以知识点为导向的单片机原理及应用理实一体化教学研究

贵州交通职业技术学院 朱 念

以知识点为导向的单片机原理及应用理实一体化教学研究

贵州交通职业技术学院 朱 念

【摘要】单片机在生产、生活中的广泛应用，使得《单片机原理及应用》这门课程在控制类、机电类等专业中的重要性逐渐突出。本文结合多年单片机课程的理论教学和实践教学经验、多次参与的教学改革，以及当前学院为争取优质学校开展的“创先争优”课程改革，对本课程今后的教学方式进行了进一步优化。强调了教学中必须开展的学生认知环节，通过项目导向完成知识点的积累。对单片机课程提出了以知识点和能力点为导向，符合职业教育理实一体的理念，对教师教学和、学生学习以及该课程知识点与能力点的归纳作出了一定的引导作用。

【关键词】理实一体；项目导向；知识点；能力点

0 引言

单片机的应用无处不在，涉及单片机学习的专业也越来越多，但是能真正学好单片机、用好单片机的学生所占比例少之又少。一部分原因与学生学习状态有关，但是另一个重要的原因也是单片机的学习过程和学习方式不合理造成。结合学生时代学习单片机遇到的问题以及多年的单片机理论和实践教学经验，体会到理实一体化在单片机教学上的重要性。

1 传统单片机教学的优缺点

传统单片机教学可以让学生系统性的学习单片机知识，思路清晰。但是针对的是积极性高、学习主动性强的学生效果较好，单片机应用的广泛和普遍，不得不要求大部分学生都掌握一定的知识。传统单片机教学侧重于汇编语言的学习，除了一些特别专业会附加C语言这类高级语言的学习，但是实际应用中使用的都是高级语言。“那是不是可以丢掉汇编语言直接学习高级语言呢？”有些教材也是这样做的，这种方式是不可取的。汇编语言虽然是低级语言而且学习起来也比其他高级语言复杂、难学，但是不能被丢弃，汇编的学习可以帮助理解单片机的内部结构和运行方式，它的学习有助于在任何语言程序设计中对程序进行更好的优化。

2 单片机理实一体化的重要性

理论结合实际是现代教育的新理念，尤其适合于单片机教学，因为单片机就是一门可以直接应用到实际生产中的课程。教科书的教育方式对于学生来说难度太大，容易降低学生的学习兴趣和学习热情。教学过程中通过一些简单的项目引入知识点能够把学生带入实际应用中，让学生从根本上了解单片机的用途，而不是仅仅停留在抽象的理解。

3 理实一体化教学

3.1 单片机基本认知的理实一体化教学

单片机基本认识可以说是学习单片机的最重要部分，可是容易被老师和学生忽略。学生因为新学期开学未能很快进入状态，这就更需要教师对单片机的引入能够贴合实际应用，提起学生的兴趣，而不是大量的理论。教师也往往觉得绪论部分涉及到很多专业术语，没有必要讲，因此忽略了最重要的基本概念的引入。

这个部分可以通过大量的现代科技产品以及往届学生的优秀成品展现，让学生了解单片机应用的广泛程度，并向学生提出问题，如“这些科技产品都是怎么运行的？为什么具备这样的功能？”等学生目前知识肯定没有办法解释清楚的问题，也让学生带着这样的问题和好奇心学习这门课程。通过应用领域的不同列举，让学生了解单片机作为一块控制芯片，与其他的控制器件有什么优缺点（如PLC）。同时也要让学生明确我们国家单片机发展的现状，虽然当前国产科技产品不断得到国内外认可，例如华为、小米等手机，海尔电器等等，但是真正的核心，也就是CPU，绝大部分用的是国外产品，分析原因，让学生树立正确的人生观、价值观。

3.2 单片机数学基础的理实一体化教学

这一部分是正式学习单片机之前必不可少的，学生对这个知识的学习过程很容易提起兴趣，因为涉及到简单的数学计算。但是学生也会在很多地方由于仅仅靠上课听懂，没有做总结归纳，到具体应用时容易混淆。这部分知识的教学可以通过建立一些口诀让学生记忆，如同号相加，异号相减才可能发生溢出；二进制逢二进一，借一当二；BCD码用4位二表1位十，种类多；ASCII码表键盘等。

3.3 单片机结构的理实一体化教学

这部分内容很抽象，学生理解起来相当困难。因为芯片内部结构无法直观的看到，可以通过多媒体形象的把单片机结构区分，其工作原理就像人的大脑（如图1单片机与人脑对照图），一部分用于运算；一部分用于储存；一部分用于传输，就像神经网络。通过数据移动、数据运算等例子完整再现单片机的工作过程，让学生直观感受单片机的内部结构。但是必须让学生明白我们了解的仅仅是基本结构，现在的单片机为什么国产品牌少之又少，内部结构的研发不足占了很大一部分原因。CPU这个核心部件是重中之中，学生在单片机领域的学习任重而道远，别看小小的单片机才几块钱，但是还不足以跟国外的竞争。

图1 单片机与人脑对照图

3.4 单片机语言的理实一体化教学

单片机语言就像指挥家，它负责给单片机提供各种命令，让单片机去执行，而且是单片机能够理解的语言。单片机的语言有机器语言、低级语言、高级语言。我们绝对不能跳过前面两种去学习高级语言，因为前面两种有助于我们真正了解单片机怎么运行实现功能的。前面结构部分介绍过数据传送指令，就从它开始，引入简单的项目（例如彩灯控制器的设计）让学生理解传送指令，再通过修改项目内容让学生理解其他传送指令的区别（例如以直接地址为目

的操作数的数据传送指令等）。往往在第一个项目中融入的知识点较多（如表1单片机硬件基础的学习内容及要求），需要融入软件的使用、程序编译与调试、硬件电路分析等重要知识点。

表1 单片机硬件基础的学习内容及要求

3.5 单片机中断系统以及串口通信的一体化教学

这部分内容相对前面更加难懂，可以通过典型项目（如：数据采集系统）让学生理解中断到底用来干什么，有什么好处，中断的整个过程，避免大篇幅的理论描述。只需把中断的一些知识点理解即可，例如单片机的中断源、中断入口地址、和一些与中断有关的专用名词（中断请求、中断响应、中断判优等）。

4 项目驱动、知识点为中心、能力点为辅助

在典型任务的驱动下，学生逐渐掌握各个知识点，熟练每个项目的能力点，最终完成项目。观察、分析项目结果，对项目进行完善的过程，使得项目的各项指标满足企业要求，能够成为生产性项目。让学生对项目开发有了深刻的认识，也更加能够适应未来的岗位。

参考文献

［1］张旭涛.单片机原理与应用（第3版）［M］.北京∶北京理工大学出版社，2013-8-1∶61-78.

［2］边海龙，孙永奎.单片机开发与典型工程项目实例详解［M］.上海∶电子工业出版社，2008-10-1∶1-15.

［3］刘久凯.高职电子专业实践教学创新模式探析［J］.教育与职业，2012（20）.

［4］尹巧萍，吴杰.高职应用电子技术专业实践教学改革探索［J］.考试周刊，2008（17）.

Research On The Principle Of Single Chip Microcomputer Based On Knowledge Point And Its Application In Integrated Teaching

Zhunian
（Guizhou Polytechnic College of Communications，Guiyang City，Guizhou Province，550008）

Abstract：Wide application of microcontroller in production and life，the"single chip microcomputer principle and application"course importance in the control class，such as mechanical and electrical specialty in the increasingly prominent.Combined with years of MCU Course of theoretical teaching and practical teaching experience，participated in the teaching reform，and the current school for high school to carry out the curriculum reform of"excel"，of this course in the future teaching methods were further optimized.It emphasizes that students should be carried out in the course of teaching，and the accumulation of knowledge points is accomplished through project guidance.Of SCM curriculum is put forward with the knowledge and ability oriented，in line with the vocational education integration of theory and practice of philosophy，made a guiding role of teachers teaching and students learning and the curriculum knowledge and ability of induction.

Key word：Integration Of Theory And Practice；Project Oriented；Knowledge Point；Ability Point

基金项目：贵州省高职高专院校精品在线开放课程。

作者简介：

朱念（1986—），女，贵州人，贵州交通职业技术学院专业教师，中级职称，研究方向：电力电子与电力传动。