理论学习转换成实际操作，更适合高职高专的人才培养需要。

二、单片机使用的项目举例

目前单片机的使用渗透到生活的各个领域，大到导弹的导航装置、飞机上仪表的控制、计算机的网络通信与数据传输、工业自动化过程的实时控制和数据处理、轿车的安全保障系统自动控制领域的机器人、医疗器械，小到广泛使用的各种智能IC卡、录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等，这些都离不开单片机。

针对高职高专的学生学习时项目的设计就要偏重于简单、直观、涉及的电子元件数量少，简单总结为点亮类、显示类、控制类等几个方面。依托人才培养方案的指导，特筛选出9个具体项目，这些项目是：

1.单灯闪烁功能实现。通过本项目可以让学生掌握延时子程序的应用，延时子程序在其他项目中应用较多，指令构成中涉及循环结构和条件选择结构。这个项目非常简单并且具有代表性，功能实现清晰直观，非常适用于单片机技术的基础教学。

2.四个开关控制四个灯的功能实现。通过本项目可以让学生加深理解循环移位指令，更深刻地体会端口的读出与写入，并且体会到一种功能可以用多种方法实现。

3.流水灯功能的实现。流水灯是单片机最典型的应用功能，效果直观，多变适合举一反三，流水灯也是日常生活中总能看到的应用，对学生来说并不陌生，也更有意义，由于流水灯的多变性，这个项目也更有趣味性。

4.循环彩灯功能的实现。本项目实现时对功能不做具体细化的要求，让学生自己设定功能，既可以考查前一段项目学习的成果，也可以锻炼学生的活学活用能力。以上是点亮类的项目，这些项目涉及单片机技术的端口读写概念，指令的编写等基础知识。

5.用数码管显示数字功能的实现。通过本项目可以让学生掌握数码管的点亮方法，用数码管显示字符也是单片机的典型应用，在日常生活中此类项目多用于家用电器中，对于学生而言是非常熟悉的，所以对本项目的学习会更有心得。

6.用数码管配合按键实现加1和减1的运算结果。本项目是上一个项目的延伸功能，结果明显，可以加深对算术运算指令的理解，并且可以更好地培养学生的逻辑思维能力。

7.两位数码管显示计数器。本项目也是一个拓展功能，主要让学生了解当接入多个数码管时，可以通过改变延时时间实现分时扫描，“同时显示”的程序设计方法。以上是显示类项目，这些项目除了使用单片机芯片之外拓展了数码管，并且从简到难可以接入多个数码管，在单片机的应用领域中占有很大比例，比第一类项目难度稍稍增加一点，到此，单片机技术的基础知识都涉及了。通过以上项目的实现，可以实现单片机的简单入门了。

8.“嘀嘀”报警功能的实现。通过本项目可以让学生体会延时和蜂鸣器声音的对应，并且掌握音调与延时程序的关系，更重要的是加深对中断的理解。

9.矩阵键盘识别功能的实现。通过本项目，初步让学生体会矩阵键盘的扫描方式及键盘位置与现实数字的对应关系，为日后计算器的编写打基础。

项目设计好了，就可以模拟教学了，首先利用仿真软件绘出电路连接图，仿真软件很多，这里使用Proteus，利用仿真软件，可以模拟出电路的连接情况，毕竟如果实现用元件连接实物是非常浪费时间的，通过仿真可以测出电路中是否存在错误，避免实际使用时会出现元件故障等外因，将重点放在程序编写环节上。通过仿真观察结果，结合设计的项目功能体会指令语句。

这样可以将模拟教学与项目教学完美地融合，让两者相互补充，通过有限的课时让学生更深刻地掌握单片机技术的知识点和学习方法。

都伊林，杨群清.行动导向教学法在单片机技术课程教学中的应用［J］.吉林省教育学院学报：学科版，2011（2）.

·编辑 薄跃华