節(jié)奏游戲實例下的單片機技術應用教學設計

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摘要：單片機技術應用課程需要根據(jù)行業(yè)要求，選擇實際應用項目設計教學內容，講解知識點和技能點。選取合適的項目教學非常重要，文章基于節(jié)奏游戲實例項目進行教學設計，可滿足高趣味性、低難度、易入門、小坡度、低成本和覆蓋多知識點等教學需求。實踐表明，改進的教學設計可提高學生的學習積極性和綜合應用能力，教學效果良好。

關鍵詞：節(jié)奏游戲實例；單片機技術應用教學；教學設計

教學實例的選擇是直接影響單片機技術應用課程教學效果的關鍵。目前該課程的教學設計存在的問題有以下幾個方面：教學方式和教學實例項目較陳舊；很多實例項目能覆蓋多個知識點，但是選取的實例項目要么復雜度高、實時任務多、系統(tǒng)資源緊張，學生入門難度大，從而削弱學生的學習積極性，要么各知識點相對獨立，沒有融合形成實用的系統(tǒng)，從而降低學生的學習興趣。選擇復雜度合適的實際應用項目，將其包含的知識點進行分解后形成多個任務，每個任務的知識點相對獨立自洽，可使教學設計更具實用性、易學性和綜合性[1]。

1教學項目改進思路

在單片機課程中，人機交互教學模塊以常見的LED數(shù)碼管和LCD液晶顯示器件為例來介紹系統(tǒng)的輸出顯示，以機械按鍵為例來介紹人對單片機的輸入控制。通過對該教學模塊的教學，為人機交互應用打下基礎。筆者之前選用的人機交互應用教學實例是計算器的實現(xiàn)，能覆蓋多個知識點，但內容比較枯燥，不夠新穎有趣，軟件設計上較復雜，學生學習難度大，難點在程序設計上，忽略了重點是單片機的輸入輸出控制及人機交互的應用，反饋的學習效果不理想。經(jīng)過對課程教學項目的診斷與改進，調整教學實例項目，選擇節(jié)奏游戲實例作為人機交互教學模塊的綜合應用項目能滿足高趣味性、低難度、易入門、小坡度、低成本和覆蓋多項知識點等教學需求。將項目的知識點：單片機的輸出、輸入控制及人機交互應用拆解為控制LED、數(shù)碼管顯示、LCD顯示、按鍵輸入和綜合應用幾個任務，遵循了由簡到繁的原則。各任務的具體內容、教學進度及先后次序，根據(jù)教學過程中的反饋監(jiān)測進行調整改進。教學項目的改進整體思路如圖1所示[2]。

2項目及任務制定

該項目是模擬“太鼓達人”這款打擊類音樂游戲，規(guī)則是按音樂節(jié)奏的快慢，音符從右至左移動，當音符進入左邊的小圓圈時，敲打太鼓，若敲在節(jié)奏點上則得分，反之則不得分。對游戲規(guī)則進行分析，若簡易地模擬，從硬件上看，可以采用揚聲器或蜂鳴器來發(fā)出音樂的節(jié)奏，用8個LED顯示移動的音符，用按鍵來代替敲打的鼓槌，另外需要數(shù)碼管或LCD液晶顯示器來顯示玩家得分情況。這些硬件及其驅動電路，都是目前在單片機教學中廣泛使用的單片機實驗板上現(xiàn)有的硬件資源，不用額外擴展，可方便地使用。當然也可用PROTEUS軟件進行仿真實驗[3-4]。在程序設計方面，用8個LED按隨機節(jié)奏從右至左輪流點亮，移動到最左邊時，用按鍵打出節(jié)奏。若節(jié)奏偏差2個LED及以上，則直接輸?shù)粲螒?；若?jié)奏偏差1點則加1分，但顯示“-”號；若連續(xù)2次都偏差1點，也輸?shù)粲螒?；若?jié)奏準確則加2分，并清除之前的“-”號。數(shù)碼管左邊2位顯示總分，第3位可顯示“-”號，第4位顯示本次得分。任務對應的知識點，以最簡單直觀的LED閃爍為例：1）對應最基本的通用IO口輸出和延時函數(shù)的編寫。2）蜂鳴器配合LED發(fā)聲，講解有源和無源蜂鳴器。3）實現(xiàn)跑馬燈，對應端口輸出和C語言的運算符。4）靜態(tài)和動態(tài)顯示，對應數(shù)碼管的驅動電路、程序及數(shù)組的定義和使用。5）LED液晶顯示，對應字符串的使用。6）鍵控計數(shù)，對應獨立式按鍵的消抖和處理。7）實現(xiàn)扔骰子，對應游戲里常用的隨機值，講解stdlib標準庫頭文件里rand()、srand()函數(shù)，產生偽隨機數(shù)序列。8）節(jié)奏大師游戲的實現(xiàn)，對應人機交互系統(tǒng)的綜合應用。

3結束語

通過對課程教學項目的診斷與改進，調整教學實例，選擇節(jié)奏游戲實例作為人機交互教學模塊的綜合應用項目，進行項目式教學設計。該實例充分利用單片機實驗板的硬件資源，具有成本低，復雜度合適，覆蓋知識點，兼具實用性、綜合性和趣味性的特點。該設計提高了學生的學習積極性和綜合應用能力，教學效果良好?？梢赃M一步讓學生參照流行的種類繁多的游戲，充分發(fā)揮想象力，制定玩法規(guī)則，自行設計更有趣的游戲，鞏固教學成果。

參考文獻：

[1]劉宸.單片機技術基礎與應用[M].北京:電子工業(yè)出版社,2017.

[2]胡啟迪,何婷.基于微型四軸飛行器的單片機教學設計[J].電子世界,2018(12):63-65.

[3]戴麗佼.單片機課程實驗教學的改革與實驗[J].實驗科學與技術,2015(6):110-112.

[4]扈琨瓏.高職《單片機技術應用》課程信息化教學設計與實踐探析[J].南方農機,2020,51(7):189.

作者：劉宸 單位：四川職業(yè)技術學院