如何提高中職學(xué)生單片機(jī)技術(shù)的編程能力

錢(qián)珣旎

摘 要：?jiǎn)纹瑱C(jī)以其獨(dú)特的優(yōu)越性在工業(yè)控制、智能儀表、人工智能、通信設(shè)備及家電產(chǎn)品的智能化等方面得到了廣泛的應(yīng)用。單片機(jī)技術(shù)包括硬件和軟件部分。本文就如何提高中職生單片機(jī)技術(shù)的軟件編程能力做出以下探討。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；編程；中職；教學(xué)

中圖分類(lèi)號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1002-7661（2015）08-012-02

一、中職學(xué)?！秵纹瑱C(jī)技術(shù)》的教學(xué)現(xiàn)狀

中等職業(yè)教育主要是培養(yǎng)技術(shù)技能型人才，為企業(yè)提供合格的生產(chǎn)工人。近年，中國(guó)正從制造業(yè)大國(guó)向制造業(yè)強(qiáng)國(guó)跨越，不斷提高中國(guó)產(chǎn)業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力，迫切需要加強(qiáng)中等職業(yè)教育，加快培養(yǎng)一大批掌握熟練技能、高超技藝和具有較強(qiáng)創(chuàng)新能力的人才。

而《單片機(jī)技術(shù)》做為全國(guó)職業(yè)院校電類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)用書(shū)，是電子信息、電氣控制應(yīng)用專(zhuān)業(yè)的學(xué)生必須完成的一門(mén)課程。教材主要內(nèi)容有MCS-51單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、中斷系統(tǒng)、系統(tǒng)擴(kuò)展等理論知識(shí)，并結(jié)合實(shí)例詳細(xì)地講述了單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、調(diào)試流程。

在《單片機(jī)技術(shù)》的學(xué)習(xí)中，硬件知識(shí)的具備和編程技術(shù)的掌握都是不可或缺的。而編程能力更需要學(xué)生發(fā)揮自己的邏輯思維，將編程語(yǔ)言的編寫(xiě)方法、基本思想、實(shí)際應(yīng)用要求等方面進(jìn)行綜合思考，開(kāi)發(fā)出具有一定實(shí)用價(jià)值的單片機(jī)程序。中職生生源普遍較差，缺乏理論基礎(chǔ)，面對(duì)復(fù)雜、枯燥的程序設(shè)計(jì)，常常失去學(xué)習(xí)信心。因此，在教學(xué)中，如何適應(yīng)學(xué)生的認(rèn)知能力，提升他們的學(xué)習(xí)興趣，提高他們的編程能力，筆者做出了以下的嘗試。

二、提高單片機(jī)編程能力需進(jìn)行“理實(shí)一體”教學(xué)

單一的程序語(yǔ)言理論教學(xué)，不僅生硬、難懂，也提不起中職生學(xué)習(xí)的興趣。應(yīng)采取“理實(shí)一體”的教學(xué)方式，“理論”能第一時(shí)間生動(dòng)的反應(yīng)在“實(shí)驗(yàn)”現(xiàn)象上。激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并對(duì)單片機(jī)編程有一個(gè)感官上的認(rèn)識(shí)，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)編程語(yǔ)言，并自主進(jìn)行編程。它并不是單純的把課程分成：理論課和實(shí)驗(yàn)課。而是要求教師一邊演示，一邊講解理論要點(diǎn)及啟發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考并編寫(xiě)一些程序，再由實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的過(guò)程。最后，通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果不斷修改和改進(jìn)自己的程序，達(dá)到提高單片機(jī)編程能力的目的。

例如：利用數(shù)字I/O口控制發(fā)光二極管的亮暗（使用按鈕輸入信號(hào)，發(fā)光二極管顯示輸出電平，在按下某個(gè)按鈕后，某發(fā)光二極管發(fā)亮），不僅可以直觀的觀察到自己所編程序的執(zhí)行結(jié)果，還加深了對(duì)數(shù)字電路中組合邏輯功能的理解，鞏固了單片機(jī)引腳的數(shù)字I/O功能的知識(shí)，并可以引申出一些重要的編程思想：必須設(shè)置很多寄存器對(duì)引腳進(jìn)行初始化處理，才能使引腳具備有數(shù)字輸入和輸出功能。每使用單片機(jī)的一個(gè)功能，就要對(duì)控制該功能的寄存器進(jìn)行設(shè)置。以上都是單片機(jī)編程的特點(diǎn)，所有的單片機(jī)都是一樣的。

講解“定時(shí)器/計(jì)數(shù)器”和“中斷系統(tǒng)”這部分知識(shí)時(shí)，沒(méi)有實(shí)驗(yàn)的輔助更是行不通的。例如：學(xué)生在傳統(tǒng)教學(xué)中，很難理解采用中斷方式實(shí)現(xiàn)定時(shí)器應(yīng)用的程序執(zhí)行順序和過(guò)程。就可以利用“理實(shí)一體”教學(xué)。先講解定時(shí)器T0的結(jié)構(gòu)和工作原理，編寫(xiě)一個(gè)利用T0的中斷系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)循環(huán)點(diǎn)亮八個(gè)時(shí)間間隔為100ms的發(fā)光二極管的程序，來(lái)讓學(xué)生進(jìn)行調(diào)試。學(xué)生采用單步和斷點(diǎn)調(diào)試等方法一步步分析程序的執(zhí)行過(guò)程和相應(yīng)的變換。由于學(xué)生對(duì)程序的每一步執(zhí)行都有了感性的認(rèn)識(shí)和體驗(yàn)，對(duì)這部分知識(shí)的理解和掌握就更加深刻和牢固。

三、提高單片機(jī)編程能力需與案例分析相結(jié)合

所有的學(xué)習(xí)都是從模仿開(kāi)始。學(xué)生自主編寫(xiě)單片機(jī)程序，必須要借鑒一些案例中的成功經(jīng)驗(yàn)。所以，分析一些成功案例的程序，對(duì)學(xué)生了解每一步編程的過(guò)程和意圖有很大的幫助，有助于學(xué)生提高編程能力。

當(dāng)然，案例的選擇應(yīng)該具有典型性、漸進(jìn)性及實(shí)用性。典型的程序案例應(yīng)用范圍廣，可降低學(xué)生在自主編寫(xiě)程序時(shí)的難度。案例的難度逐漸加深，符合學(xué)生學(xué)習(xí)的認(rèn)知規(guī)律。案例的實(shí)用性有利于學(xué)生將單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際，解決實(shí)際問(wèn)題。

例如：當(dāng)講解外部中斷時(shí)，可先列舉一個(gè)案例程序進(jìn)行分析：當(dāng)外部按鍵每按1下，P1的小燈左移點(diǎn)亮。程序如下（附分析要點(diǎn)）：

再引導(dǎo)學(xué)生完成一個(gè)樓道開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)，該開(kāi)關(guān)在按鈕按下一次后，燈亮3分鐘后自動(dòng)熄滅。教師可以分析本次設(shè)計(jì)要求，即為：當(dāng)外部按鍵每按1下，P1.0的小燈亮180s。學(xué)生可在教師的幫助下自行設(shè)計(jì)程序。程序如下：

最后布置與本節(jié)課所學(xué)知識(shí)相關(guān)的編程作業(yè)：當(dāng)外部（P3.3）按鍵每按1下，P1.0的小燈閃3次。

通過(guò)循序漸進(jìn)的典型案例分析，讓學(xué)生從模仿教師編寫(xiě)程序過(guò)渡到自主設(shè)計(jì)程序，最后能獨(dú)立（或與他人合作）完成一個(gè)實(shí)用程序的設(shè)計(jì)，切實(shí)的提高學(xué)生單片機(jī)編程能力。

四、提高單片機(jī)編程能力需貫徹項(xiàng)目教學(xué)

項(xiàng)目教學(xué)法是將一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的項(xiàng)目，交由學(xué)生自己處理，信息的處理、方案的設(shè)計(jì)、項(xiàng)目的實(shí)施及最終的評(píng)價(jià)，盡量全部交由學(xué)生負(fù)責(zé)，學(xué)生通過(guò)項(xiàng)目的進(jìn)行，了解并把握整個(gè)過(guò)程及每一環(huán)節(jié)中的基本要求。《單片機(jī)技術(shù)》是一門(mén)講究應(yīng)用性和技能操作的課程，特別適宜采用項(xiàng)目形式來(lái)組織教學(xué)。將項(xiàng)目教學(xué)法引入到單片機(jī)的教學(xué)活動(dòng)，并將其貫穿于理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)的整個(gè)教學(xué)過(guò)程后，學(xué)生通過(guò)項(xiàng)目的完成，不僅有效的提高了單片機(jī)編程能力，也訓(xùn)練了單片機(jī)知識(shí)的整體應(yīng)用能力。從教學(xué)效果來(lái)看，大部分學(xué)生能掌握和基本掌握單片機(jī)編程技術(shù)。能進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)、調(diào)試的學(xué)生人數(shù)比例明顯增加，有一部分學(xué)生已初步具備了單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能力。

該方法的主要教學(xué)階段是：1、教師選擇一個(gè)典型的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)為項(xiàng)目任務(wù)2、教師引導(dǎo)學(xué)生以單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的工程開(kāi)發(fā)方法和開(kāi)發(fā)工具作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。3、學(xué)生完成整個(gè)實(shí)際系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程，并進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。4、學(xué)生進(jìn)行成果展示，與教師一起對(duì)項(xiàng)目成果進(jìn)行檢查評(píng)估。

要取得期望的教學(xué)效果，項(xiàng)目任務(wù)的選擇、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)置皆具有重要的作用。以“基于單片機(jī)的電子鐘”項(xiàng)目任務(wù)為例。

教學(xué)階段 教師行為

提出項(xiàng)目任務(wù)內(nèi)容 分析電子鐘的各項(xiàng)功能要求和實(shí)現(xiàn)途徑。

分階段完成準(zhǔn)備性實(shí)驗(yàn) 引導(dǎo)學(xué)生完成分支程序設(shè)計(jì)、碼制轉(zhuǎn)換程序設(shè)計(jì)、定時(shí)器應(yīng)用程序設(shè)計(jì)、基本輸入/輸出口程序設(shè)計(jì)、顯示程序設(shè)計(jì)、鍵盤(pán)與接口程序設(shè)計(jì)等。

模塊組合，整體調(diào)試 教師指導(dǎo)學(xué)生將上述調(diào)試完成的功能子程序，以及示例提供的功能程序模塊組合，寫(xiě)出完整程序并在單片機(jī)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)上進(jìn)行整體調(diào)試。

學(xué)生自我評(píng)價(jià)，教師總結(jié) 教師組織成果展示、檢查評(píng)比和效果評(píng)價(jià)。

總之，教師要從培養(yǎng)學(xué)生編程思維的角度出發(fā)，認(rèn)真組織教學(xué)，減少學(xué)生編程過(guò)程中遇到的困難，提高軟件編程能力和鞏固硬件部分知識(shí)，研究學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，化繁為簡(jiǎn)，循序漸進(jìn)，拓寬學(xué)生學(xué)習(xí)思路，不斷提高學(xué)生編寫(xiě)程序的熟練性與處理問(wèn)題的靈活性，最終使學(xué)生將所學(xué)知識(shí)融會(huì)貫通。

參考文獻(xiàn)：

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