王玉英
北京市朝阳区从2014年开始在初高中信息技术课程中引入“单片机机器人”内容。该机器人由北京教育学院朝阳分院王立春老师主导开发，采用AT89S52芯片，主板上安排了4个8P插座（P0、P1、P2、P3），输入输出板上有8个LED灯、两个数码管、8个按钮和1个拨码开关。借助它开展算法和程序设计的教学，能使枯燥的算法原理讲解变得形象，也会使二进制、十六进制转化等计算机基础知识变得可视化。再配上马达、车轮以及各种传感器，并利用C语言驱动，学生非常感兴趣。
本节课是“单片机机器人”的起始课，学生在此之前有一定C语言的基础，学习过虚拟机器人的搭建，体验过利用C语言为虚拟机器人进行模块化编程的过程。
教学目标与教学重、难点
知识与技能：知道什么是单片机，了解单片机的基本应用；知道单片机编写程序的基本过程；知道LED灯的控制方法。
过程与方法：学会创建工程文件；学会编写控制LED灯亮灭的程序语句；学会编译程序和向单片机写程序；体验自己编写程序控制LED灯的过程。
情感、态度与价值观：体会程序设计的作用；体验自己编写程序控制设备的快乐。
重点：LED灯亮灭的控制方法。
难点：单片机工程文件的建立。
教学过程
1. 创设情境 引入教学
师：单片机应用非常广泛，在日常生活中会有很多由单片机控制的设备。如冰箱、电饭锅、洗衣机、电压力锅、电饭煲、空调、各类遥控器、遥控汽车等，这些电气产品都含有1个甚至多个单片机。
教师播放扫地机器人视频，说明扫地机器人就是利用了单片机控制。
设计意图：了解单片机的日常应用，激发学生学习兴趣，引入新课教学。
2. 新知讲解
（1）单片机及其特点
师：单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能集成起来。
单片机具有性能高、速度快、体积小、价格低、稳定可靠、应用广泛、通用性强等优点。从20世纪80年代开始，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的32位300M的高速单片机。
（2）了解所使用单片机的CPU型号及参数
师：AT89S52 是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器。具有：8k字节flash ROM、256字节RAM、32位双向I/O 口（P0、P1、P2、P3）。
引导学生观察CPU周围的I/O口的命名，观察数据线的接法。
（3）了解输入、输出板的构成
引导学生观察输入输出板上的构件。
输出设备：LED灯、数码管。
输入设备：按钮开关、拨码开关。
设计意图： 知道什么是单片机，了解它的特点及其发展历程。了解所使用的单片机CPU的型号及有关参数。知道输入、输出板的构件，为接下来控制LED灯打下基础。
3. 利用微课自主学习，正确创建工程文件并点亮一个LED灯
一段4分钟的微课，为学生演示了如何正确选择CPU型号进行相应的设置，创建工程文件、创建群组以及新建一个C语言源程序的过程，还演示了如何编译以及将编译后的文件写入单片机。
学生戴着耳机边看边做，教师观察学生学习和操作情况，对于共性问题，我利用广播软件统一讲解：一是C语言语句区分大小写，在写CPU的端口名称时要求大写，很多学生将P0-P3端口小写了。二是有部分学生忽略了语句后面的分号，或写成了中文的标点。
在巡视过程中，我及时解决学生出现的个性问题。如由于输入、输出板上个别LED灯线路接触不好，导致不能实现程序的功能，我为学生及时更换了设备；还有个别学生电脑上插着的U盘对单片机的数据组产生了干扰；还有学生启动的程序不对等。这些问题都及时得到了解决，使学生顺利完成了点亮一个LED灯的任务。当他们看着由自己写的语句而控制LED灯点亮时，都非常兴奋，那种惊喜的表情是无法用语言描述的。
设计意图：学生利用微课自学，学会正确创建工程文件、撰写程序、编译程序、往单片机中写入程序，体验点亮一个LED灯的过程，体会程序是如何控制设备的。
4. 自由创作
师：同学们现在会点亮一个LED灯，现在你的单片机你做主，通过自己的设计将其他LED灯也点亮吧。请根据自己的设计，适当增加或减少延时的时间。
设计意图：充分调动学生的主动性和积极性，设计出个性化的流水灯效果。
5. 评价展示
教师巡视，展示、评价有特色的学生作品，并利用广播软件向全体学生介绍同学编写的代码，再次使学生体会代码的意义。
设计意图：这个环节是学生个性化学习的成果展示，一些学有余力的学生通过编写语句制作出了很炫的流水灯的效果。老师不失时机地展示了2～3位学生作品，这将鼓励其他学生们各显神通。
6. 课堂小结
利用上图引导学生回顾为单片机编写程序的整个过程，强调生成目标文件的重要性。
教学反思
本节课是单片机机器人的第一节课，教学的目的是学生体验编写程序控制LED灯亮灭的过程，并激发学生学习单片机机器人的兴趣。我认为这节课的教学有以下亮点。
1. 情境创设合理，教学环节清晰
课程一开始，我为学生播放了现在家庭中应用越来越广泛的扫地机器人的工作视频，引发学生的学习兴趣，很自然地引入单片机的教学。在教学过程中，我不但给出单片机的定义，还引导学生观察单片机上的接线、电源等部件，为学生介绍了输入、输出板的作用及部件。
接下来，学生根据下发的微课视频进行自主学习。学生通过这个视频学会了创建工程文件、编译程序以及将编译后的文件写入单片机的过程。学生在下面的自由创作环节充分发挥了自己的主观能动性，按照自己的想法撰写语句点亮不同的LED灯，制作出了很好的流水灯效果。在课堂小结环节，教师将为单片机编写程序的过程进行了梳理，强调了创建工程、编写文件、生成目标文件、写入程序的基本过程和每个过程的作用，加深了学生的印象。每个教学环节都是环环相扣的，教学节奏既紧凑又放松。
2. 微课的使用有效地突破了难点，为信息技术高效课堂提供了帮助
信息技术课程的高效课堂应该有效突破难点，达成教学目的。在本节课中，微课的使用恰恰起到了这样的作用。利用Keil uVision4软件创建工程文件是一个复杂的操作过程，其中涉及对单片机芯片的设置、CPU频率的设置、勾选生成目标文件、建立群组、新建C语言源程序文件并加入群组等一系列操作。如果教师按传统的方法利用计算机教室的广播软件进行统一演示，因操作步骤较多，学生会记不下来。采取教师演示学生跟着做的方法，则势必会有一部分学生跟不上教师的操作。
本节课所使用的微课是利用录屏软件Camtasia Studio录制的，录制了创建工程、编写代码、编译程序和利用Progisp1.72软件往单片机中写目标文件的全过程。学生可以根据自己的学习节奏一边观看微课一边操作，对于没看清楚的部分还可以暂停或倒回去看。微课的使用很好地突破了教学难点，支持了学生的个性化学习。
微课的使用还使教师能够抽出更多的时间关注全体学生，即为学有余力的学生的自主创作争取了时间，也为在操作过程中遇到问题的学生提供了单独辅导的机会。在课堂上教师更多的精力放在了解决学生在操作过程中遇到的问题，使在课堂上面向全体学生成为现实。
总之，微课在信息技术课堂中的使用是实现高效课堂的有力手段，值得教师们大力探索。当然，微课的内容取舍、微课的形式、微课使用的时机和方法都需要在实践中检验和总结。
（作者单位：北京市日坛中学）