《单片机应用技术》模块化教学的研究

摘 要：传统的教学思路是按教材编写的顺序，先后讲单片机硬件基础知识，指令系统和汇编语言程序的编制，讲接口技术及应用实例，以教材为基础,以教师为主体。教师讲，学生听为主要教学方式。由于理论知识很抽象,这就导致越学越糊涂,最后失去了学习的兴趣。如何设计教学方法,激发学生的学习兴趣,真正理解和掌握单片机技术,是目前单片机教学中急需解决的问题。《单片机应用技术》一书提出了一边学一边练、以具体的模块实践为目标,使学生在锻炼中得到提高,激发学生的兴趣,达到良好的教学效果。

关键词：单片机 MCS-51系列单片机 模块化教学

引 言

单片机是一块单芯片的微控制器集成电路，它具有体积小、价格低、功能强、可靠性高、面向控制和价格低廉等一系列优点。因此，它不仅已成为工业测控领域普遍采用的智能化控制工具，而且已渗人到人们工作和生活的各个角落，有力地推动了各行业的技术改造和产品的更新换代，应用前景广阔。

单片机应用技术是高级电工的一门重要专业课程.也是一门面向应用的、具有很强的实践性与综合性的课程。通过本课程的学习，使高级维修电工专业的学生掌握单片机的基本工作原理，具备单片机的初步应用能力，为将来从事电力系统的维修打下坚实的基础。

单片机由于其使用灵活，实用性强，结构复杂.相对来说就成为一门难学又难教的课程。如何优化教学内容，提高教学水平，加强和开拓学生的分析、思考与动手能力，已成为当前众多技工院校积极研究和探索的主要课题之一。

单片机课程概述

《单片机应用技术》是技工院校高级维修电工专业的专业课，它综合了电子、计算机、控制等技术，具有很强的综合性与实践性，是培养学生专业兴趣和解决实际问题能力的一个优良平台。

《单片机应用技术》主要介绍单片机的硬件知识，软件编程及相关应用电路。主要内容包括：单片机结构及开发设计流程，单片机指令系统及汇编语言程序设计，单片机应用电路设计实例，单片机内部三大功能，单片机接口电路及应用等。

《单片机应用技术》和其它学科相比具有如下特点：第一，综合性强，涉及内容多。第二，概念多，内容抽象，教师难教，学生难懂。第三，逻辑性和完整性强，各部分知识衔接紧密。第四，技术实践性强，如果缺乏实践操作经验，学生很难建立起直观的感受，无法实现知识的灵活应用。

想要学好单片机，就要在基础知识巩固的前提下，把实验课程做好，使理论更好的与实践相结合，这样才能够达到真正学好单片机的目的。

传统的单片机课程教学

传统的单片机教学大都以51系列为例进行讲解，理论教学从单片机结构入手，需要介绍其基本结构、汇编语言、程序设计、定时/计数器、中断、I/O及存储器扩展、串行通信、A/D和D/A转换等内容。但是，按教材编写的顺序，先后讲单片机硬件基础知识，指令系统和汇编语言程序的编制，最后讲接口技术及应用实例。学生往往只能在课程结束前学到单片机的实际运用系统。由于前面的理论知识很抽象,这就导致越学越糊涂,最后失去了学习的兴趣。

实验教学采用单片机教学实验箱，开设的实验大多属于验证性实验和训练性实验，实验时学生在教师的指导下根据实验讲义一步一步完成相应的内容。但是，这种实验缺乏单片机系统设计方面的训练，学生对单片机在实际工程中的应用往往一知半解，对于解决实际问题更是感到无从入手。

模块化教学模式概述

模块式教学（简称MES）是国际劳工组织在20世纪70年代开发出来的一种较为先进的培训模式。MES是英文“ModulesofEmployableSkills”专用名词的缩写，在我国一般称之为“模块式教学法”。它是在深入分析每个职业（工种）和技能的基础上，严格按照工作标准（岗位规范），将教学大纲和教材开发成不同的教学模块，形成类似积木组合式的教学方式。将各种教学模块组合而成的教学计划称之为模块式教学计划。

模块实质上就是一种微观课程形态,它自成一个独立的知能体系,去实现一种明确的实用性能力化的教学目标,是打破以知识为中心的传统学科章节体系而建立的各种类型的能力和素质专题。模块式教学计划具有以下特点：培训目标明确。每个模块的学习都要以掌握必要的技能为目的，主要以胜任本职业的能力要求为目标。每个模块的课程设置，都在对职业岗位能力分析的基础上，根据培养的人才应具有的知识、能力和素质，按需施教、学用一致，干什么学什么，尽量精简不必要的知识。

单片机模块化教学模式的探讨

《单片机应用技术》一书以具体的实验模块为目标，设定相应任务，围绕任务安排相关知识，最后实现任务，留下思考与练习。使学生学习目的明确，在锻炼中得到提高,激发学生的兴趣,达到良好的教学效果。

第一，教学内容的改革。《单片机应用技术》课程主要内容有单片机结构及开发设计流程，单片机指令系统及汇编语言程序设计，单片机应用电路设计实例，单片机内部三大功能，单片机接口电路及应用五个模块。传统的教学是以教材内容的编排、知识点的逻辑关系来进行讲解，而这本书则根据需要，从典型模块中分出典型工作课题，培养具体问题的解决能力，学习相应专业知识模块，从而最终确定符合课程内容的递进式教学模块。例如，模块三单片机简单应用电路设计实例中分四个课题，课题一彩灯控制器设计中，提出任务目标――设计彩灯控制器的硬件和软件，通过任务分析确定相关知识：比较转移指令和指令应用举例，最后任务实施设计彩灯控制器的电路原理图和程序。这样使教学内容以任务设计为主线，让学生在学习的过程中始终参与产品的设计和开发。

模块中的课题有单片机最小系统、各种程序的设计、彩灯控制器、数显抢答器、篮球比赛计分器、数字电子钟、密码键盘、温度控制器电路等等。这些课题由简单到复杂、由基础到综合，每个学习情景都是以完整的单片机应用产品的开发过程实施教学，通过该过程的实施，训练学生的职业能力，培养学生的职业素质。

第二，教学方法的改革。教师把一个相对独立的课题交由学生自己处理。学生作为学习的主体，完成信息收集、方案设计、项目实施及最终评价等所有行动过程。这个方法能够大大激发学生的学习积极性。如项目“数显抢答器的设计”实施过程：教师提供任务目标、硬件设备、编程软件，要求学生完成硬件电路的设计并进行软件编程。学生根据设计要求，每组选择并确定设计方案，每组选派一位成员阐述设计方案。老师指导确定最终设计方案和设计电路。然后从电路设计和程序设计两个方面进行任务实施。在整个实施过程中，学习编程软件的使用，完成电路的分析，软件编程以及软件的联合调试，并分析解决其中碰到的问题。记录整体工作的完成情况。任务做完后学生在教师的指导下做思考与练习，这些题是对前面任务中要求的改变或提高。一方面可以反映学生的学习情况和知识储备情况，看是否做到活学活用。另一方面也可以反映学生的创新能力，看能否举一反三。通过任务的完成，老师可以及时地掌握学生对所学知识的掌握程度。对于学生意见比较集中的问题，通过交流，老师可以调整他的教学方式，改进其工作作风，尽可能满足学生的学习需求。最后分两步进行评估：一是小组讨论，自我评述完成情况及发生的问题，小组共同给出提升方案和效率的建议；二是老师对方案评价说明。并根据实施过程给出过程考核成绩，最后根据作品制作和答辩情况给出总成绩。通过精心选择的课题实施教学，不但能调动学生学习的兴趣，而且能紧密联系实际、引发学生思考，提高学生分析问题、解决问题的能力，同时练习将解决问题的思路和整个决策过程用语言进行完整地、清晰地表述的能力、与人协作能力等社会能力。

单片机模块化教学的不足

运用模块化教学，通过对具体课题提出任务目标，进行任务分析，再根据需要进行相关知识的讲解，最后进行任务的设计和制作，这种教学方法虽然激发了学生学习的积极性，使学生熟悉了单片机开发的过程，又开拓了学生的思路，培养了他们的创新能力，但它也存在着极其严重的缺点与不足，那就是它破坏了知识的系统性和完整性。比如，同一种类的数据传送类指令被分散到了五个课题中分别讲解，而在同一任务中要用的指令又是不同种类的，这在教学过程中会让学生较难体会各个种类指令的特点，也不容易记忆。另外，书中只介绍与课题任务相关的知识，对其他也应知道的知识则略去不提。比如，在有的任务中根据需要要使用散转程序，书中只分析具体任务的实现，使用散转程序,而对散转程序的概念及特点却没有提及。因此，我觉得在教学过程中，一定要安排阶段性的总结和复习，当几个任务都涉及同一种类的知识时，要在任务完成后进行总结和归类。这样，更容易让学生记住，并在头脑中形成系统的知识。

小结

单片机技术的教学是灵活多样的，教学方法也是非常之多，本文只讲了几点个人在教学中的心得与观点，只要不断改进教学方法、丰富教学手段，加强实践能力的培养，注重理论联系实际，就能激发学生的学习兴趣，取得较好的教学效果。但是如何将教学改革进行得更加深入系统，为社会培养出大批高素质和创新能力的单片机应用型人才，还需要我们教师共同努力，不断探索。

参考文献：

[1]李秀忠. 单片机应用技术（汇编语言）. 北京:中国劳动社会保障出版社,2006.

[2]郝瑞生.单片机原理及接口技术. 北京:中国劳动社会保障出版社,2004.

[3]周立功.单片机实验与实践.北京：北京航空航天大学出版社，2004

作者简介：

李莉（1981－），女，汉族，河北唐山人，本科，河北机车技师学院助理讲师，研究方向为电工职业教育。

郝义军（1981－），男，汉族，河北唐山人，本科，河北机车技师学院助理讲师，研究方向为电工职业教育。