“定時器中斷的應用”信息化教學設計案例

孫雪蕾，范月圓，陳 蓉

(1. 江蘇聯合職業技術學院鎮江分院 機電工程系，江蘇 鎮江 212016；2. 江蘇航空職業技術學院 航天飛行學院，江蘇 鎮江 212134)

單片機是一門綜合性、實踐性強的課程，包括理論教學與實踐教學兩部分[1]。單片機概念多，專有名詞多，內容抽象，指令豐富，而且軟、硬件發展快，新器件多，要合理安排教學內容，優化教學方法。

單片機應用系統經常有定時控制需求，如定時輸出、定時檢測、定時掃描等，經常需要對外部事件進行計數。AT89s52單片機內集成3個定時器/計數器。定時的用途很多，如洗衣機定時洗衣、電視定時關機、空調器定時開關等。

傳統教學主要是在教室講解理論，在實驗室借助實驗臺完成項目實施[2]。受限于實驗設備、師資，教學中常會出現一些問題，如教師難以發現學生操作中的錯誤，不能準確進行過程性評價；實驗設備頻繁使用，損壞率極高；有的學生不按照安全要求貿然操作，有的學生因害怕而不敢操作，嚴重影響教學質量。采用信息化手段，引導學生利用信息化教學平臺自主學習，并給予過程性評價，針對薄弱環節加強訓練，可以取得較好的教學效果。

1 教學分析

1.1 教材及教學內容

《AT89s52單片機基礎項目教程》以項目為載體[3]9，介紹單片機應用技術基礎知識。自主劃分“項目二 全自動洗衣機控制系統”為6項任務，即直流電機正反轉、定時器/計數器工作原理、定時器中斷的應用、步進電機應用、實現全自動洗衣機標準洗滌程序、實現全自動洗衣機控制系統，其中“定時器中斷的應用”主要完成洗滌功能，2學時。

1.2 學情分析

授課對象為五年制高職機電專業四年級學生，他們已學過機電類的基礎課程，學過C語言，有一定的語言編程基礎，但理論知識掌握不牢靠；會使用常見的電工工具、電工儀表，有一定的安全操作意識，但操作規范性不強；有高效節能的生產意識，但不能將理念落實到生產實際。學生已學習了“實現單只LED閃爍”“LED花式彩燈制作”“數碼管及動態顯示實現”“直流電機正反轉”等內容，了解單片機的基礎知識，會使用單片機的編程軟件。

1.3 教學目標

知識目標：1) 掌握定時器中斷的原理。2) 會用亞龍單片機實訓平臺中的模塊搭建硬件系統。3) 能用C語言編寫定時器中斷的應用程序。

技能目標：1) 通過信息化教學平臺實驗鍛煉硬件電路搭建能力。2) 通過分組匯報學習成果，鍛煉觀察、模仿、總結、表達能力。

素質目標：1) 利用信息化手段組織活動，培養學習習慣和合作能力，為今后工作打好基礎。2) 強化科學、規范、安全生產意識。

教學重點是定時器的應用，要求設計方案并正確實施。教學難點為運行調試定時功能，并達到預期效果。

1.4 教學策略

依托自主開發的信息化教學平臺，采用項目化教學，任務驅動，讓學生在學中做、做中學[4]，突出重點，突破難點，實現知識、能力、素質三維教學目標。信息化教學平臺的“素材資源”包括3D仿真、教學視頻、原理動畫、教材教案、教學課件、任務單、演示錄像等。引導學生利用信息化教學平臺自主學習[5]并給予過程性評價，針對薄弱環節加強訓練，減少操作失誤。

2 教學過程

課前，教師在信息化教學平臺上發布學習內容，讓學生調研“定時器”應用情況，并上傳調研報告。學生完成預習學案、課前測試。

2.1 引出任務

直觀的視覺沖擊可以激發興趣[6]。利用3D立體模擬洗衣機創設情境并提出任務要求：打開電源，選擇洗滌時間，開始洗滌，電機正反轉，循環工作。同時，洗衣機界面顯示剩余洗滌時間，顯示“0”時停止工作；也可暫停洗滌，關閉電源，洗衣機停止工作。

2.2 分析任務

教師根據任務要求引導學生選擇合適的硬件模塊并找出相關知識點，引出教學重點。主要教學任務是定時器的應用，講解者是學生。根據上節課布置的匯報任務，以小組為單位查找資料，學習相關內容。如學生可以查看硬件接線演示，學習硬件接線；可以點擊軟件編程及調試，查看并參考示例程序，完成洗滌任務的程序編寫。師生共同總結定時器編程步驟、相關知識點并匯總于知識點查詢，學生可隨時快速查閱，拓寬知識。

2.3 實施任務

以學生為主體、教師為主導，學生在信息化教學平臺上操作，完成硬件接線和軟件編程任務，教師巡視、檢查、指導。

1) 硬件接線。如圖1所示，學生在信息化教學平臺上參考硬件接線圖進行接線，可以避免實際接線失誤造成設備損壞。學生可利用信息化教學平臺的“查錯”功能查找錯誤接線并改正，邊操作邊觀察，有效學習復雜的硬件接線。

圖1 信息化教學平臺的硬件接線

2) 軟件編程及調試(重點、難點)。完成硬件接線后，學生進行軟件編程及調試。職業學校的很多學生感覺洗滌程序編寫有困難。為了突出重點、突破難點，細化任務，重申任務要求，將重要語句設置為空白，讓學生閱讀程序并根據提示編寫、編譯、運行。發現語句錯誤時給予必要的提示，如圖2所示，學生根據提示進行改正，進而提高編程能力，提高專業素養。

圖2 信息化教學平臺軟件編程及調試界面

2.4 診斷問題

查看學生任務完成情況及留言，找出薄弱點，復習鞏固，加強訓練。將常見錯誤拍攝成視頻，呈現在“問題診斷”中，與正確演示比較，以解決計時不準確、數碼管未消影、電機不轉、按鍵不響應等問題。學生進入程序修改錯誤，可以提高故障診斷能力。

2.5 拓展技能

布置拓展任務、下節課的匯報內容及學習任務。拓展任務：1) 使用定時器T1完成洗滌任務。2) 進入實訓室在實驗設備上完成洗滌任務。學生利用信息化教學平臺、實驗設備完成拓展任務。

3 結束語

利用信息化手段，綜合運用3D虛擬技術、教學視頻、學習網站、演示錄像等，采用項目化教學，任務驅動，進行過程性評價，讓學生在學中做、做中學。信息化教學平臺突破了時空的限制，將抽象的程序編寫直觀呈現，可以幫助學生快速找出復雜接線錯誤、修改錯誤程序，進而在實際操作時得心應手。