淺談小學游戲教學中的知識培養(yǎng)

淺談小學游戲教學中的知識培養(yǎng)

1課堂教學要將知識轉化為內容,并將教學內容融入到教學中去作為一門重要的嵌入式方向課程，嵌入式系統(tǒng)課程是學生通過專業(yè)課程學習的橋梁。然而,多數(shù)ARM嵌入式系統(tǒng)課程教材面世時間不長,可供選擇的輔導教材更是少之又少。很多教材的教學內容是以芯片描述方法來表述,很少有啟發(fā)內容和擴展內容,這樣的教材適合工程人員,卻不適合剛學習該課程的學生。因此,在多數(shù)情況下,教師在引導學生學習本門課程的過程中起著舉足輕重的作用。由于課程對初學者具有一定的難度,教師很難處理這樣實踐意義非常強的課程,若按部就班地將教材內容搬入課堂,容易導致上課內容生硬難懂,和教材內容一樣了然無趣,很容易使學生產(chǎn)生厭學心理。理解尚存在困難,就更不要說把這些抽象的知識和實踐結合并具體應用。如何正確處理現(xiàn)有的教學材料,找到符合廣大學生需求的教學方法和教學內容,是教好本門課程的一個重要研究內容。在學習過程中,由于往往對新知識點、晦澀難懂的內容或概念聞所未聞,學生很容易從心理上就產(chǎn)生陌生感和畏懼感。在課堂上憑空理解大量從未接觸而抽象的事物,是一件比較困難的事情。靈活處理現(xiàn)有的教學材料,應該在借鑒現(xiàn)有教材的同時融入更符合教學規(guī)律的教學內容,把抽象、難理解的事物變成有趣、容易理解的事物,這就需要教師多動腦筋,盡可能地采用多種輔助教學手段。課堂游戲是調動群體思考積極性和吸引學生注意力的一種有效方式。學生可以在游戲中討論,分享游戲中的成敗得失,最后透徹掌握知識,這是一種處理晦澀難懂且教師難于直接概括表達內容的行之有效的手段。將所授理論知識轉化成課堂游戲,是一種教學方法的革新,對任課教師是個挑戰(zhàn)。本文用筆者在嵌入式課程教學中設計的一個案例來說明嵌入式課程課堂游戲的設計方法。2控制并掌握基本知識課堂游戲可以幫助學生理解晦澀難懂的內容,將知識點轉化成一系列的游戲規(guī)則,而學生和教師都將成為游戲參與者、游戲規(guī)則的執(zhí)行者。對知識點的思考和領悟可在“玩游戲”的成敗得失中逐漸獲得,是輕松而愉快的學習過程。當游戲結束,知識點也就被掌握了。這樣的課堂游戲是一種非常有效的學習手段,而游戲的設計方法也不是一成不變的,可以是“猜謎”的智力型游戲,也可以是肢體語言型的游戲等。下面我們將以文獻教材中“向量中斷控制器”一章為例,來說明將既不容易理解也不容易講授的知識難點轉化為課堂游戲的方法。2.1斷控制器”植物ARM的中斷是個復雜的系統(tǒng)?！爸袛唷币恢笔浅鯇W者容易理解卻難于在實際應用中操作的概念。在講授“向量中斷控制器”一章時,學生常常聽得似懂非懂,需要設置中斷優(yōu)先級、中斷源、中斷服務入口等。而往往這樣難懂和枯燥的知識點,教師也不容易講授。到了實驗環(huán)節(jié),學生則更是無從下手,“中斷”實驗和自己所理解的“中斷”總是銜接不上。為了說明游戲的設計過程,教師把LPC2000系列ARM的中斷設置主要知識難點歸納成如下幾點:1中斷源類型ARM7TDMI內核具有IRQ中斷和FIQ中斷兩個中斷輸入,最多可以有32個中斷輸入請求,中斷名稱和對應的通道號如表1所示。所有中斷源在VIC中可編程為FIQ中斷、向量IRQ、非向量IRQ。FIQ中斷具有最高優(yōu)先級;向量IRQ中斷具有中等優(yōu)先級;非向量IRQ中斷具有最低優(yōu)先級。2雙向irq中斷的劃分向量IRQ中斷的設置和VICVectCntl0～15和VICVectAddr0～15兩類寄存器與向量IRQ中斷設置有關,前者為中斷源分配向量IRQ中斷的優(yōu)先級,后者為該中斷優(yōu)先級設置服務程序入口地址。寄存器名稱最后的數(shù)字同時也代表該寄存器控制的向量IRQ中斷的優(yōu)先級,數(shù)值越小,優(yōu)先級越高。非向量IRQ中斷中,VICDefVectAddr寄存器存放非向量中斷服務程序的入口地址,當發(fā)生非向量中斷時,該寄存器中保存的地址存入VICVectAddr寄存器。對于FIQ中斷,中斷入口函數(shù)也只有一個FIQ＿Exception。3中斷條件設置定時器、UART、外部中斷等不同中斷源產(chǎn)生中斷有不同的條件,當設定好該中斷源中斷產(chǎn)生條件后,即在該條件下產(chǎn)生中斷。如外部中斷EINTx的中斷條件可以按如下方案設置:當EXTPOLARx設置為1時,EINTx引腳輸入信號高電平或上升沿有效。當EXTPOLARx設置為0時,EINTx引腳輸入信號低電平或下降沿有效。4其他控制指標允許中斷源產(chǎn)生中斷由寄存器VICIntEnable控制,該寄存器用來使能已經(jīng)分配的中斷,當對應的位為1,表示對應通道的中斷使能。一般地,向量IRQ中斷的設置方法如以下代碼:由此可見,因為包括了不同種類的中斷類型、中斷響應對象,學生很難理解整個實現(xiàn)過程。將上述復雜的中斷設置過程變成游戲,使學生能夠通過游戲獲得對ARM的中斷初始化設置、中斷過程的理解,最終能夠正確完成中斷相關程序的編寫,需要對上述知識點進行歸納和分析,針對上述關鍵知識點制定相應的“游戲規(guī)則”。2.2中斷響應者評價游戲設計要有一定的群體參與性和趣味性,并能夠考驗游戲參與者的反應能力。因為中斷是CPU響應中斷源的過程,中斷程序的參與者可以簡單地分成中斷響應者(CPU)、中斷請求者(中斷源)、中斷響應者和中斷請求者,分別由不學生生扮演。當中斷請求者做出一些中斷請求動作,中斷響應者能夠根據(jù)游戲指令作出判斷,看是否響應中斷。能否正確響應、響應的快慢都是用來評價中斷響應者扮演者反應能力的指標。這樣,這個游戲就可以叫做“看看你能不能當CPU?”如果滿足中斷條件,中斷響應者即跳轉到并執(zhí)行中斷服務程序。如何跳轉、中斷服務程序入口是什么,這一知識點通過游戲規(guī)則1來體現(xiàn)。1中斷服務程序生成CPU學生被某學生中斷后,到黑板指定的地方寫下該學生的號N,寫完后回到原工作,指定地方有三種情況。第一種情況是FIQ中斷(優(yōu)先級別高)。指定地方只有一個:FIQ＿Exception;第二種情況是向量IRQ中斷,除第一種情況外的(優(yōu)先級別中)。當學生N達到中斷條件,那么CPU學生應該跳到中斷服務程序IRQ＿ISRn中執(zhí)行程序。第三種情況是非向量IRQ中斷,除第一、二種情況外的中斷全都在同一指定位置(優(yōu)先級別低)。游戲規(guī)則1要求扮演CPU的學生能夠識別三種不同類型的中斷設置方法,才能找到黑板指定的位置。找到正確的指定位置,說明學生理解了中斷服務程序的調用與執(zhí)行過程。為了降低難度,三種中斷設置方法可以逐漸加入游戲中,按復雜度分成類似通關的游戲。2中斷源類型及中斷效果對不同的中斷請求者,中斷方式是不同的。當中斷源滿足中斷條件,則CPU進行中斷處理操作。為了說明這個問題,游戲規(guī)則2安排了兩種不同類型的中斷源,一種是RTC、EINTn中斷,中斷產(chǎn)生條件如下:(1)RTC學生每數(shù)到10,就可以中斷CPU學生。(2)EINTn(n=0～3)中斷CPU學生的方法由EINT極性寄存器EXTPOLAR決定。如表2所示。如果EXTPOLARn位為1,表示EINTn學生的手舉起來時中斷有效;如果EXTPOLARn位為0,表示EINTn學生的手放下來時中斷有效。3響應中的方法中斷初始化過程中,中斷允許設置是一個必要的步驟。因此游戲規(guī)則3規(guī)定了CPU學生是否響應中斷請求的方法。規(guī)則如下:如表1中的5個學生EINT0、EINT1、EINT2、EINT3、RTC,分別對應表1中的VIC通道號N,他們若要中斷CPU學生的工作,前提是VICIntEnable對應的位標注為“1”,否則CPU學生不響應其中斷請求。3中斷偏轉指定介紹完游戲規(guī)則后,教師在黑板上寫下如圖1所示內容,作為游戲規(guī)則1中斷跳轉指定的位置。游戲時,請一位學生扮演CPU角色,一位學生扮演RTC,教師參與扮演EINT的角色,來調節(jié)游戲進度。1到fiqelce控制的標記fq通過該游戲,學生可以區(qū)分FIQ中斷和非向量IRQ中斷的程序設置以及優(yōu)先級別。從游戲可看出,當教師(EINT0)手抬起來的時候,CPU學生應該立刻到FIQ＿Exception的位置作14的標記,而當RTC學生數(shù)到10的時候,CPU學生應該到IRQ＿RTC的位置作13的標記。做游戲時,教師可以在RTC學生數(shù)到10的時候將手抬起來,讓CPU學生來判斷哪個位置應該先作標記,以說明中斷優(yōu)先級的概念。2irqrtc的標記該游戲可以區(qū)分向量IRQ中斷和非向量IRQ中斷的程序設置以及優(yōu)先級別。從該游戲可以看出,當教師手抬起來的時候,CPU學生應該立刻到IRQ＿RTC的位置作14的標記,而當RTC學生數(shù)到10的時候,CPU學生應該到IRQ＿Eint0的位置作13的標記。做游戲時,教師可以在RTC學生數(shù)到10的時候將手抬起來,讓CPU學生判斷哪個位置應該先作標記。3游戲中的錯誤動作該游戲可以讓學生理解非向量IRQ中斷的程序設置方法,說明在沒有FIQ中斷、向量IRQ中斷的情況下,被允許的中斷都是非向量IRQ中斷,當RTC學生數(shù)到10、教師手放下的時候,CPU學生都到IRQ＿RTC的位置作標記。在游戲過程中,教師應該鼓勵未參與游戲的學生一起指正游戲參與者的錯誤動作,并采用詼諧的語句鼓勵參與者,如“這位學生CPU運算速度很快嘛”,或用“這個CPU是賽揚0.1的”來“刺激