《单片机技术》课程信息化教学探究

郑洁霁 秦国栋

【摘 要】随着信息化技术的快速发展，信息化教学成为了一种趋势。《单片机技术》课程是电子信息专业核心课程，其包含了单片机硬件结构、软件编程、程序测试等内容，学习难度较大。为了改善《单片机技术》课程的教学效果，本文以项目化教学为主导，引入信息化教学手段。本文以交通灯控制项目为例，介绍了结合网络教学平台、微课视频、思维导图、虚拟仿真软件等教学工具的教学设计过程，进一步推动了课堂教学改革，提高了教学效率和学习效果。

【关键词】单片机技术课程；信息化教学；仿真软件

中图分类号： G712；TP368.1-4 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）32-0071-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.32.032

【Abstract】With the rapid development of information technology， information-based teaching has become a trend. MCU course is a key course to electronic information engineering specialty，it contains the contents of hardware structure 、software design、program testing. In order to improve the teaching effect of the MCU course ，this paper takes project-based teaching as the leading factor， introduces information-based teaching methods. Taking traffic-light control project as an example， this paper introduces information-based teaching design， using online teaching-platform、micro-lesson video、mind-map and virtual simulation software. This method can improve learning effect efficiently.

【Key words】MCU course； Information technology teaching； Simulation software

0 引言

《单片机技术》课程是电子信息专业核心课程，其包含了单片机硬件结构、软件编程、程序测试等内容，要求学生具有扎实的编程和电路设计、调试能力。

由于高职教育的特点，学生普遍理论基础较差动手能力较强，因此采用传统的教学方式在效果上出现了“瓶颈”[1]。近年来，随着信息技术的快速发展，越来越多的信息技术工具被引入到教学过程中来，并取得了很好的教学效果。本文以《单片机技术》课程为例，采用多种信息化教学工具和方法相配合，进一步推动课程教学改革，提高教学质量。

1 信息化教学资源

传统的教学模式中，学生获得的学习资料往往局限于纸质材料，知识缺乏多元化载体的传达。信息化技术的引入使知识的传达增添了多样性，可通过各种真实和虚拟的学习环境将知识提供给学生。主要的信息化教学工具有：网络教学平台、微课视频、思维导图、虚拟仿真软件等。

网络教学平台用于发布教学任务、测验作业等。微课视频以简练易懂的语言对重点知识点进行讲解，建立起可视化的教学资源[2]。思维导图又称脑图，是20世纪70年代由英国人东尼·博赞发明的一种图像化思维工具。思维导图使用图形化的笔记方法，能够有效表征知识点之间的联系，有助于学生培养发散性思维和提高表达能力[3]。

虚拟仿真软件是单片机技术课程信息化教学的重要工具[4]。常用的单片机仿真工具是Proteus，这款软件提供了丰富的芯片和仿真元器件，可以快速地设计电路[5]。为了编写C语言程序，在教学中使用Keil软件，它是功能强大的开发调试工具，具有效率高、使用方便等特点。

2 信息化教学实践

2.1 信息化教学设计

本文选取了交通灯控制实验这个项目来介绍信息化教学的实施应用。交通灯控制实验包含了软硬件设计和整体调试，涉及到单片机IO口应用、定时器以及程序流程图等知识点的学习和应用，是一个综合性的实践项目。我们把教学过程分为知识引入、任务分析、方案实施、调试总结等4个环节，如图1所示。

2.2 知识引入

交通灯控制实验涉及到定时器的使用等知识点，相对来说不太容易理解。通过录制微课视频上传到网络教学平台，由学生自主下载观看。微课视频将重点难点提炼出来，辅以动画或实物演示，能够将学习过程转化得生动有趣，并且学生可反复多次观看，加深对知识的理解。通过微课视频引导学生思考，如何实现交通灯的顺序控制。

2.3 任务分析

交通灯的控制是一个源于实际应用的综合实践项目。控制的要求：东西绿灯时间为45s，南北绿灯时间为 45s，期间黄灯过渡时间为5s，并依次循环。由于交通灯需要比较精确的通行时间，所以之前用的延时方法不再适用了，需要引入新的方式来实现精确定时，而利用单片机的定时器可以实现精确延时。由绿、红、黄三种颜色的LED灯来代表交通灯，数码管模块来实现倒计时数字的显示。

软件设计由初始化程序、主程序、显示程序、定时器程序等几大模块构成，分别完成系统初始化、主控处理、数字显示、定时控制等功能。学生分成若干小组，每个小组根据硬件设计和软件两个部分画出思维导图，用图像化的方式列出所要完成的分解步骤，并按先后次序进行排列。

2.4 方案实施

根据思维导图做出的任务分解，进行分工合作。硬件原理图的设计：学生根据功能要求，在Proteus软件中选择元器件，根据设计要求连接单片机及各外圍设备，完成原理图的绘制。

软件设计：学生通过学习微课视频掌握定时器的工作方式及初值的计算，根据思维导图的任务分解画出程序的流程图。在Keil软件中完成初始化程序、主程序、显示程序、定时器程序的编写。

2.5 调试总结

学生将Proteus与Keil联合起来进行调试，通过运行编写的程序，观察实验电路的现象，对产生的错误进行排除，进行整体的优化调整并做好记录工作。在完成功能之后，学生将实验的原理、过程、结果记录下来形成项目总结报告，上传到网络教学平台保存，作为评分的依据。

3 结束语

在信息技术高速发展的今天，由于传统教学方式有授课形式单一等局限性，引入信息化教学手段，优化知识获取途径和方式就成了一种必然趋势。本文以交通灯控制实验项目为例，通过网络教学平台、微课视频、思维导图、虚拟仿真软件等多种信息化教学手段相配合进行授课，得到了良好的教学效果。

【参考文献】

[1]刘翠梅.信息化背景下《C51单片机应用技术》课程的教学思考[J].福建电脑，2017（05）：179-180.

[2]李一平.如何利用信息化手段提高教学质量—以《单片机原理与应用》课程教学为例[J].黑龙江科技信息，2017（10）：72.

[3]王苹.基于思维导图的中医药院校计算机基础课程实验教学的研究与探索[J].中医教育，2018（09）：30-32.

[4]陈瑞森.信息化教学在单片机综合实训中的应用[J].广东职业教育与研究，2018（03）：161-164.

[5]蒋婧.信息化背景下单片机课程的教学设计研究[J].装备制造技术，2018（01）：174-176.