“定时器中断的应用”信息化教学设计案例

2023-02-02孙雪蕾范月圆

镇江高专学报 2023年1期

孙雪蕾，范月圆，陈蓉

(1. 江苏联合职业技术学院镇江分院机电工程系，江苏镇江 212016；2. 江苏航空职业技术学院航天飞行学院，江苏镇江 212134)

单片机是一门综合性、实践性强的课程，包括理论教学与实践教学两部分[1]。单片机概念多，专有名词多，内容抽象，指令丰富，而且软、硬件发展快，新器件多，要合理安排教学内容，优化教学方法。

单片机应用系统经常有定时控制需求，如定时输出、定时检测、定时扫描等，经常需要对外部事件进行计数。AT89s52单片机内集成3个定时器/计数器。定时的用途很多，如洗衣机定时洗衣、电视定时关机、空调器定时开关等。

传统教学主要是在教室讲解理论，在实验室借助实验台完成项目实施[2]。受限于实验设备、师资，教学中常会出现一些问题，如教师难以发现学生操作中的错误，不能准确进行过程性评价；实验设备频繁使用，损坏率极高；有的学生不按照安全要求贸然操作，有的学生因害怕而不敢操作，严重影响教学质量。采用信息化手段，引导学生利用信息化教学平台自主学习，并给予过程性评价，针对薄弱环节加强训练，可以取得较好的教学效果。

1 教学分析

1.1 教材及教学内容

《AT89s52单片机基础项目教程》以项目为载体[3]9，介绍单片机应用技术基础知识。自主划分“项目二全自动洗衣机控制系统”为6项任务，即直流电机正反转、定时器/计数器工作原理、定时器中断的应用、步进电机应用、实现全自动洗衣机标准洗涤程序、实现全自动洗衣机控制系统，其中“定时器中断的应用”主要完成洗涤功能，2学时。

1.2 学情分析

授课对象为五年制高职机电专业四年级学生，他们已学过机电类的基础课程，学过C语言，有一定的语言编程基础，但理论知识掌握不牢靠；会使用常见的电工工具、电工仪表，有一定的安全操作意识，但操作规范性不强；有高效节能的生产意识，但不能将理念落实到生产实际。学生已学习了“实现单只LED闪烁”“LED花式彩灯制作”“数码管及动态显示实现”“直流电机正反转”等内容，了解单片机的基础知识，会使用单片机的编程软件。

1.3 教学目标

知识目标：1) 掌握定时器中断的原理。2) 会用亚龙单片机实训平台中的模块搭建硬件系统。3) 能用C语言编写定时器中断的应用程序。

技能目标：1) 通过信息化教学平台实验锻炼硬件电路搭建能力。2) 通过分组汇报学习成果，锻炼观察、模仿、总结、表达能力。

素质目标：1) 利用信息化手段组织活动，培养学习习惯和合作能力，为今后工作打好基础。2) 强化科学、规范、安全生产意识。

教学重点是定时器的应用，要求设计方案并正确实施。教学难点为运行调试定时功能，并达到预期效果。

1.4 教学策略

依托自主开发的信息化教学平台，采用项目化教学，任务驱动，让学生在学中做、做中学[4]，突出重点，突破难点，实现知识、能力、素质三维教学目标。信息化教学平台的“素材资源”包括3D仿真、教学视频、原理动画、教材教案、教学课件、任务单、演示录像等。引导学生利用信息化教学平台自主学习[5]并给予过程性评价，针对薄弱环节加强训练，减少操作失误。

2 教学过程

课前，教师在信息化教学平台上发布学习内容，让学生调研“定时器”应用情况，并上传调研报告。学生完成预习学案、课前测试。

2.1 引出任务

直观的视觉冲击可以激发兴趣[6]。利用3D立体模拟洗衣机创设情境并提出任务要求：打开电源，选择洗涤时间，开始洗涤，电机正反转，循环工作。同时，洗衣机界面显示剩余洗涤时间，显示“0”时停止工作；也可暂停洗涤，关闭电源，洗衣机停止工作。

2.2 分析任务

教师根据任务要求引导学生选择合适的硬件模块并找出相关知识点，引出教学重点。主要教学任务是定时器的应用，讲解者是学生。根据上节课布置的汇报任务，以小组为单位查找资料，学习相关内容。如学生可以查看硬件接线演示，学习硬件接线；可以点击软件编程及调试，查看并参考示例程序，完成洗涤任务的程序编写。师生共同总结定时器编程步骤、相关知识点并汇总于知识点查询，学生可随时快速查阅，拓宽知识。

2.3 实施任务

以学生为主体、教师为主导，学生在信息化教学平台上操作，完成硬件接线和软件编程任务，教师巡视、检查、指导。

1) 硬件接线。如图1所示，学生在信息化教学平台上参考硬件接线图进行接线，可以避免实际接线失误造成设备损坏。学生可利用信息化教学平台的“查错”功能查找错误接线并改正，边操作边观察，有效学习复杂的硬件接线。

图1 信息化教学平台的硬件接线

2) 软件编程及调试(重点、难点)。完成硬件接线后，学生进行软件编程及调试。职业学校的很多学生感觉洗涤程序编写有困难。为了突出重点、突破难点，细化任务，重申任务要求，将重要语句设置为空白，让学生阅读程序并根据提示编写、编译、运行。发现语句错误时给予必要的提示，如图2所示，学生根据提示进行改正，进而提高编程能力，提高专业素养。