如何提高中職學生單片機技術的編程能力

錢珣旎

摘 要：單片機以其獨特的優越性在工業控制、智能儀表、人工智能、通信設備及家電產品的智能化等方面得到了廣泛的應用。單片機技術包括硬件和軟件部分。本文就如何提高中職生單片機技術的軟件編程能力做出以下探討。

關鍵詞：單片機；編程；中職；教學

中圖分類號：G712 文獻標識碼：B 文章編號：1002-7661（2015）08-012-02

一、中職學校《單片機技術》的教學現狀

中等職業教育主要是培養技術技能型人才，為企業提供合格的生產工人。近年，中國正從制造業大國向制造業強國跨越，不斷提高中國產業核心競爭力，迫切需要加強中等職業教育，加快培養一大批掌握熟練技能、高超技藝和具有較強創新能力的人才。

而《單片機技術》做為全國職業院校電類專業教學用書，是電子信息、電氣控制應用專業的學生必須完成的一門課程。教材主要內容有MCS-51單片機的硬件結構、指令系統、匯編語言程序設計、中斷系統、系統擴展等理論知識，并結合實例詳細地講述了單片機應用系統的設計、開發、調試流程。

在《單片機技術》的學習中，硬件知識的具備和編程技術的掌握都是不可或缺的。而編程能力更需要學生發揮自己的邏輯思維，將編程語言的編寫方法、基本思想、實際應用要求等方面進行綜合思考，開發出具有一定實用價值的單片機程序。中職生生源普遍較差，缺乏理論基礎，面對復雜、枯燥的程序設計，常常失去學習信心。因此，在教學中，如何適應學生的認知能力，提升他們的學習興趣，提高他們的編程能力，筆者做出了以下的嘗試。

二、提高單片機編程能力需進行“理實一體”教學

單一的程序語言理論教學，不僅生硬、難懂，也提不起中職生學習的興趣。應采取“理實一體”的教學方式，“理論”能第一時間生動的反應在“實驗”現象上。激發學生的學習興趣，并對單片機編程有一個感官上的認識，促進學生學習編程語言，并自主進行編程。它并不是單純的把課程分成：理論課和實驗課。而是要求教師一邊演示，一邊講解理論要點及啟發學生獨立思考并編寫一些程序，再由實驗驗證的過程。最后，通過實驗結果不斷修改和改進自己的程序，達到提高單片機編程能力的目的。

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

講解“定時器/計數器”和“中斷系統”這部分知識時，沒有實驗的輔助更是行不通的。例如：學生在傳統教學中，很難理解采用中斷方式實現定時器應用的程序執行順序和過程。就可以利用“理實一體”教學。先講解定時器T0的結構和工作原理，編寫一個利用T0的中斷系統實現循環點亮八個時間間隔為100ms的發光二極管的程序，來讓學生進行調試。學生采用單步和斷點調試等方法一步步分析程序的執行過程和相應的變換。由于學生對程序的每一步執行都有了感性的認識和體驗，對這部分知識的理解和掌握就更加深刻和牢固。

三、提高單片機編程能力需與案例分析相結合

所有的學習都是從模仿開始。學生自主編寫單片機程序，必須要借鑒一些案例中的成功經驗。所以，分析一些成功案例的程序，對學生了解每一步編程的過程和意圖有很大的幫助，有助于學生提高編程能力。

當然，案例的選擇應該具有典型性、漸進性及實用性。典型的程序案例應用范圍廣，可降低學生在自主編寫程序時的難度。案例的難度逐漸加深，符合學生學習的認知規律。案例的實用性有利于學生將單片機技術應用于實際，解決實際問題。

例如：當講解外部中斷時，可先列舉一個案例程序進行分析：當外部按鍵每按1下，P1的小燈左移點亮。程序如下（附分析要點）：

再引導學生完成一個樓道開關設計，該開關在按鈕按下一次后，燈亮3分鐘后自動熄滅。教師可以分析本次設計要求，即為：當外部按鍵每按1下，P1.0的小燈亮180s。學生可在教師的幫助下自行設計程序。程序如下：

最后布置與本節課所學知識相關的編程作業：當外部（P3.3）按鍵每按1下，P1.0的小燈閃3次。

通過循序漸進的典型案例分析，讓學生從模仿教師編寫程序過渡到自主設計程序，最后能獨立（或與他人合作）完成一個實用程序的設計，切實的提高學生單片機編程能力。

四、提高單片機編程能力需貫徹項目教學

項目教學法是將一個相對獨立的項目，交由學生自己處理，信息的處理、方案的設計、項目的實施及最終的評價，盡量全部交由學生負責，學生通過項目的進行，了解并把握整個過程及每一環節中的基本要求。《單片機技術》是一門講究應用性和技能操作的課程，特別適宜采用項目形式來組織教學。將項目教學法引入到單片機的教學活動，并將其貫穿于理論教學、實驗教學的整個教學過程后，學生通過項目的完成，不僅有效的提高了單片機編程能力，也訓練了單片機知識的整體應用能力。從教學效果來看，大部分學生能掌握和基本掌握單片機編程技術。能進行系統設計、調試的學生人數比例明顯增加，有一部分學生已初步具備了單片機應用系統的設計能力。

該方法的主要教學階段是：1、教師選擇一個典型的單片機應用系統為項目任務2、教師引導學生以單片機應用系統的工程開發方法和開發工具作為實驗教學手段，合理設計實驗項目與實驗內容。3、學生完成整個實際系統的設計過程，并進行系統調試。4、學生進行成果展示，與教師一起對項目成果進行檢查評估。

要取得期望的教學效果，項目任務的選擇、實驗項目與實驗內容的設置皆具有重要的作用。以“基于單片機的電子鐘”項目任務為例。

教學階段 教師行為

提出項目任務內容 分析電子鐘的各項功能要求和實現途徑。

分階段完成準備性實驗 引導學生完成分支程序設計、碼制轉換程序設計、定時器應用程序設計、基本輸入/輸出口程序設計、顯示程序設計、鍵盤與接口程序設計等。

模塊組合，整體調試 教師指導學生將上述調試完成的功能子程序，以及示例提供的功能程序模塊組合，寫出完整程序并在單片機開發系統上進行整體調試。

學生自我評價，教師總結 教師組織成果展示、檢查評比和效果評價。

總之，教師要從培養學生編程思維的角度出發，認真組織教學，減少學生編程過程中遇到的困難，提高軟件編程能力和鞏固硬件部分知識，研究學生學習特點，培養學生良好的學習習慣，化繁為簡，循序漸進，拓寬學生學習思路，不斷提高學生編寫程序的熟練性與處理問題的靈活性，最終使學生將所學知識融會貫通。

參考文獻：

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