中職學生單片機操作技能訓練方法探析

王曉娟，吳德平

（江蘇省徐州機電工程高等職業學校，江蘇徐州221011）

中職學生單片機操作技能訓練方法探析

王曉娟，吳德平

（江蘇省徐州機電工程高等職業學校，江蘇徐州221011）

隨著科學技術的發展，現代電子信息行業中需要大量的專業技術工人。為了促使職校生盡快掌握單片機等電子方面的技術，主要通過建立單機片實驗室、采用項目教學、進行模塊化練習、培養編程技能、提高扎線工藝水平，訓練學生心理素質等技能訓練的方法，取得了很好的效果。

中職學生；單片機；技能訓練；技能大賽

單片機應用廣泛，在家用電器、工業自動控制、智能儀表、航空航天及通信技術等領域，都要用到單片機等進行控制，可以說，對于中職學生來說，學好單片機尤為重要。單片機這門課程越來越受到各個職業學校的重視，目前在職業學校流行這么一句話“學好單片機，走到任何企業都不怕”。為了促進職業學校單片機的教學及單片機技能的訓練和培養，提高學生學習單片機的興趣與信心，相關的單片機技能大賽也應運而生。為此，我們采取了以下做法。

一、建立單片機實驗室

單片機的理論教學與實踐教學同樣重要，單片機的實踐教學是整個單片機教學體系中的重要組成部分，單片機實踐教學的前提和基礎是建立單片機實驗室。單片機實驗室是提高單片機教學效果的一個重要場所，也是學生實際操作訓練的極好平臺。通過實驗，不但使學生快速提高對單片機的認識，還可以使學生熟練掌握單片機操作技能，提高學生的編程水平，培養其動手操作能力。單片機實驗是供電子、電氣、機電等專業使用的專業基礎實驗室，為滿足學生實習及訓練的效果，實驗室配備了高配置微型計算機25臺、亞龍公司生產的單片機控制裝置安裝與調試設備25臺、示波器25臺、萬用表25個。

二、采用項目教學法

項目教學法是行為引導型教學方法中的一種，是師生通過共同實施一個完整的項目工作而進行的教學活動。常規的單片機教學程序，往往是按講解單片機的硬件結構、指令代碼、軟件編程、單片機系統的擴展、各種外圍器件的應用、實例分析的順序進行教學，學生基礎知識不是很扎實的話，學習起來會有一定的困難，對所學的知識難以掌握與應用，容易使學生產生畏難情緒，更不易激發起學生對單片機學習的興趣。在單片機教學中，采用項目教學法，打破原有知識單元間的界限，即不分一般教材中硬件結構、指令、編程的先后順序，將各部分教學內容分解成一個個知識點，按由易到難、由淺入深的原則，將不同知識點，加以組合，完成某一控制功能。例如，讓學生掌握單片機入門的一個例子——用單片機控制一個LED燈閃爍，教師可在單片機實驗設備上，邊演示邊向學生講解單片機輸入輸出口（IO口）的功能及作用，教師先將單片機的一個P口，如P1.0口接入一個LED燈，然后寫出控制程序：

運行此程序后LED燈閃爍，即通過單片機的一位輸入輸出口控制一個LED燈的亮與滅，LED的發光與熄滅時間是通過寫的延時程序來控制。學生看到這個效果會感到很好奇，會問LED燈為什么會閃爍，由于中職學生的年齡一般都在十六、七歲，這個年齡段學生容易產生好奇心，一旦產生好奇心，再加上老師的正確指導，學生就會對所學的內容感興趣，這樣，大大提高了學生學習的主動性。通過教師的上機調試、運行、驗證，學生直觀的觀測結果和感性認識有助于學生掌握知識，然后教師再從單片機的硬件結構、控制程序等內容進行教學。

三、模塊化練習

單片機訓練使用的設備是亞龍公司生產的單片機控制裝置安裝與調試設備，它由顯示、矩陣按鍵、鈕子開關、AD模數轉換、交直流電機、步進電機、繼電器、金屬傳感器、溫度傳感器、光耦等十多個模塊組成。每個模塊都有其各自的功能、特點以及技術難點，單獨使用某個模塊比較簡單，但要想完成綜合的控制任務，必須要深入剖析各個模塊的功能，需要親自動手在實際練習中發現問題，仔細思考找出解決方案，從細節入手不斷積累技能。只有熟練掌握了每個模塊，才能把各個模塊綜合到一起完成教學的任務要求。這就要從基礎做起，使學生了解每個模塊的硬件結構、理解每個模塊的原理圖，學生在平時練習調試程序時若出現了問題，必須能夠用萬用表排查每個模塊的好壞，判斷出到底是模塊的故障還是程序上的錯誤，以便成功調試程序。如果程序、接線都正確，但無輸出，則先排查模塊是否壞了，若沒壞，就重新換導線，很可能是由于導線長時間的接插導致接頭接觸不良引起的。接下來就是熟練掌握每個模塊的程序，完成單個模塊的功能，因為再復雜的功能都是由各個模塊組合實現的。比如顯示模塊中的LED燈，在編寫控制程序之前，可先從硬件上判斷出它的控制信號是低電平還是高電平，方法是用導線把一個LED燈直接接到電源地上，若亮則是用低電平控制，否則，是用高電平控制。

四、編程技能的培養

（一）看懂硬件電路圖

在編寫程序前，首先要弄清楚各個模塊的電路原理圖，即模塊的硬件結構。通過對電路原理分析可以知道某個模塊需要幾個IO口（輸入輸出口）進行控制，每個IO口起到什么樣的控制作用，如在數碼管的硬件電路上，用P0.7~P0.0口接數碼管的數據口，P2.6口接數碼管的CS1作為段選，P2.7口接數碼管的CS2作為位選，P3.6口接數碼管的WR作為寫入使能。

（二）掌握編程語言

單片機的編程語言主要是匯編語言和C語言，C語言屬于高級語言，匯編語言屬于低級語言，用匯編語言寫程序必須要有厚實的基礎。隨著單片機開發技術的不斷發展，目前已有越來越多的人從普遍使用匯編語言到逐漸使用高級語言進行開發，其中以C語言為主，而且市場上幾種常見的單片機均有C語言開發環境。所以C語言比匯編語言使用廣泛，然而學生學習哪種編程語言，主要還得結合指導教師的實際情況，要看指導教師比較擅長哪種語言。

在實際教學中，首先要充分考慮到學生原有的知識，指導學生編程要遵循合理的步驟，下面以學生掌握一個動態數碼管的程序為例：第一步，向學生介紹清楚LED數碼管顯示電路的原理；第二步，在學生完全理解硬件電路的基礎上，再進行動態數碼管程序流程圖的介紹；第三步，向學生講解動態數碼管的C語言程序，并要求學生上機寫程序以加強記憶。其次，所有主程序都是每個模塊化程序的綜合，因此，不管是用C語言還是用匯編語言，練習編寫程序時都要循序漸進，不能急于求成，應從簡單程序入手，熟悉編程語言的基本功能，掌握編寫程序的框架結構。最后，除了讓學生完成平時的練習外，還可以給學生推薦一些有關單片機編程方面的書籍，通過讀懂書上的程序可以豐富編程方法、提高編程技巧，這樣有利于學生打開編程的思路。另外，在熟練掌握某一種編程語言后，還應熟悉開發環境，因為對開發環境使用的熟練程度，會直接影響程序調試的成功率。

（三）階段性模擬大賽考試

按江蘇省單片機技能大賽的考試要求，學生要在四個小時內完成指定的控制任務，包括選擇模塊、編寫程序、調試程序、扎線和畫電氣接線圖。為了使學生更好地適應大賽，必須加強學生的實戰經驗，使學生訓練有素、提高應試能力。所以，在學生平時的訓練過程中，應每隔兩三個星期進行一次模擬考試，教師要找相關的模擬試題讓學生在規定的時間內完成，要求學生把每次模擬測試都當做正式大賽對待，嚴格遵守大賽程序。在考試過程中，教師要認真觀察每個學生的時間分配情況，記錄學生在一定的時間段里做完了什么，還有哪些功能沒來得及實現，時間安排是否合理，比如審題時間不能超過半個小時，否則，就嚴重影響后面的編程時間，在功能實現后，還要留有足夠的時間來完成扎線。在每次模擬考試結束后，教師要按照評分標準客觀評價考試結果，對學生暴露出的問題要及時給予指導和糾正，還要讓學生寫考試小結，分析自己在考試中存在的不足和以后要改進的問題，總結考試經驗與實際調試經驗，這些經驗只有在通過反復的模擬考試過程中才能獲得，這對學生技能水平的提高具有很大的促進作用。

五、扎線工藝水平的提高

完成一個綜合的控制任務需要十多個模塊、上百條導線。這些導線長短不一，導線的顏色有紅、黑、黃、綠、藍五種，按照電要求用導線將各個模塊連接起來，這么多的導線在連接模塊時若不加以規整是很凌亂的。俗話說心靈手巧，單片機技能訓練不僅僅是訓練學生單片機編程水平，同時，還有動手能力上的訓練，即要求學生在完成單片機的控制功能后，能夠動手把各個模塊之間的導線進行合理布局，使導線的連接符合電要求，也就是所謂的扎線。扎線的工藝，一方面給人視覺上的第一印象是否整齊美觀；另一方面便于故障排查和產品的升級換代，更重要的是使學生養成整潔整頓和規范操作的習慣，這是新時代技術工人的基本職業素養之一。

但在平時的教學指導中發現，有的學生只注重編寫程序的練習，卻輕視扎線工藝的練習，一旦動起手來扎線就亂了手腳。所以，要想讓學生練就扎線工藝的本領，首先要讓學生在思想上重視扎線；其次是掌握扎線的具體做法，即不同顏色的導線代表不同的功能，而同種功能的導線可以扎成一束，如紅色導線用做電源線，黑色導線用做地線，能用短導線連接的地方就不要用長導線連接，防止在連接兩個相距較遠的模塊時長導線不夠用，在捆扎每束導線時，要注意與模塊平行或垂直，不要出現導線交叉，影響美觀。

六、學生心理素質的訓練

單片機技能大賽要求學生在4個小時內完成任務書上的控制要求，然而任務書的內容卻多達五六張紙，學生要在最短的時間內讀懂任務書，理解題目意圖，時間緊、任務多，腦力與體力消耗強度大，可見比賽的氣氛是相當的緊張。絕大多數學生是第一次參加技能大賽，緊張是不可避免的，所以在大賽前，教師不要給學生施加壓力，要求學生以平常心對待。為了克服緊張心理，除了要有扎實的訓練功底外，更重要的是學生要有良好的心理素質，在臨考階段，做好學生的心理輔導至關重要。單片機技能大賽的試題總有一兩個技術難點，這些難點用一般常規的解題思路是突破不了的，需要學生靜下心來，仔細揣摩題目意圖，運用開創性思維，選擇最佳的解題方案，不能為追求速度或追求高分而輕易答題，應先完成容易實現的功能，保證拿到基本分值；否則，高分的功能不但沒實現還浪費掉了大量的時間，越忙越亂，易產生急躁情緒，思考力和判斷力下降，最終導致比賽發揮失常。大賽成績的評定是按每個功能的實現給分的，因此，應讓學生先把基本的功能實現，發揮出平時訓練的水平即可。

王曉娟，女，助理講師,主要研究方向為電子專業教學；吳德平，男，講師，主要研究方向為機械電子工程。

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1674-7747（2011）10-0028-03

[責任編輯 方翰青]