任務(wù)驅(qū)動法在《單片機(jī)原理及應(yīng)用》教學(xué)中的應(yīng)用

劉巖

【摘 要】本文從單片機(jī)課程傳統(tǒng)教學(xué)方法中存在的主要問題入手，結(jié)合該課程的特點，采用了任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)方法，并將Proteus和Keil51軟件仿真引入其中。在提高學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)興趣的同時，也培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識和團(tuán)隊精神，取得良好的教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】單片機(jī)；任務(wù)驅(qū)動；Keil51；Proteus

《單片機(jī)原理及應(yīng)用》是機(jī)電一體化專業(yè)核心專業(yè)課之一，發(fā)展迅速更新快、應(yīng)用面廣。學(xué)好用好單片機(jī)，也是提升就業(yè)競爭能力的一個重要措施。但是傳統(tǒng)的單片機(jī)教學(xué)，均是先講單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)之后講指令及編程，最后再講一些實例。按照此種教學(xué)結(jié)構(gòu)，學(xué)生普遍感到難學(xué)。而且單片機(jī)是一門很注重動手的課程，單片機(jī)的指令和程序需要在實踐中加以驗證和鞏固。根據(jù)上述問題，我以任務(wù)驅(qū)動法為主以其他教學(xué)方法為輔進(jìn)行單片機(jī)教學(xué)，取得了較好的教學(xué)效果。

1 任務(wù)驅(qū)動法教學(xué)的前期準(zhǔn)備

對于任何一門課程，入門都非常關(guān)鍵，如果讓學(xué)生一開始就感覺很難，那大多數(shù)學(xué)生就會望而卻步了。如何有效的調(diào)動起學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性至關(guān)重要。因此，我安排了兩個任務(wù)，首先講解單片機(jī)的應(yīng)用，得出結(jié)論“單片機(jī)已滲透進(jìn)我們生活中的每一個角落”，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。其次讓學(xué)生了解單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、匯編語言軟件使用等。接下來我們通過蜂鳴器的單片機(jī)控制這個任務(wù)的學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會如何利用單片機(jī)完成一個任務(wù)。由于該電路簡單，學(xué)生容易理解，大部分學(xué)生都完成了任務(wù)，取得了成功，成功的經(jīng)驗為學(xué)生建立起了單片機(jī)應(yīng)用的框架。走出了“不知廬山真面貌”的困惑，樹立起了“一覽眾山小”的自信。

2 任務(wù)驅(qū)動法在單片機(jī)教學(xué)中應(yīng)用實例

在學(xué)生了解了單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和應(yīng)用后，就可以采用任務(wù)驅(qū)動法教學(xué)了。它是以完成一個個具體的任務(wù)為線索，把教學(xué)內(nèi)容巧妙地隱含在任務(wù)之中。教師的教學(xué)與學(xué)生的學(xué)習(xí)都是圍繞著任務(wù)來完成的。任務(wù)提出后，學(xué)生知道做什么，自然會思考如何做，聽課時有的放矢，學(xué)習(xí)的主動性大大提高。共分為“引入、分析、實施、檢查、總結(jié)評估”5個步驟。

1）引入：創(chuàng)建與學(xué)習(xí)主題和實際相關(guān)的情景（夜晚置身街頭，各式彩燈把我們帶入美輪美奐的世界，究竟是什么“魔力”使彩燈變換出多樣的顯示效果？）使學(xué)生帶著問題聽課。同時通過實驗箱演示各種流水燈的效果，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2）分析：首先提出要求“利用單片機(jī)P1口控制8位流水燈”，在教師的引導(dǎo)下學(xué)生逐步分析如何去完成任務(wù)。任務(wù)的實質(zhì)是每經(jīng)過固定的時間將P1口的狀態(tài)依次循環(huán)左移或右移，任務(wù)的重點是時間的控制，這部分功能可由延時程序來完成。之后教師開始講解硬件電路設(shè)計及循環(huán)程序設(shè)計相關(guān)知識點，重點講解延時子程序的編寫及延時時間的確定。任務(wù)分析可培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維，培養(yǎng)學(xué)生分析問題及發(fā)現(xiàn)問題的能力。

3）實施：由于單片機(jī)學(xué)時的限制，每個項目都讓學(xué)生做出實物不太現(xiàn)實，那么在進(jìn)行完任務(wù)分析之后，就可以利用現(xiàn)有的編程軟件Keil51及仿真軟件Proteus兩者相結(jié)合進(jìn)行實驗驗證。這種方法可充分利用學(xué)校計算機(jī)房的現(xiàn)有設(shè)備，減少了實驗設(shè)備的硬件維護(hù)工作量。把學(xué)生分成若干組，每組選一名組長。每名同學(xué)都需要在仿真軟件中完成硬件電路設(shè)計和程序的編寫與仿真調(diào)試。此時應(yīng)該充分調(diào)動起各組組長及已經(jīng)完成項目的同學(xué)，讓他們幫助解決，必要時教師給予提示和鼓勵。這樣不但可以促進(jìn)小組成員間的情感交流，還可以促進(jìn)合作能力的提高。對于學(xué)習(xí)較好的同學(xué)可以引導(dǎo)其探討更多的彩燈變換效果。對于學(xué)習(xí)吃力的同學(xué)進(jìn)行單獨輔導(dǎo)，力求每名同學(xué)都能夠完成任務(wù)。下面詳細(xì)說明這兩個軟件的操作。

（1）硬件電路設(shè)計：Proteus是一種電子設(shè)計自動化軟件，可以仿真常用的MCU和所有的外設(shè)。學(xué)生在Proteus軟件上完成硬件電路設(shè)計。打開Proteus軟件，繪制如圖1所示的8位流水燈的單片機(jī)控制硬件電路圖。單片機(jī)常用的元器件的名稱應(yīng)該讓學(xué)生記下來，以后的學(xué)習(xí)中還會用到。（2）控制程序編寫：完成硬件電路的設(shè)計之后就可以進(jìn)行控制程序編寫，Keil51是一款基于51單片機(jī)的軟件開發(fā)工具，它支持多種語言編程。打開Keil51軟件，新建一個工程項目文件，命名為Lsd，并為工程選擇目標(biāo)器件，選擇Atmel的AT89C51芯片。接著創(chuàng)建一個源程序文件起名為main2.asm并輸入如圖1的源程序代碼，寫完程序后將該源程序文件添加到當(dāng)前的工程項目文件Lsd中，并為工程項目設(shè)置軟硬件調(diào)試環(huán)境，一定要為目標(biāo)設(shè)置選項，點輸出選項卡，在產(chǎn)生HEX文件前打勾，并起名為lsdsc，源程序文件經(jīng)過編譯、建立目標(biāo)文件lsdsc.hex，若程序沒有提示錯誤就可以進(jìn)入調(diào)試環(huán)節(jié)。（3）程序的仿真與調(diào)試：將lsdsc.hex文件加載到Proteus的單片機(jī)中并運行，使學(xué)生在沒有單片機(jī)硬件實驗箱的情況下也可直觀地看到仿真結(jié)果，一目了然，增強(qiáng)了教學(xué)的生動性和直觀性。

4）檢查：學(xué)生完成任務(wù)后，按照任務(wù)要求自行檢查是否符合要求，并分析故障現(xiàn)象以及解決辦法。要鼓勵學(xué)生勇于提出疑問、大膽猜想與探索。通過完成任務(wù)，不僅學(xué)到了知識、還提高了學(xué)生解決問題的能力以及團(tuán)結(jié)協(xié)作等關(guān)鍵能力。

5）總結(jié)評估：學(xué)生操作演示，教師根據(jù)學(xué)生的表現(xiàn)以及完成任務(wù)的情況，按照（硬件電路設(shè)計20%、控制程序編寫60%、6S管理20%）給出學(xué)生分?jǐn)?shù)，作為學(xué)生一個任務(wù)的成績，這部分成績占期末成績40%；平時成績占30%（包括出勤、紀(jì)律、作業(yè)等）；階段性測驗占30%。由此可見，對于學(xué)生的考核，既包括了專業(yè)知識的考核，也包含了方法能力的考核。這種考核注重實踐與理論的結(jié)合、結(jié)果與過程的結(jié)合。最后教師做出總體評價，并總結(jié)學(xué)生做的過程中出現(xiàn)的成功與不足之處，并在技巧及知識的拓展方面加以總結(jié)。這個過程可以開拓學(xué)生視野和思路，擴(kuò)展學(xué)生的知識面。

3 任務(wù)驅(qū)動法下的實訓(xùn)

由于實驗課時有限，授課過程無法做出實際的產(chǎn)品。課程實訓(xùn)剛好彌補(bǔ)實驗課的不足。我選擇了《位流水燈的單片機(jī)控制》和《1位數(shù)碼管顯示控制》這兩個項目。參照企業(yè)工作的程序，把全班分成若干組，幾個學(xué)生合成一個項目組，共同完成一個課題，從工作任務(wù)的提出—硬件電路設(shè)計—程序設(shè)計及仿真—焊接調(diào)試電路板—編譯下載燒錄程序—運行觀察—修改程序等幾個環(huán)節(jié)，要讓每名學(xué)生都參與其中，使學(xué)生真實體驗到完成一個單片機(jī)項目的全過程。經(jīng)過兩周單片機(jī)實訓(xùn)，每組都完成了一個電路板。最后把每組的電路板運行起來并進(jìn)行照相和錄像，使學(xué)生對單片機(jī)系統(tǒng)有了進(jìn)一步的認(rèn)識；培養(yǎng)了學(xué)生的實際動手能力、溝通協(xié)作能力和創(chuàng)新意識。同時學(xué)生做的電路板可以在以后的教學(xué)中作為教具使用。

綜上所述，任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法始終把學(xué)生作為學(xué)習(xí)的主體。以任務(wù)作為驅(qū)動，讓學(xué)生通過自己的操作并利用Proteus和Keil51軟件，把書上死的理論變成活的應(yīng)用，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)的興趣和積極性，促進(jìn)了學(xué)生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。因此，在我院單片機(jī)教學(xué)中實施任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法并結(jié)合軟件仿真等教學(xué)方法，能夠大大提高教學(xué)效果。

【參考文獻(xiàn)】

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[責(zé)任編輯：楊玉潔]