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一、单片机应用技术课程的地位及特点分析
单片机应用技术课程是我校士官大专电类专业一门重要的专业基础课,该课程以单片机及其常用接口技术为主要教学内容。单片机在远火电子设备维修、反坦克导弹系统维修、射击指挥系统维修、无人机控制与导航系统维修等专业中都有大量的应用,单片机是数据处理与控制的核心。通过本课程的学习,要求学员能够掌握单片机系统检测与维修的方法,理解单片机程序控制原理,为装备作战效能的发挥保驾护航。
由于此课程理论十分抽象,专业术语较多,各知识之间联系紧密,加上学员本身底子薄,没有编程知识与经验,所以随着课程的进行,多数学员感到学习较为吃力。这就要求任课教员充分认识到单片机的这一特点,在理论教学中努力为学员创造一个易于理解的环境,只有理解了才谈得上真正掌握。
通过多次讲授单片机这门课,笔者在理论教学中试图让学员真正理解所学知识,对很多知识点、专业术语采用类比教学法,即利用与教学内容相近或相似的人和事物进行导入的教学方法。
二、类比教学法在“中断系统”中的应用
中断系统是单片机的重要组成部分,实时控制、故障自动处理、单片机与外围设备间的数据传送一般都采用中断系统。但中断系统涉及到的知识较多,且各种专业词汇难以理解。因此,最好采用类比法,以生活中的实例帮助学员理解。
1.中断概念及过程。生活中经常有许多突发事件打断我们事先的计划。比如:昨天上午笔者在办公室想做课件,刚做了一会儿,电话铃声就响了,接起了电话,是系主任让去他办公室谈实验室建设的事,笔者就去谈话,谈完了回来继续做课件。这就是生活中的中断,单片机的中断也是如此,做课件相当于单片机执行主程序,电话铃声响相当于中断请求,接电话相当于中断响应,去系主任办公室谈事相当于中断处理,谈完事回来相当于中断返回,继续做课件相当于单片机继续执行主程序。
2.中断源。在刚才的事件中,可以打断笔者做课件的有很多事,如电话铃响了、门铃响了、同事叫我、手机响了等。这些事就相当于单片机的中断源,向CPU提出中断请求的来源称为中断源,51单片机共有5个中断源。
3.中断允许寄存器。教师:“手机或电话响了,我一定要去接吗?”学员:“不一定啊,如果我心情不好,可以拒接。”
由此总结,对于中断请求,CPU不一定会响应,通过设置中断允许寄存器IE的值,可以控制CPU是否响应相应的中断。
IE的格式如下:
[EA&X&X&ES&ET1&EX1&ET0&EX0&]
EA是中断允许总控制位,后五位分别是5个中断源的中断允许控制位。它们之间的关系如下:EA就相当于每家水管的总闸,如果总闸不开,各个水龙头即使开了也不会有水;反过来,如果总闸开了而水龙头没开也不会有水。
4.中断优先级寄存器。教师:“在火车站,大家可以看到有VIP贵宾候车室、母婴候车室、军人候车室、普通候车室。在这些候车室的乘客,在上火车时的优先权一样吗?”说明单片机的两个中断优先级。
5.中断入口地址。教师:“刚才讲了有5件事可以打断CPU正在执行的主程序,那CPU大人又是如何找到惹他的人呢?”学员可能不知道,接下来再问一个简单的问题:“刚才是主任给我打电话,我接到电话后会不会去政委办公室而不去主任办公室呢?”显然不会,单片机也是一样,是哪个事件把CPU给中断的,CPU就一定会到那里解决问题,而不是别的地方。每一个中断源都有一个固定的地址,比方说外部引脚P3.2,它的家就在程序存储器ROM的0003H,所以一旦P3.2引脚出现中断信号,CPU就会暂停执行主程序,跳到0003H处去执行中断服务程序。
三、应用类比教学法应该注意的问题
1.要精心选择类比对象。类比对象可能有多个,但教员要根据教学内容,从其中选取一个或者几个作为教学素材。选择原则如下:(1)简单熟悉的原则。选择类比对象时,要选择学员熟知的类比对象。因为类比法就是根据已知的类比对象去学习待研究的对象。这些对象可以是来自自然界、社会及学员所学的其他课程的内容。选出的对象可以是事物,也可以是一些方法。(2)正确性原则。类比对象必须是科学的、健康的、正确的,这是教学的基本要求。(3)尽量相似的原则。某个知识点的类比对象可能有很多,它们可能都满足(1)和(2),这时就应该选择和学习对象相似点最多的对象作为类比对象。(4)趣味性原则。尽量选择有趣味的类比对象,这样更利于引起学员的兴趣,活跃课堂气氛。(5)贴近性原则。尽量能够贴近学员的生活、训练、已经学过的课程和即将学习的装备,让学员有学有所得,学有所用的感受。
2.采用尽可能形象的方式展示类比对象。比如:在制作课件时,可以用相机或者摄像机把类比对象记录下来,也可以使用软件工具来描述类比对象,然后把这些内容加入到教学课件中,还可以采用一些符合对象特点的漫画插图。
3.鼓励学员用自己熟知的类比对象去类比。在教员类比的基础上,鼓励学员用自己熟知的对象去类比,这样既让学员掌握了知识,又训练了其思维,可谓一举两得。
除了“中断系统”部分外,笔者在单片机的存储器结构、定时/计数器应用等内容的教学中也大量采用了类比教学法,成效显著:学员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;提高了学员的学习积极性,提高了教学质量和效果。这种教学法不仅可以用在单片机应用技术课程的教学中,而且可以推广应用在其它课程中,具体实施时,可以灵活地运用。
单片机应用技术课程是我校士官大专电类专业一门重要的专业基础课,该课程以单片机及其常用接口技术为主要教学内容。单片机在远火电子设备维修、反坦克导弹系统维修、射击指挥系统维修、无人机控制与导航系统维修等专业中都有大量的应用,单片机是数据处理与控制的核心。通过本课程的学习,要求学员能够掌握单片机系统检测与维修的方法,理解单片机程序控制原理,为装备作战效能的发挥保驾护航。
由于此课程理论十分抽象,专业术语较多,各知识之间联系紧密,加上学员本身底子薄,没有编程知识与经验,所以随着课程的进行,多数学员感到学习较为吃力。这就要求任课教员充分认识到单片机的这一特点,在理论教学中努力为学员创造一个易于理解的环境,只有理解了才谈得上真正掌握。
通过多次讲授单片机这门课,笔者在理论教学中试图让学员真正理解所学知识,对很多知识点、专业术语采用类比教学法,即利用与教学内容相近或相似的人和事物进行导入的教学方法。
二、类比教学法在“中断系统”中的应用
中断系统是单片机的重要组成部分,实时控制、故障自动处理、单片机与外围设备间的数据传送一般都采用中断系统。但中断系统涉及到的知识较多,且各种专业词汇难以理解。因此,最好采用类比法,以生活中的实例帮助学员理解。
1.中断概念及过程。生活中经常有许多突发事件打断我们事先的计划。比如:昨天上午笔者在办公室想做课件,刚做了一会儿,电话铃声就响了,接起了电话,是系主任让去他办公室谈实验室建设的事,笔者就去谈话,谈完了回来继续做课件。这就是生活中的中断,单片机的中断也是如此,做课件相当于单片机执行主程序,电话铃声响相当于中断请求,接电话相当于中断响应,去系主任办公室谈事相当于中断处理,谈完事回来相当于中断返回,继续做课件相当于单片机继续执行主程序。
2.中断源。在刚才的事件中,可以打断笔者做课件的有很多事,如电话铃响了、门铃响了、同事叫我、手机响了等。这些事就相当于单片机的中断源,向CPU提出中断请求的来源称为中断源,51单片机共有5个中断源。
3.中断允许寄存器。教师:“手机或电话响了,我一定要去接吗?”学员:“不一定啊,如果我心情不好,可以拒接。”
由此总结,对于中断请求,CPU不一定会响应,通过设置中断允许寄存器IE的值,可以控制CPU是否响应相应的中断。
IE的格式如下:
[EA&X&X&ES&ET1&EX1&ET0&EX0&]
EA是中断允许总控制位,后五位分别是5个中断源的中断允许控制位。它们之间的关系如下:EA就相当于每家水管的总闸,如果总闸不开,各个水龙头即使开了也不会有水;反过来,如果总闸开了而水龙头没开也不会有水。
4.中断优先级寄存器。教师:“在火车站,大家可以看到有VIP贵宾候车室、母婴候车室、军人候车室、普通候车室。在这些候车室的乘客,在上火车时的优先权一样吗?”说明单片机的两个中断优先级。
5.中断入口地址。教师:“刚才讲了有5件事可以打断CPU正在执行的主程序,那CPU大人又是如何找到惹他的人呢?”学员可能不知道,接下来再问一个简单的问题:“刚才是主任给我打电话,我接到电话后会不会去政委办公室而不去主任办公室呢?”显然不会,单片机也是一样,是哪个事件把CPU给中断的,CPU就一定会到那里解决问题,而不是别的地方。每一个中断源都有一个固定的地址,比方说外部引脚P3.2,它的家就在程序存储器ROM的0003H,所以一旦P3.2引脚出现中断信号,CPU就会暂停执行主程序,跳到0003H处去执行中断服务程序。
三、应用类比教学法应该注意的问题
1.要精心选择类比对象。类比对象可能有多个,但教员要根据教学内容,从其中选取一个或者几个作为教学素材。选择原则如下:(1)简单熟悉的原则。选择类比对象时,要选择学员熟知的类比对象。因为类比法就是根据已知的类比对象去学习待研究的对象。这些对象可以是来自自然界、社会及学员所学的其他课程的内容。选出的对象可以是事物,也可以是一些方法。(2)正确性原则。类比对象必须是科学的、健康的、正确的,这是教学的基本要求。(3)尽量相似的原则。某个知识点的类比对象可能有很多,它们可能都满足(1)和(2),这时就应该选择和学习对象相似点最多的对象作为类比对象。(4)趣味性原则。尽量选择有趣味的类比对象,这样更利于引起学员的兴趣,活跃课堂气氛。(5)贴近性原则。尽量能够贴近学员的生活、训练、已经学过的课程和即将学习的装备,让学员有学有所得,学有所用的感受。
2.采用尽可能形象的方式展示类比对象。比如:在制作课件时,可以用相机或者摄像机把类比对象记录下来,也可以使用软件工具来描述类比对象,然后把这些内容加入到教学课件中,还可以采用一些符合对象特点的漫画插图。
3.鼓励学员用自己熟知的类比对象去类比。在教员类比的基础上,鼓励学员用自己熟知的对象去类比,这样既让学员掌握了知识,又训练了其思维,可谓一举两得。
除了“中断系统”部分外,笔者在单片机的存储器结构、定时/计数器应用等内容的教学中也大量采用了类比教学法,成效显著:学员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;提高了学员的学习积极性,提高了教学质量和效果。这种教学法不仅可以用在单片机应用技术课程的教学中,而且可以推广应用在其它课程中,具体实施时,可以灵活地运用。