精细化渐进式教学在“单片机”课程中的实践

谢芳芳， 胡邦南， 彭志刚， 赵自鹏， 刘德玉

(湖南工业职业技术学院， 湖南 长沙 410208)

0 引言

“单片机”课程是高职电气电子类相关专业的核心课程，主要培养学生单片机应用系统的硬件电路设计与软件程序编写能力[1]。

从2011年开始，湖南在全省范围内举行职业学校学生专业技能抽查，单片机应用被列为应用电子、电气自动化、物联网等专业必须掌握的岗位核心技能，是技能抽查中必考部分。以应用电子专业为例，技能抽查所涉及的考核，主要是单片机控制系统设计与制作技能[2]。技能抽查以实践考核方式进行，对考核不合格的学校采取限制该专业招生乃至停止招生措施。

这一举措促进了全省各高职院校对该课程的教学倍加重视。

1 课程教学思考

我们在“单片机”课程教学中发现，该课程内容多、综合性强，与部分前期课程“电子技术”、“C语言”等关系密切，学习难度大。加之我院学生具有理论基础薄弱，但动手能力较强的特点。据此，我们思考，如果把教学内容有针对性地分成一个一个典型的小模块，在教学安排中针对每一个小模块进行多次练习，每次练习只增加一点点新知识，这样既激发了学生的学习兴趣，同时又能让他们在学习过程中始终体会到自己动手带来的成就感，学生会比较容易接受[3～4]。

2 教学设计

我们采用的模块式任务驱动教学具体设计思路是：将课程分成四个模块：单片机最小系统、I/O接口、定时器和串行通信接口。针对每个模块分别选择一些看得见现象的、最常用的典型任务，再将它们细分成多个子任务，使得每个子任务都和上一个子任务平阶衔接，但相关知识点呈阶梯递进式变化，对每个子任务都做到精细化教学，让学生有兴趣学习并学有所得。以I/O模块的教学为例，下面详细介绍其教学设计。

2.1 外围硬件电路设计

选取8051单片机STC89S51，STC89S51采用40引脚双列直插式封装形式，4个I/O端口P3、P2、P1、P0共32根引脚，每根引脚均可分别分时输入、输出高、低电平。在硬件电路设计中，STC89S51的所有4个I/O端口均引出接线端子，方便根据教学任务用单根导线或排线与外围电路相连接。此教学设计中，选取P2、P0分别控制字位码、字段码，P1控制小灯，P3读入按键。此模块的外围电路如图1所示，包括8个小灯的驱动电路、8个按键的输入电路、8位数码管的动态显示电路。此硬件连接方式贯穿I/0模块的整个教学环节。

图1 I/O模块外围电路

2.2 教学安排

针对I/O模块的教学，选择最典型的3个任务：小灯点亮、数码管显示、按键输入，针对这3个任务共设计出8个子任务，每个子任务都可以通过小灯或数码管看到显示，从“点亮8个小灯”到“8个按键控制8位数码管显示任意数字”，知识点由浅入深，具体的教学安排如表1所示。

表1 I/O模块教学安排

3 教学延伸

学生在掌握了4个端口的硬件结构、外围典型电路的工作原理以及小灯驱动程序、按键子模块、数码管动态显示子模块后，可作以下延续教学：

(1)在已有外围电路中，4个端口任意连线，通过程序实现小灯亮灭控制、按键读入、数码管显示，这样可提高学生对这4个端口的熟练应用程度。

(2)可扩展其它外围电路，如继电器控制电路、蜂鸣器驱动电路等，其控制原理一样，以此培养学生把现实问题转变成单片机控制问题的能力。

4 结语

本文虽然仅涉及“单片机”课程的I/0模块教学，对于另外三个模块，我们教学团队同样采取了类似的教学设计。在日常教学、技能培训、技能竞赛辅导中发现，这种教学方式非常适合从未接触单片机的初学者。教学过程中所使用的单片机应用板以及与之配套的教材全部为教学团队自主开发。在湖南省高职院校进行的专业技能抽查中，我院单片机相关模块的抽检合格率均达到100%。同时，教学团队也一直承担着各种电子设计大赛的指导工作，近年来，所指导的学生多次在全国电子设计大赛中荣获一等奖，在2013年还曾荣获全国唯一的高职组特等奖。一直以来，教学团队为改善教学效果作着不懈努力。