浅谈小学游戏教学中的知识培养

浅谈小学游戏教学中的知识培养

1课堂教学要将知识转化为内容,并将教学内容融入到教学中去作为一门重要的嵌入式方向课程，嵌入式系统课程是学生通过专业课程学习的桥梁。然而,多数ARM嵌入式系统课程教材面世时间不长,可供选择的辅导教材更是少之又少。很多教材的教学内容是以芯片描述方法来表述,很少有启发内容和扩展内容,这样的教材适合工程人员,却不适合刚学习该课程的学生。因此,在多数情况下,教师在引导学生学习本门课程的过程中起着举足轻重的作用。由于课程对初学者具有一定的难度,教师很难处理这样实践意义非常强的课程,若按部就班地将教材内容搬入课堂,容易导致上课内容生硬难懂,和教材内容一样了然无趣,很容易使学生产生厌学心理。理解尚存在困难,就更不要说把这些抽象的知识和实践结合并具体应用。如何正确处理现有的教学材料,找到符合广大学生需求的教学方法和教学内容,是教好本门课程的一个重要研究内容。在学习过程中,由于往往对新知识点、晦涩难懂的内容或概念闻所未闻,学生很容易从心理上就产生陌生感和畏惧感。在课堂上凭空理解大量从未接触而抽象的事物,是一件比较困难的事情。灵活处理现有的教学材料,应该在借鉴现有教材的同时融入更符合教学规律的教学内容,把抽象、难理解的事物变成有趣、容易理解的事物,这就需要教师多动脑筋,尽可能地采用多种辅助教学手段。课堂游戏是调动群体思考积极性和吸引学生注意力的一种有效方式。学生可以在游戏中讨论,分享游戏中的成败得失,最后透彻掌握知识,这是一种处理晦涩难懂且教师难于直接概括表达内容的行之有效的手段。将所授理论知识转化成课堂游戏,是一种教学方法的革新,对任课教师是个挑战。本文用笔者在嵌入式课程教学中设计的一个案例来说明嵌入式课程课堂游戏的设计方法。2控制并掌握基本知识课堂游戏可以帮助学生理解晦涩难懂的内容,将知识点转化成一系列的游戏规则,而学生和教师都将成为游戏参与者、游戏规则的执行者。对知识点的思考和领悟可在“玩游戏”的成败得失中逐渐获得,是轻松而愉快的学习过程。当游戏结束,知识点也就被掌握了。这样的课堂游戏是一种非常有效的学习手段,而游戏的设计方法也不是一成不变的,可以是“猜谜”的智力型游戏,也可以是肢体语言型的游戏等。下面我们将以文献教材中“向量中断控制器”一章为例,来说明将既不容易理解也不容易讲授的知识难点转化为课堂游戏的方法。2.1断控制器”植物ARM的中断是个复杂的系统。“中断”一直是初学者容易理解却难于在实际应用中操作的概念。在讲授“向量中断控制器”一章时,学生常常听得似懂非懂,需要设置中断优先级、中断源、中断服务入口等。而往往这样难懂和枯燥的知识点,教师也不容易讲授。到了实验环节,学生则更是无从下手,“中断”实验和自己所理解的“中断”总是衔接不上。为了说明游戏的设计过程,教师把LPC2000系列ARM的中断设置主要知识难点归纳成如下几点:1中断源类型ARM7TDMI内核具有IRQ中断和FIQ中断两个中断输入,最多可以有32个中断输入请求,中断名称和对应的通道号如表1所示。所有中断源在VIC中可编程为FIQ中断、向量IRQ、非向量IRQ。FIQ中断具有最高优先级;向量IRQ中断具有中等优先级;非向量IRQ中断具有最低优先级。2双向irq中断的划分向量IRQ中断的设置和VICVectCntl0～15和VICVectAddr0～15两类寄存器与向量IRQ中断设置有关,前者为中断源分配向量IRQ中断的优先级,后者为该中断优先级设置服务程序入口地址。寄存器名称最后的数字同时也代表该寄存器控制的向量IRQ中断的优先级,数值越小,优先级越高。非向量IRQ中断中,VICDefVectAddr寄存器存放非向量中断服务程序的入口地址,当发生非向量中断时,该寄存器中保存的地址存入VICVectAddr寄存器。对于FIQ中断,中断入口函数也只有一个FIQ＿Exception。3中断条件设置定时器、UART、外部中断等不同中断源产生中断有不同的条件,当设定好该中断源中断产生条件后,即在该条件下产生中断。如外部中断EINTx的中断条件可以按如下方案设置:当EXTPOLARx设置为1时,EINTx引脚输入信号高电平或上升沿有效。当EXTPOLARx设置为0时,EINTx引脚输入信号低电平或下降沿有效。4其他控制指标允许中断源产生中断由寄存器VICIntEnable控制,该寄存器用来使能已经分配的中断,当对应的位为1,表示对应通道的中断使能。一般地,向量IRQ中断的设置方法如以下代码:由此可见,因为包括了不同种类的中断类型、中断响应对象,学生很难理解整个实现过程。将上述复杂的中断设置过程变成游戏,使学生能够通过游戏获得对ARM的中断初始化设置、中断过程的理解,最终能够正确完成中断相关程序的编写,需要对上述知识点进行归纳和分析,针对上述关键知识点制定相应的“游戏规则”。2.2中断响应者评价游戏设计要有一定的群体参与性和趣味性,并能够考验游戏参与者的反应能力。因为中断是CPU响应中断源的过程,中断程序的参与者可以简单地分成中断响应者(CPU)、中断请求者(中断源)、中断响应者和中断请求者,分别由不学生生扮演。当中断请求者做出一些中断请求动作,中断响应者能够根据游戏指令作出判断,看是否响应中断。能否正确响应、响应的快慢都是用来评价中断响应者扮演者反应能力的指标。这样,这个游戏就可以叫做“看看你能不能当CPU?”如果满足中断条件,中断响应者即跳转到并执行中断服务程序。如何跳转、中断服务程序入口是什么,这一知识点通过游戏规则1来体现。1中断服务程序生成CPU学生被某学生中断后,到黑板指定的地方写下该学生的号N,写完后回到原工作,指定地方有三种情况。第一种情况是FIQ中断(优先级别高)。指定地方只有一个:FIQ＿Exception;第二种情况是向量IRQ中断,除第一种情况外的(优先级别中)。当学生N达到中断条件,那么CPU学生应该跳到中断服务程序IRQ＿ISRn中执行程序。第三种情况是非向量IRQ中断,除第一、二种情况外的中断全都在同一指定位置(优先级别低)。游戏规则1要求扮演CPU的学生能够识别三种不同类型的中断设置方法,才能找到黑板指定的位置。找到正确的指定位置,说明学生理解了中断服务程序的调用与执行过程。为了降低难度,三种中断设置方法可以逐渐加入游戏中,按复杂度分成类似通关的游戏。2中断源类型及中断效果对不同的中断请求者,中断方式是不同的。当中断源满足中断条件,则CPU进行中断处理操作。为了说明这个问题,游戏规则2安排了两种不同类型的中断源,一种是RTC、EINTn中断,中断产生条件如下:(1)RTC学生每数到10,就可以中断CPU学生。(2)EINTn(n=0～3)中断CPU学生的方法由EINT极性寄存器EXTPOLAR决定。如表2所示。如果EXTPOLARn位为1,表示EINTn学生的手举起来时中断有效;如果EXTPOLARn位为0,表示EINTn学生的手放下来时中断有效。3响应中的方法中断初始化过程中,中断允许设置是一个必要的步骤。因此游戏规则3规定了CPU学生是否响应中断请求的方法。规则如下:如表1中的5个学生EINT0、EINT1、EINT2、EINT3、RTC,分别对应表1中的VIC通道号N,他们若要中断CPU学生的工作,前提是VICIntEnable对应的位标注为“1”,否则CPU学生不响应其中断请求。3中断偏转指定介绍完游戏规则后,教师在黑板上写下如图1所示内容,作为游戏规则1中断跳转指定的位置。游戏时,请一位学生扮演CPU角色,一位学生扮演RTC,教师参与扮演EINT的角色,来调节游戏进度。1到fiqelce控制的标记fq通过该游戏,学生可以区分FIQ中断和非向量IRQ中断的程序设置以及优先级别。从游戏可看出,当教师(EINT0)手抬起来的时候,CPU学生应该立刻到FIQ＿Exception的位置作14的标记,而当RTC学生数到10的时候,CPU学生应该到IRQ＿RTC的位置作13的标记。做游戏时,教师可以在RTC学生数到10的时候将手抬起来,让CPU学生来判断哪个位置应该先作标记,以说明中断优先级的概念。2irqrtc的标记该游戏可以区分向量IRQ中断和非向量IRQ中断的程序设置以及优先级别。从该游戏可以看出,当教师手抬起来的时候,CPU学生应该立刻到IRQ＿RTC的位置作14的标记,而当RTC学生数到10的时候,CPU学生应该到IRQ＿Eint0的位置作13的标记。做游戏时,教师可以在RTC学生数到10的时候将手抬起来,让CPU学生判断哪个位置应该先作标记。3游戏中的错误动作该游戏可以让学生理解非向量IRQ中断的程序设置方法,说明在没有FIQ中断、向量IRQ中断的情况下,被允许的中断都是非向量IRQ中断,当RTC学生数到10、教师手放下的时候,CPU学生都到IRQ＿RTC的位置作标记。在游戏过程中,教师应该鼓励未参与游戏的学生一起指正游戏参与者的错误动作,并采用诙谐的语句鼓励参与者,如“这位学生CPU运算速度很快嘛”,或用“这个CPU是赛扬0.1的”来“刺激