开设《单片机制作》选修课的方案设计

课程介绍

单片机课程教学具有较大的难度，一般都安排在高等院校进行，中学阶段鲜有此类的教学模式。好在科技的迅速发展对单片机教学的帮助很大，无论从技术资料的获取还是元器件的采购都变得十分便捷，过去被认为很难解决的技术问题，现在有了简单且有效的解决办法，而学习设备元器件成本也大幅降低，这就使得高中生学习单片机技术具有可行性。

（一）单片机与单片机制作

单片机（见附件图一）是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。它具有一个完整计算机所需要的大部分部件： CPU 、内存、内部和外部总线等，强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。现代人类生活中几乎所有电子和机械产品中都会集成有单片机， PC 机能处理海量的信息而单片机则擅长对外部设备的控制。

"单片机制作"作为高中选修课程，结合高中生的知识技能水平、平日学习任务时间安排情况，考虑以实践为主，理论为辅，边学边做，通常学一个知识点，做一次实践，总结一次学习成果，这与普通高校多理论少实践的学习模式完全不同。在学习内容的设置上，降低理论学习的要求，有意避开高深的概念和较有难度的程序设计技巧，如：单片机的时序，串行通信及系统扩展等。而在动手制作、简单编程及调试上作了较多安排；在设计任务的安排上注重趣味性、实用性和循序渐进性。

（二）教学目标

了解单片机最基本的结构，学会简单的程序设计方法，掌握电路焊接技术；

独立制作单片机的各功能电路，利用计算机编写和烧录程序，能组合软硬件实现简单功能；培养科技兴趣，感恩技术，体验对信息的获取与处理，提高解决技术问题的自信心。

（三）教学内容

1．单片机的结构、汇编语言、 MEDWIN 编程、轩微编程器下载。

2．认识相关的电子元件，识读电路原理图和安装图，万用表电路检测。

3．电路焊接技术，单片机最小系统板、流水灯功能板、数码显示功能板等的制作

4．程序设计选择：单片机"位输入输出"8 个项目设计；单片机"字节输入输出"2 个项目设计；"流水灯"4 个项目设计；"数码显示"4 个项目设计；声音与音乐"2 个项目设计；"小马达正反转停控制"2个项目设计。

（四）课程价值

课程有利于学生的个性发展，提高动手能力、搜集与分析资料的能力、掌握看图与焊接，编程与调试等的一些技能、体验到相关学科知识在本课程中的体现与应用，开拓学生未来的专业发展方向。探索普通高中开展技术教育的模式与规律，研究校本课程与其他学科的关联性和促进作用，如：通用技术课中的结构与设计、系统与设计、流程与设计和控制与设计；信息技术课中的计算机硬件组成、数制转换等。数学课中的程序设计，物理课中的电子元件，传感器应用等，因此，本课程是相关学科教学内容的延伸与强化。

课程实施方案

（一）教学硬件配置

电脑，焊接组合工具（附件图五），单片机实验板套件， ISP 编程器。

（二）教学模式与方法

1.《单片机制作》的教学以小班化为宜，一师带 12 生效率较高。整个教学设计了约 30 个课时。也可根据课时的总量，对制作项目进行取舍。

2．以学生自学为主，每一步的学习成果要看得见摸得着，步步为营。要设法降低教学难度，因此要有足够数量的电脑，很适合学生自学的图文并茂的教材，以及各种操作、调试的录像。（附件图六）。

3．辅助手段有：学生互帮，鼓励学生在网络上寻求帮助，必要时教师给予个对个，手把手的辅导。

（三）教材的编制

1.编制《硬件电路制作》

为硬件电路板制作提供指导，共有"单片机最小系统板制作"、"流水灯功能板制作"、"数码管显示功能板制作"三项硬件制作。每项制作包括①所需的全部元器件清单与元器件图片②电路原理图③电路板安装图④详细的制作流程文字和图解说明，以至学生对照教材就能自行完成制作。本教材属原创，并且至少还需增加"扬声器驱动板制作"与"直流小电机驱动板制作"两部分。

2.编制《单片机项目设计指导》

在硬件电路制作完成后，为学生完成单片机项目设计提供帮助。设置六个单元的设计练习，每个单元下设 1-8 个项目设计任务，每个任务包括①项目说明②原理接线图③实物图④参考程序⑤流程图说明⑥与乐高程序的比较。使学生参照指导，能自行完成各个项目设计的任务（主要是汇编语言程序设计）。每个单元设计附加的练习题，可帮助学生巩固知识和拓展思路。

3.编制《单片机基础知识》

介绍学习单片机必备的知识，包括单片机的硬件结构、汇编语言的指令解释，电子电路常识，电路板焊接技术等，内容取自相关书籍及网络资源。

4.编制《教学视频》

用视频的方式展示各种实际的操作和单片机项目设计的动态效果。包括下载程序，焊接电路，调试项目设计等多个视频。可以给学生自主学习提供可靠的保障。

（四）教学优化

在课程教学的过程中要注意不断地进行教学优化。

1．在制作材料、工具、方法上要与时俱进，及时更新

2．提高图文、视频资料的有效性和清晰度，要提供全程学习的支持。

3．创造条件使学习成果的科技含量更高，如：汉字字幕的设计、语音播报、沿黑线自行小车、温度、时间、距离的实时显示、各种声光传感装置等等，上述的设计在技术上是完全成熟的并且成本也低。

4．不断补充、积累教学资料，以便分析研究和提高。

5．与学生融为一体共同探讨学习的最有效途径，随时调整教学的方法。

希望这个课程，让学生享受快乐，培养能力，激发对科技的热情，并将这些技能和精神转化为推动他们前进的动力，让他们的人生路如同眼前的电路，严谨又充满活力，不断发出光芒。