任务驱动型教学法在单片机课程中的实践

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  摘 要:单片机相比其他学科,更加抽象,需要较强的逻辑思维能力。如果按照以往传统的教学方法,学生普遍难以接受空洞抽象的理论知识。为了改变这种现状,提高教学效果,激起学生的学习兴趣,可以改变以往的授课方式,以产品为主题,以任务为驱动,通过实际的应用,建立任务,而教师和学生围绕着这个任务,展开互动。当学生完成完整的任务时,就完成了一个具体的单片机开发工作,从而提高了学生的积极性,增强了学生的学习兴趣。
  关键词:单片机;任务;程序
  
  随着计算机技术的不断发展,计算机形成了通用计算机系统和嵌入式计算机系统两大分支,而单片机的出现无疑是这两大分支形成的标志。近几年,单片机得到了飞速发展,单片机最明显的优势就是可以嵌入到各种仪器、设备中。目前,大量的嵌入式系统均采用单片机。而作为一门新兴的学科,在实际的教学中,却遇到了或多或少的问题。
  目前的单片机教材基本上都是以单片机的硬件结构,汇编语言的指令系统,程序设计为主线,尽量从各个方面把所有基本概念罗列清楚,着重于对知识点的介绍,对理论的掌握。这样的结果是知识体系全面而严谨,但是抽象而空洞。在中职学校,学生大多基础差,底子薄,逻辑思维还没有系统建立。而单片机相比其他学科,更加抽象,需要较强的逻辑思维能力。如果按照以往传统的教学方法,学生普遍难以接受空洞抽象的理论知识。对于中职教学而言,是老师难教,学生难学,更别提激发学生的学习积极性了。
  面对空洞抽象的单片机教学内容,如何配合教材,让学生简单易学地掌握单片机开发的工作呢?经过多年的教学实践,我采用的任务驱动型教学方法取得一定的成果。
  任务驱动型教学法是在老师的指导下,将一个相对独立的任务交由学生自己处理,信息的收集、方案的设计、任务实施及最终评价,都由学生自己负责,学生通过该任务的进行,了解并把握整个过程及每一个环节中的基本要求。任务驱动型教学改变了以往“教师讲,学生听”的被动教学模式,创造了学生主动参与、自主协作、探索创新的新型教学模式,不再是简单地让学生按照教师的安排和讲授去得到一个结果,而是在教师的指导下,学生去寻找,摸索,讨论,协同完成整个任务,学习的重点不在结果而在整个完成任务的过程之中。而学生在这个过程当中,不仅仅是学习到了单片机开发的相关知识,更是提高了面对实际工作的处理能力,提出问题——发现问题——解决问题,并增强了沟通交流和协同工作的能力,加强了团队意识。
  下面,以一次教学实践为例来说明。
  (1)主题产品。带领学生参观城市夜市下的霓虹灯,启发学生探究其制作原理,激发学生自己制作的欲望,以参观霓虹灯标志牌部分效果为例,建立课题。
  (2)确定任务。用8个发光二极管代替霓虹灯模拟实验,通过控制8个发光二极管的有序亮灭,呈现流水灯的霓虹效果。
  (3)前期准备。参考教材,收集资料:了解霓虹灯的工作原理、电路结构、单片机程序设计的步骤、仿真器的使用和程序调试;通过单片机经典程序范例,培养学生的开发思维和逻辑能力。
  (4)电路图的选择与分析。实现8位花样流水灯的电路方式很多,用模拟电路、数字电路中振荡电路均可实现,但从产品成本、维护和升级方面来考虑,最灵活、最合适的方案莫过于用单片机来实现。利用各引脚输出电位的变化,控制发光二极管的亮灭。各引脚的电位变化可通过指令来控制,当某个引脚得到低电平的时候,对应连接的发光二极管就会亮,反之则灭。
  (5)任务实施。
  第一步:控制一个发光二极管的亮灭。①指导学生学习软件编程格式和指令“MOV、SETB、CLR、ACALL、AJMP、DJNZ、ORG、RET、END”应用方法,并详细讲解延时程序的算法,指导学生完成源程序的编写。②指导学生在实训台上连接好电路。③教师演示Keil软件应用方法,巡回指导学生运用Keil软件完成程序仿真调试。实际电路中运行程序看效果。
  第二步:控制8个发光二极管实现花样流水灯效果。①讲解“MOV P1,#11111110B”的具体含义,指导学生完成源程序的编写。②指导学生在实训台上连接好电路。③巡回指导学生运用Keil软件完成程序仿真调试。④实际电路中运行程序看效果。⑤总结评价任务二的完成情况,引导学生观察“0”的位置变化,让其发现规律,指导学生去指令表中查找是否有让“0”左循环、右循环的指令,并自学完成它的正确用法,让学生在摸索、探究中完成左循环指令“RL”简化程序。在此过程中,老师应给予指导,并讲解数据计数指针R2的用法,帮助学生打开思路完成源程序编写。源程序见参考程序清单3。⑥巡回指导学生运用Keil软件完成程序仿真调试。⑦实际电路中运行程序看效果。⑧评价考核学生的作品。
  第三步:任务评估。①硬件电路。评价内容:电子电路基础知识,分值20。评价标准:掌握单片机芯片对应引脚的名称、序号、功能,5分;掌握单片机最小系统原理分析,10分;认识电路中各元器件功能及型号,5分。②电路连接布线工艺。评价内容及标准:电路安装——按照原理图在实训台正确安装,分值5;布线——符合电路布线工艺标准,分值5。③程序编制、调试、运行。评价内容及标准:指令学习——正确理解程序中所用指令的意义,10分;程序分析、设计——能正确分析程序的功能,10分,能根据要求设计功能相似的程序,10分;程序调试与运行——程序输入正确5分,程序编译仿真正确5分,能修改程序并分析10分。④安全文明生产。评价内容及标准:使用设备和工具——正确使用设备和工具,10分。⑤团结协作。评价内容及标准:集体意识——各成员分工协作,积极参与,10分。
  总之,单片机相比其他学科,更加抽象,需要较强的逻辑思维能力。我们可以改变以往的授课式方式,以产品为主题,以任务为驱动,通过实际的应用,建立任务,而教师和学生围绕着这个任务,展开互动。当学生完成完整的任务时,就完成了一个具体的单片机开发工作,从而提高了学生的积极性,增强了学生的学习兴趣。
  参考文献:
  [1]王东峰.单片机技术及应用[M].北京:电子工业出版社,2005.
  [2]李建忠.单片机原理与应用[M].北京:电子工业出版社,2008.
  (湖北十堰职业技术集团学校)
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