如何提高中职学生单片机技术的编程能力

摘 要：单片机以其独特的优越性在工业控制、智能仪表、人工智能、通信设备及家电产品的智能化等方面得到了广泛的应用。单片机技术包括硬件和软件部分。本文就如何提高中职生单片机技术的软件编程能力做出以下探讨。

关键词：单片机；编程；中职；教学

一、中职学校《单片机技术》的教学现状

中等职业教育主要是培养技术技能型人才，为企业提供合格的生产工人。近年，中国正从制造业大国向制造业强国跨越，不断提高中国产业核心竞争力，迫切需要加强中等职业教育，加快培养一大批掌握熟练技能、高超技艺和具有较强创新能力的人才。

而《单片机技术》做为全国职业院校电类专业教学用书，是电子信息、电气控制应用专业的学生必须完成的一门课程。教材主要内容有MCS-51单片机的硬件结构、指令系统、汇编语言程序设计、中断系统、系统扩展等理论知识，并结合实例详细地讲述了单片机应用系统的设计、开发、调试流程。

在《单片机技术》的学习中，硬件知识的具备和编程技术的掌握都是不可或缺的。而编程能力更需要学生发挥自己的逻辑思维，将编程语言的编写方法、基本思想、实际应用要求等方面进行综合思考，开发出具有一定实用价值的单片机程序。中职生生源普遍较差，缺乏理论基础，面对复杂、枯燥的程序设计，常常失去学习信心。因此，在教学中，如何适应学生的认知能力，提升他们的学习兴趣，提高他们的编程能力，笔者做出了以下的尝试。

二、提高单片机编程能力需进行“理实一体”教学

单一的程序语言理论教学，不仅生硬、难懂，也提不起中职生学习的兴趣。应采取“理实一体”的教学方式，“理论”能第一时间生动的反应在“实验”现象上。激发学生的学习兴趣，并对单片机编程有一个感官上的认识，促进学生学习编程语言，并自主进行编程。它并不是单纯的把课程分成：理论课和实验课。而是要求教师一边演示，一边讲解理论要点及启发学生独立思考并编写一些程序，再由实验验证的过程。最后，通过实验结果不断修改和改进自己的程序，达到提高单片机编程能力的目的。

例如：利用数字I/O口控制发光二极管的亮暗（使用按钮输入信号，发光二极管显示输出电平，在按下某个按钮后，某发光二极管发亮），不仅可以直观的观察到自己所编程序的执行结果，还加深了对数字电路中组合逻辑功能的理解，巩固了单片机引脚的数字I/O功能的知识，并可以引申出一些重要的编程思想：必须设置很多寄存器对引脚进行初始化处理，才能使引脚具备有数字输入和输出功能。每使用单片机的一个功能，就要对控制该功能的寄存器进行设置。以上都是单片机编程的特点，所有的单片机都是一样的。

讲解“定时器/计数器”和“中断系统”这部分知识时，没有实验的辅助更是行不通的。例如：学生在传统教学中，很难理解采用中断方式实现定时器应用的程序执行顺序和过程。就可以利用“理实一体”教学。先讲解定时器T0的结构和工作原理，编写一个利用T0的中断系统实现循环点亮八个时间间隔为100ms的发光二极管的程序，来让学生进行调试。学生采用单步和断点调试等方法一步步分析程序的执行过程和相应的变换。由于学生对程序的每一步执行都有了感性的认识和体验，对这部分知识的理解和掌握就更加深刻和牢固。

三、提高单片机编程能力需与案例分析相结合

所有的学习都是从模仿开始。学生自主编写单片机程序，必须要借鉴一些案例中的成功经验。所以，分析一些成功案例的程序，对学生了解每一步编程的过程和意图有很大的帮助，有助于学生提高编程能力。

当然，案例的选择应该具有典型性、渐进性及实用性。典型的程序案例应用范围广，可降低学生在自主编写程序时的难度。案例的难度逐渐加深，符合学生学习的认知规律。案例的实用性有利于学生将单片机技术应用于实际，解决实际问题。

例如：当讲解外部中断时，可先列举一个案例程序进行分析：当外部按键每按1下，P1的小灯左移点亮。程序如下（附分析要点）：

再引导学生完成一个楼道开关设计，该开关在按钮按下一次后，灯亮3分钟后自动熄灭。教师可以分析本次设计要求，即为：当外部按键每按1下，P1.0的小灯亮180s。学生可在教师的帮助下自行设计程序。程序如下：

最后布置与本节课所学知识相关的编程作业：当外部（P3.3）按键每按1下，P1.0的小灯闪3次。

通过循序渐进的典型案例分析，让学生从模仿教师编写程序过渡到自主设计程序，最后能独立（或与他人合作）完成一个实用程序的设计，切实的提高学生单片机编程能力。

四、提高单片机编程能力需贯彻项目教学

项目教学法是将一个相对独立的项目，交由学生自己处理，信息的处理、方案的设计、项目的实施及最终的评价，尽量全部交由学生负责，学生通过项目的进行，了解并把握整个过程及每一环节中的基本要求。《单片机技术》是一门讲究应用性和技能操作的课程，特别适宜采用项目形式来组织教学。将项目教学法引入到单片机的教学活动，并将其贯穿于理论教学、实验教学的整个教学过程后，学生通过项目的完成，不仅有效的提高了单片机编程能力，也训练了单片机知识的整体应用能力。从教学效果来看，大部分学生能掌握和基本掌握单片机编程技术。能进行系统设计、调试的学生人数比例明显增加，有一部分学生已初步具备了单片机应用系统的设计能力。

要取得期望的教学效果，项目任务的选择、实验项目与实验内容的设置皆具有重要的作用。以“基于单片机的电子钟”项目任务为例。

教学阶段 教师行为

提出项目任务内容 分析电子钟的各项功能要求和实现途径。

分阶段完成准备性实验 引导学生完成分支程序设计、码制转换程序设计、定时器应用程序设计、基本输入/输出口程序设计、显示程序设计、键盘与接口程序设计等。

模块组合，整体调试 教师指导学生将上述调试完成的功能子程序，以及示例提供的功能程序模块组合，写出完整程序并在单片机开发系统上进行整体调试。

学生自我评价，教师总结 教师组织成果展示、检查评比和效果评价。

总之，教师要从培养学生编程思维的角度出发，认真组织教学，减少学生编程过程中遇到的困难，提高软件编程能力和巩固硬件部分知识，研究学生学习特点，培养学生良好的学习习惯，化繁为简，循序渐进，拓宽学生学习思路，不断提高学生编写程序的熟练性与处理问题的灵活性，最终使学生将所学知识融会贯通。

参考文献：

[3] 于 蓉 《单片机课程一体化教学改革与学生职业综合能力的培养》职业与教育2008.2