利用单片机进行科技创新教育

利用单片机进行科技创新教育
摘要：（1）单片机的重要性（2）学习单片机的意义（3）初中生学习单片机的可行性（实施方案）（4）例谈单片机对学生科技素养的培养关键词：单片机、智能操纵、科技素养、科技创新
作者名：闫长青
作者单位：北师大三附中
作者简介：闫长青，毕业于首都师范大学物理系，从事单片机小组教学三年。

利用单片机进行科技创新教育
在微型运算机的大伙儿族中，单片微型运算机（单片机）更是引人注目，一块单片机确实是把一个运算机系统做在一块大规模的集成电路芯片
上。

可谓"麻雀虽小,五脏俱全"，是实现“信息采集与处理”的核心。

单片机的显现为工业自动化操纵、智能仪器外表、家用电器以及高级玩具等方面开创了宽敞的研究道路，那些标有“电脑操纵”“智能操纵”的产品，差不多上单片机在“唱主角”。

单片机的应用大到卫星、导弹，小到洗衣机、微波炉，都有它们的踪影。

在自动操纵领域专门难找到没有使用单片机的。

单片机的基础知识、技能的学习内容，包蕴着数学、物理、运算机信息技术、数字信息技术、电子技术等学科知识的联系，有利于多方面教育内容的整合和学生综合视野的形成。

这些内容具有广泛的生长点，有利于内容的横向和纵向联系。

但当前市场上多数单片机价格高且模块集成度高，往往掩盖了智能操纵的基础原理，给学生带来新奇、奇异的背后是不明因此的茫然。

DP801系列单片机，是专为中小学生设计的科学普及教育器材。

它的操作指令系统只有17条宏指令，编程、操作、应用比较贴近学生的生活实际，能够开阔学生视野，能激发学生学习科学技术的爱好，培养学生运用现代科学文化知识和技能解决实际咨询题的能力，是提升学生科技素养、培养学生创新意识和创新能力一个专门好的途径。

下面以智能车的制作与操纵为例。

我们先从天意小商品批发市场买了一辆双电机的坦克车，我和学生拆开发觉它的双电机是用一对线操纵，无法实现转弯。

我们只好从通用公司又买了6辆遥控车，双电机分别由一对线操纵，连接单片机后输入程序果然能独立转动。

如何调整两对连接线，使得输入00 00；00 02；10 00时两侧车轮均正转，使学生懂得了电机转向与电流方向有关系。

单片机、电池盒、继电器要和车子组装在一起，如何办？同学们自己动手用三合板给小车做了一个漂亮的车壳。

设计、绘图、锯割、钻孔、打磨、胶粘、安装、修改，这车组装好了，学生们也成了小木匠了。

观赏自己的小车就像大人观赏自己的爱车一样沉醉和自豪。

要想让小车扎气球，如何样才能让小车走预定的长度再拐90度的直角弯呢？这就要查找路程与时刻的关系，转角与时刻的关系。

同学们学会了研究方法：第一做实验，让时刻以0.1秒递增，分别记录时刻与路程的对应
关系，然后查找规律。

数据记录了满满一篇纸，结果发觉前十几次还能找
到规律，后来就乱了。

排查缘故发觉是电池电量变化造成的，只好翌日充
满电再找规律。

翌日转移到操场进行实验，结果数据与昨天在楼道里有较
大出入，分析结果是摩擦力的阻碍。

通过许多次实验，终于能够做到想让
它走多远就走多远、想转多少角度就转多少角度。

可扎气球实战结果并不
理想，因为车会跑偏。

竞赛归来，同学们就开始解决那个咨询题，用胶布
加大车轮直径、用透亮胶带减小轮子摩擦、调紧齿轮……，用尽了能想到
的方法，尽管没有成功，但我们如何讲找到了几种不能用的方法。

智能车接力确实是给小车装上眼睛（传感器），眼睛看到黑道没反应，
看到白道时就作出反应（产生电势差），把那个信号传给大脑（单片机），
大脑作出判定（设定的程序），操纵（通过继电器开关）脚下动作（前进、
后退、转弯）。

如此浅显的讲明使得学生对智能化操纵有了初步的认识，并
产生浓厚的爱好。

眼睛装好了，如何样让它发挥作用？这就需要编写两个
包含智能判定的单片机程序。

这对初一的小孩来讲是个挑战。

为此我先让
学生搞清晰智能车的动作过程，再转化为设计流程，最后再编出程序。

（1）
小车前进，左轮出线右转，右轮出线左转，都没出线直行。

（2）流程如下：开始
看
见
没看见
没
看
见
通开始
断断
（3）在流程图的基础上，我们最终编写出了如下程序（以1号车为例，
：
那个程序一开始设计为小车每前进一小段距离就停车判定，因此小车速度专门慢，大约一圈17秒。

学生们想到能不能不停下来呢？因此我们反
复探讨、试验、修改，终于编出了那个程序。

小车又快又稳，测试的最好
成绩为一圈7秒多一点。

那个程序编写过程中学生的逻辑思维能力得到了
极大的锤炼，学生自我感受看起来豁然活泼，一下子聪慧了许多似的。

单片机小组同学们通过一个学期的单片机学习，所体验的、所获得的可能是他们在其他课堂上、活动中永久达不到的，对他们今后的进展可能
会起到专门好的促进作用。

在暑假以后，单片机小组的同学们设想利用单片机进行科技作品、小发明的制作，对此同学们专门期待，并充满信心。