论文部分内容阅读
摘 要：以PIC单片机教学为对象，说明了PIC单片机教学作用，论述了教材选择标准，研究了教学技巧与教学辅助工具的作用，指出了目前PIC单片机教学中存在的问题。
关键词：PIC单片机；教学；效果；技巧
一、PIC单片机使用现状与开设课程作用
PIC单片机采用哈佛总线结构、RISC精简指令集和流水线指令执行方式，具有集成度高、外设资源丰富、开发调试工具功能强大、抗干扰能力强、移植升级方便和性能价格比高等诸多优点。在工业控制、办公自动化设备、智能仪器仪表、汽车电子和消费品电子等许多不同领域，都有PIC单片机的广泛应用。2002年PIC系列单片机销量突破2亿片。在中国，PIC单片机销售额每年以40％～50％的增长率快速增长。在当今多种流行的单片机构架并存的情况下，Microchip公司推出的PICmicro单片机独树一帜。2003年，Microchip公司的PIC系列单片机的出货量已跃居全球8位单片机排行第1位[1]。
在目前电子类产业蓬勃发展的趋势下，机电类专业诸如机电一体化、电子信息工程技术与汽车电子技术开设PIC单片机课程，可以培养学生运用语言编程结合硬件工具实现具体系统功能的技能，为今后走上工作岗位打下良好基础。编程语言学习方面可以有计划教授汇编语言与C语言，硬件电路知识方面在数字电路与模拟电路等基础课程基础上进行具体功能模块的深入学习。这样软硬件的结合学习，可以使学生全方位接触了解单片机领域知识，掌握尽可能多的辅助工具，为学习实践或今后工作做充分准备。
二、 教材选择与内容分析
目前各出版社提供的PIC单片机系列教材为数不少，并且各有不同针对性。介绍汇编语言类的就有《PIC初级教程》《PIC系列单片机程序设计与开发应用》等。本人教学采用的是高职高专通用教材《PIC单片机基础教程》（图1），由丁跃军、来清明等编写，北京航空航天大学出版社出版。之所以选择这本教材，是因为它以单片机的基本原理与基本操作的讲解为主，同时兼顾软、硬件设计方法和技巧，既能够使初学者在短时间内掌握PIC单片机的基本原理和基本设计方法，又能够使具有一定基础的读者掌握PIC单片机的功能，进一步提高应用技能和技巧。教材分理论与实际操作两部分，理论部分主要包括PIC单片机机构原理、指令系统、I/O接口、A/D转换、定时/计数器和中断系统内容。实际操作环节主要针对前面理论介绍各功能模块进行针对性程序设计应用，包括十个实验内容的安排。PIC单片机C语言教学目前高职高专系列还没有十分合适的教材，缺少把C语言介绍与PIC单片机应用紧密结合的好教材。本人教学采用的是全国高职高专教材《C语言程序设计教程》[2]（图2），由季昌武、苗专生编写，北京大学出版社出版。此教材内容介绍详实，通俗易懂，深入浅出，能帮助学生循序渐进学习，便于理解、消化与掌握。在介绍C语言基础上，实际操作环节本人采用的是自编实验指导教材，内容包括LED显示、数码管显示、液晶显示、串行通信、A/D转换、显示与键盘接口、定时/计数和数字时钟等实用性强的操作内容。
图2 PIC单片机C语言教材
三、 教学总结与教学辅助工具介绍
本人在从教PIC单片机一年的有限时间内，课内外创新地运用多种先进的教学方法，有效地调动了学生的学习积极性，很好地促进了学生的积极思考，激发了学生的学习潜能。经教改实践，形成了效果良好的教学方法和教学手段。
（1）灵活运用启发式教学方法，引导学生自觉学习的主动性和积极性，保证教学过程良好有序地进行。首先给学生介绍本课程与相关专业的关系和与学生专业知识整体性的关系，强调理论学习的重要性和实际动手操作的必要性，同时强调课程作为电子设计基础平台以及起到和计算机沟通桥梁的作用。鼓励学生自主学习，培养主动学习的积极性，保证了整个教学过程在自觉学习中进行。
（2）树立以学生为中心的教育思想。在课堂教学中，以教师为主导，学生为主体，互动和谐。教师主导，体现为“引”和“导”，教师变“主宰”为“循循善诱”。同时，灵活应用多种教学方法，在讲授课程中，采用回忆提问、理解提问和应用提问等多种提问方式，引导、激发学生的学习兴趣、动机和思路，进而深化理解、正确应用，变教师中心角色为引导性角色，完全改变了原来“填鸭式”的教学方法。加强课余与学生的交流和沟通，充分利用现代网络通讯手段，进行网上答疑，和学生之间进行交流、讨论，有利于培养学生发现问题、分析问题、解决问题的勇气和能力。
（3）推广边学边做的教学模式。单片机应用技术是一门实战性很强的学科，结合理论和实践，一边学一边干是最好和最快捷的学习方法。教师应将理论学习、实践应用、产品制作有机地结合为一体，以理论教学为基础，以实践训练为重点，以掌握知识和技能、制作产品为教学目标，鼓励学生积极参加各种小产品的制作，并参与竞赛。
（4）应用现代教学技术，搭建自主学习平台，课内、课外结合，营造良好的学习环境。教学重在课堂教学，但不能止于课堂教学，实习、实验、课外学习同样是课程学习的必要环节，因而应加强对学生的课外指导，使之成为课堂教学在课外的有效延续。网络教学的发展为教学空间的延伸提供了可能。
（5）充分运用现代实验教学手段，丰富实验教学内容，灵活运用积木式、步进式教学方法，激发学生积极参加动手实践的兴趣，培养分析和解决实际问题的能力。在实验教材中摒弃一部分实验步骤的详细描述，要求学生自行设计方案及编程，有利于理论结合实践，提高学生学习兴趣，培养学生灵活应用知识的创新能力。同时加强学生课外电子制作辅导，做到实验教学课内外互补。
（6）统一考核标准，注重规范教育。不仅理论考试以教学大纲为指导，而且实验成绩记入课程成绩，改变了学生心目中实验的附属地位。学生在对课程有了理性认识的基础上，加深了感性认识，提高了学生的积极性、主动性以及实践技能及编程能力。
在科技日益发达的今天，要想取得良好的教学效果，离不开教学工具的帮助。PIC单片机教学可以借助多媒体工具实现图形、影像、示例演示等效果，能给学生留下深刻的印象，有助于对知识的理解与掌握。同时Microchip公司所提供的MPLAB软件、MCD2仿真工具与实验板能让学生十分方便地从事程序编写、设计、调试。学校实验室购置了60套PIC单片机在线仿真调试/烧写器（图3），保证实验环节每个学生都有实验工具进行实际操作。同时为克服学生在宿舍没有硬件调试工具的困难，课程学习中引入proteus仿真软件，这款软件能实现PIC单片机学习过程中大部分硬件电路的虚拟替代，克服实际硬件要求所带来的问题。
图3 PIC单片机在线仿真调试/烧写器与实验板
四、 PIC单片机教学存在的问题
目前高职高专院校PIC单片机教学存在教材、教学手段等方面的问题。譬如PIC单片机C语言学习很难找到一本较好的教材，现有的可选教材没有把C语言知识与PIC单片机知识有机地结合起来，C语言知识学习只能从专门介绍C语言的教材中获取，这样就把C语言与PIC单片机剥离开来，学生学习过程中很难把握两者的关联，这样给理解运用带来很大困难。另外，目前高职高专院校PIC单片机教学虽然能以具体实际操作强有力地帮助学生学习、巩固和提高单片机水平，但实验毕竟与产品设计研发或具体系统设计运行相差较远，所以高职高专院校由于资源限制，很难提供学生真实的实践环境。不过随着PIC单片机教学的深入发展，相信目前存在的一些不足都能得到妥善的解决。
参考文献：
[1] 丁跃军，来清民，等.PIC单片机基础教程.北京：北京航空航天大学出版社，2005.
[2] 季昌武，苗专生.C语言程序设计教程.北京：北京大学出版社，2006.
关键词：PIC单片机；教学；效果；技巧
一、PIC单片机使用现状与开设课程作用
PIC单片机采用哈佛总线结构、RISC精简指令集和流水线指令执行方式，具有集成度高、外设资源丰富、开发调试工具功能强大、抗干扰能力强、移植升级方便和性能价格比高等诸多优点。在工业控制、办公自动化设备、智能仪器仪表、汽车电子和消费品电子等许多不同领域，都有PIC单片机的广泛应用。2002年PIC系列单片机销量突破2亿片。在中国，PIC单片机销售额每年以40％～50％的增长率快速增长。在当今多种流行的单片机构架并存的情况下，Microchip公司推出的PICmicro单片机独树一帜。2003年，Microchip公司的PIC系列单片机的出货量已跃居全球8位单片机排行第1位[1]。
在目前电子类产业蓬勃发展的趋势下，机电类专业诸如机电一体化、电子信息工程技术与汽车电子技术开设PIC单片机课程，可以培养学生运用语言编程结合硬件工具实现具体系统功能的技能，为今后走上工作岗位打下良好基础。编程语言学习方面可以有计划教授汇编语言与C语言，硬件电路知识方面在数字电路与模拟电路等基础课程基础上进行具体功能模块的深入学习。这样软硬件的结合学习，可以使学生全方位接触了解单片机领域知识，掌握尽可能多的辅助工具，为学习实践或今后工作做充分准备。
二、 教材选择与内容分析
目前各出版社提供的PIC单片机系列教材为数不少，并且各有不同针对性。介绍汇编语言类的就有《PIC初级教程》《PIC系列单片机程序设计与开发应用》等。本人教学采用的是高职高专通用教材《PIC单片机基础教程》（图1），由丁跃军、来清明等编写，北京航空航天大学出版社出版。之所以选择这本教材，是因为它以单片机的基本原理与基本操作的讲解为主，同时兼顾软、硬件设计方法和技巧，既能够使初学者在短时间内掌握PIC单片机的基本原理和基本设计方法，又能够使具有一定基础的读者掌握PIC单片机的功能，进一步提高应用技能和技巧。教材分理论与实际操作两部分，理论部分主要包括PIC单片机机构原理、指令系统、I/O接口、A/D转换、定时/计数器和中断系统内容。实际操作环节主要针对前面理论介绍各功能模块进行针对性程序设计应用，包括十个实验内容的安排。PIC单片机C语言教学目前高职高专系列还没有十分合适的教材，缺少把C语言介绍与PIC单片机应用紧密结合的好教材。本人教学采用的是全国高职高专教材《C语言程序设计教程》[2]（图2），由季昌武、苗专生编写，北京大学出版社出版。此教材内容介绍详实，通俗易懂，深入浅出，能帮助学生循序渐进学习，便于理解、消化与掌握。在介绍C语言基础上，实际操作环节本人采用的是自编实验指导教材，内容包括LED显示、数码管显示、液晶显示、串行通信、A/D转换、显示与键盘接口、定时/计数和数字时钟等实用性强的操作内容。
图2 PIC单片机C语言教材
三、 教学总结与教学辅助工具介绍
本人在从教PIC单片机一年的有限时间内，课内外创新地运用多种先进的教学方法，有效地调动了学生的学习积极性，很好地促进了学生的积极思考，激发了学生的学习潜能。经教改实践，形成了效果良好的教学方法和教学手段。
（1）灵活运用启发式教学方法，引导学生自觉学习的主动性和积极性，保证教学过程良好有序地进行。首先给学生介绍本课程与相关专业的关系和与学生专业知识整体性的关系，强调理论学习的重要性和实际动手操作的必要性，同时强调课程作为电子设计基础平台以及起到和计算机沟通桥梁的作用。鼓励学生自主学习，培养主动学习的积极性，保证了整个教学过程在自觉学习中进行。
（2）树立以学生为中心的教育思想。在课堂教学中，以教师为主导，学生为主体，互动和谐。教师主导，体现为“引”和“导”，教师变“主宰”为“循循善诱”。同时，灵活应用多种教学方法，在讲授课程中，采用回忆提问、理解提问和应用提问等多种提问方式，引导、激发学生的学习兴趣、动机和思路，进而深化理解、正确应用，变教师中心角色为引导性角色，完全改变了原来“填鸭式”的教学方法。加强课余与学生的交流和沟通，充分利用现代网络通讯手段，进行网上答疑，和学生之间进行交流、讨论，有利于培养学生发现问题、分析问题、解决问题的勇气和能力。
（3）推广边学边做的教学模式。单片机应用技术是一门实战性很强的学科，结合理论和实践，一边学一边干是最好和最快捷的学习方法。教师应将理论学习、实践应用、产品制作有机地结合为一体，以理论教学为基础，以实践训练为重点，以掌握知识和技能、制作产品为教学目标，鼓励学生积极参加各种小产品的制作，并参与竞赛。
（4）应用现代教学技术，搭建自主学习平台，课内、课外结合，营造良好的学习环境。教学重在课堂教学，但不能止于课堂教学，实习、实验、课外学习同样是课程学习的必要环节，因而应加强对学生的课外指导，使之成为课堂教学在课外的有效延续。网络教学的发展为教学空间的延伸提供了可能。
（5）充分运用现代实验教学手段，丰富实验教学内容，灵活运用积木式、步进式教学方法，激发学生积极参加动手实践的兴趣，培养分析和解决实际问题的能力。在实验教材中摒弃一部分实验步骤的详细描述，要求学生自行设计方案及编程，有利于理论结合实践，提高学生学习兴趣，培养学生灵活应用知识的创新能力。同时加强学生课外电子制作辅导，做到实验教学课内外互补。
（6）统一考核标准，注重规范教育。不仅理论考试以教学大纲为指导，而且实验成绩记入课程成绩，改变了学生心目中实验的附属地位。学生在对课程有了理性认识的基础上，加深了感性认识，提高了学生的积极性、主动性以及实践技能及编程能力。
在科技日益发达的今天，要想取得良好的教学效果，离不开教学工具的帮助。PIC单片机教学可以借助多媒体工具实现图形、影像、示例演示等效果，能给学生留下深刻的印象，有助于对知识的理解与掌握。同时Microchip公司所提供的MPLAB软件、MCD2仿真工具与实验板能让学生十分方便地从事程序编写、设计、调试。学校实验室购置了60套PIC单片机在线仿真调试/烧写器（图3），保证实验环节每个学生都有实验工具进行实际操作。同时为克服学生在宿舍没有硬件调试工具的困难，课程学习中引入proteus仿真软件，这款软件能实现PIC单片机学习过程中大部分硬件电路的虚拟替代，克服实际硬件要求所带来的问题。
图3 PIC单片机在线仿真调试/烧写器与实验板
四、 PIC单片机教学存在的问题
目前高职高专院校PIC单片机教学存在教材、教学手段等方面的问题。譬如PIC单片机C语言学习很难找到一本较好的教材，现有的可选教材没有把C语言知识与PIC单片机知识有机地结合起来，C语言知识学习只能从专门介绍C语言的教材中获取，这样就把C语言与PIC单片机剥离开来，学生学习过程中很难把握两者的关联，这样给理解运用带来很大困难。另外，目前高职高专院校PIC单片机教学虽然能以具体实际操作强有力地帮助学生学习、巩固和提高单片机水平，但实验毕竟与产品设计研发或具体系统设计运行相差较远，所以高职高专院校由于资源限制，很难提供学生真实的实践环境。不过随着PIC单片机教学的深入发展，相信目前存在的一些不足都能得到妥善的解决。
参考文献：
[1] 丁跃军，来清民，等.PIC单片机基础教程.北京：北京航空航天大学出版社，2005.
[2] 季昌武，苗专生.C语言程序设计教程.北京：北京大学出版社，2006.