类比教学法在高职教学中的应用：以单片微型计算机为例

类比教学法在高职教学中的应用
——以单片微型计算机为例

冯严冰

(常州开放大学，江苏 常州 213001)

摘要：单片微型计算机技术这门课程内容抽象，不好理解。对于高职学生来说学习这门课难度大，学习兴趣低，对于有关专业教师来说，如何教好它一直是觉得比较头疼的事情。通过近些年来在单片微型计算机教学过程中的探索与尝试，采用新的教学方法和教学模式，如对较为抽象的知识点、专业术语采用类比的教学方法，即利用与知识点相似的生活中的事物进行类比并讲解的教学方法，从而让学生对知识点的感受更加直观，从而真正理解所学知识，对于提高学生的学习兴趣，学好单片微型计算机知识取得了良好的效果。从而为单片微型计算机的教学提供了借鉴或思路。

关键词：类比教学法；单片机；高职教学

收稿日期：2015-04-05

作者简介：冯严冰(1982-)，女，安徽淮北人，常州开放大学讲师，硕士.

中图分类号：TP368.1文献标识码：A

1类比教学方法

所谓类比，就是借助于两类不同本质事务之间的相似性，通过比较将一种已经熟悉或掌握的特殊对象的知识推移到另一种新的特殊对象上去的推理手段。也就是说如果两个对象要进行类比，二者之间一定要存在相似性。将类比应用于教学中，就是把大家都已经熟悉的生活中的事例或自然现象，与书上抽象而又死板的知识点与类比结合起来，将两者之间的相似性通过形象而又贴切的比喻，把学生难于理解的内容变得形象生动，更加具体，容易理解，是在教学过程中经常采用的一种教学方法。其实类比法就是使学生在学习知识的过程中，通过已有的生活常识或是已学的知识经验，与新的知识点结合起来，从而掌握发现问题，处理问题和解决问题的能力。

2单片微型计算机技术课程的特点

单片微型计算机技术作为交叉电和计算机两个学科的一种综合性应用技术，是现代控制技术和机电产品制造的主要应用手段，近些年单片微型计算机技术已经渗透到各个领域，如在国防科技、自动控制乃至日常生活的各个方面都得到了广泛的应用。因此单片微型计算机的学习也理所应当的受到了高职院校师生的高度重视。但是由于单片微型计算机技术是一门理论性很强的专业课程，对于高职学生基础知识相对薄弱，课程入门本身比较困难，加上专业术语较多，知识点不易理解，所以学生学习兴趣普遍不高，该课程的实际教学效果并不理想。单片微型计算机的教学模式亟需改革，如何在教学过程中为学生创造一个容易理解的情境，从而提高学生学习的兴趣，增加学生自信，进而学好这门课程，一直是相关专业老师觉得比较棘手的问题，也引发了大家对单片机微型计算机这门课教学改革的探讨。

通过多次讲授单片微型计算机这门课，作者在教学过程中对许多知识点、专业性很强的术语采用类比教学法，也就是利用与教学内容相似生活中的事物进行类比讲解的教学方法，从而让学生对知识点有更加直观的认识，真正理解所学知识。对于提高学生的学习兴趣，学好单片微型计算机知识取得了良好的效果。

3类比教学法在“中断系统”中的应用

中断系统是单片微型计算机系统必须具备的重要功能，通过中断系统可以实现CPU 的分时复用，提高单片微型计算机的工作效率。因此单片微型计算机在与外围设备间的数据传送或是故障检测处理等工作过程中一般都需要采用中断。但是由于中断系统涉及到的知识点繁多，并且很多专业术语抽象难懂。因此，在教学过程中最好采用类比法，以现实生活中实际的例子来帮助学生理解。下面就是中断系统教学过程中的几个类比的实例。

①中断的概念及过程：假设有一天你正在教室里上晚自习看书，刚看了一会，这时教室外有同学来找你商量元旦晚会的事，你就会放下书，然后去教室外，和同学沟通交流，商量结束后，然后回到教室里继续看书。这就是我们正常的工作过程被外部的事件打断了，其实就是生活中“中断”的例子。单片微型计算机中的中断也是这样，和前述的例子类比，“正在教室里看书”相当于单片微型计算机正在运行主程序，“教室外有同学来找你商量事情”相当于中断请求，“走出教室”相当于中断响应，“和同学进行沟通交流”相当于中断处理，“回到教室”相当于中断返回，“继续看书”相当于单片微型计算机继续运行主程序。

②中断源：你正在家写作业时，能够打断写作业的事情其实有很多，比如家里门铃响了，手机响了，你定的闹铃响了，你家的开水壶烧开后响了….等等许多类似的事件，我们把能引起中断事件的称为中断源，单片微型计算机中也有能引起主程序中断的事件，对于MCS-51一共包括5个中断源：外部中断0，外部中断1，定时/计数器T0中断，定时/计数器T1中断和串行口中断。

③中断的嵌套与优先级处理：假设我们正在备课，电话响了，同时门铃也响了，你该先响应哪一个呢？如果你在等一个很重要的电话，你一般不会先去理会门铃的；反之，你正在等一个重要的客人，则可能就不会先去理会电话了；如果你既不等电话，也不是等客人，那么你可能会按照你平时的习惯去处理。这就是优先级的问题，在单片微型计算机中也有优先级的问题，同时产生的中断源，哪一个优先级别高单片机就会先响应。还有一种特殊情况，就是一个中断已经产生，又有一个中断产生，这时单片微型计算机会怎样处理呢？其实在单片微型计算机系统中，优先级别高的中断源可以打断优先级别低的中断事件，但是优先级别低的中断源不可以打断优先级别高的中断事件。

④中断响应的过程：a.假设你正在写作业，如果有中断事件产生，进行中断处理之前我们必须先记住现在写作业写到第几页了，或者拿一个书签放在当前页的位置，然后去处理中断事件。那是因为中断事件处理完后，我们还要回来继续写作业。单片微型计算机在响应中断事件前也要先保存断点。b.生活中门铃响要到门那边去，开水壶响了要到厨房去，也说是不一样的中断事件，我们要在不一样的地点处理，中断源和处理地点是一一对应的。单片微型计算机中的五个中断源，每个中断源产生后都有一个和它相对应的固定的地方去找处理这个中断的程序。c.处理中断事件： 电话响了就接电话，开水开了就灌开水，门铃响了就开门…d.处理完了回来继续找到书签处继续写作业。

以上的四个步骤对应起来就是中断响应的几个步骤：第一步，保护断点，即保存下一将要执行的指令的地址，同时把这个地址送入堆栈。第二步，寻找中断入口，根据五个不一样的中断源所产生的中断，查找五个不一样的入口地址。以上工作是由单片微型计算机自动完成的，与编程者无关。在这五个入口地址处分别存放有对应的中断处理程序。第三步，执行中断处理程序。第四步，中断返回，执行完中断指令后，就从中断处理程序返回到主程序，继续执行主程序。

4类比教学法在单片微型计算机其他知识点中的应用

4.1 与电脑类比

由于大部分学生对电脑比较熟悉，所以在教学中笔者把单片微型计算机类比为电脑。首先，刚买的电脑如果不装系统，那就是一台裸机，就算它的硬件配置再好也用不了，所以一定要先装系统，系统装在系统盘(ROM)中，一旦写入基本不会更改，掉电不丢失，电脑正常使用的过程中，系统盘中的内容用户只读不可写，除非系统出问题用户重新装系统。同样，新买的单片微型计算机也是一个裸机，要让它控制外围电路，要根据控制要求，必须先对单片微型计算机编程，编好的程序也是放在类似于“系统盘”的只读存储器中，一经写入，单片微型计算机正常工作时不可更改，程序掉电不丢失。

4.2 与人体类比

单片微型计算机还可以类比为人体，其中它的CPU可以类比为人体的大脑，存储器类比为人脑的记忆体，单片微型计算机的输入口可以类比为人的眼睛，鼻子和嘴巴等接收外界信号的器官，它的输出口可以类比为人的四肢等具有执行功能的器官。

4.3 与储物柜类比

单片微型计算机的存储器可以类比为超市临时存放客人物品的储物柜，以51单片机为例，它一共有256个字节的数据存储器，并且为了方便存取数据，以字节为单位，给每个字节编了一个号，从0到255，这个号我们成为每个存储空间的地址。同样的，超市的临时储物柜也被平均分为了若干个小的柜子，每个小的柜子上也都编了号，这样如果我们逛超市前把东西存在了“25”号柜门里，逛完超市后根据号码来找自己的东西非常方便。存储器存写据和读数据可以类比为我们向银行卡里存钱和取钱。

4.4 与客栈、存取盘子相类比

单片微型计算机的堆栈是一个相对抽象，不易理解的知识点。和客栈相类比，客栈是客人临时住宿的地方，堆栈是数据临时存放数据的地方。说到存放的原则“先进后出，后进先出”，又可以和洗盘子相类比，先洗好的盘子先放进碗柜里，所以在最下面，后洗好的盘子后放进碗柜里，所以在最上面，我们用的时候肯定是先从上面拿，也就是后进去的盘子先出来了。堆栈中存储的数据也是先存进堆栈的数据后读取，后存进的数据先被读取，也即“先进后出，后进先出”。

5选择类比对象的原则

①正确性原则。类比对象必须是正确的、科学的、健康的，这是教学的基本要求。

②简单性原则。在选择类比对象时，要尽量选择简单的，学生熟悉的对象来类比，这样学生更容易理解。这些对象可以来自于自然界、生活或是学生所学的其他课程的内容。选出的类比对象可以是方式方法，也可以是具体的事物。

③相似性原则。对于某个知识点而言，可以类比的对象可能有很多，这时应该选择和学习对象相似之处最多的对象作为类比对象。

④生动性原则。尽量选择生动有趣的类比对象，这样更容易吸引学生的注意力，提高学生的学习积极性，有利于活跃课堂气氛。

6小结

总之，作者在单片微型计算机的定时/计数器、振荡电路、存储器的读写数据等内容的教学中也采用了类比教学法，使得学生认为抽象的理论不再抽象，而是与自然界、日常生活现象相对应，变得更加直观易理解，从而提高了学生的学习兴趣和学习信心，改善了教学质量和效果。这种教学法不仅可以用在单片微型计算机课程的教学中，而且可以推广应用在其它课程中，实施时，可以根据情况灵活地运用。

参考文献：

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(责任编辑侯中岩)