中职学生单片机操作技能训练方法探析

王晓娟，吴德平

（江苏省徐州机电工程高等职业学校，江苏徐州221011）

中职学生单片机操作技能训练方法探析

王晓娟，吴德平

（江苏省徐州机电工程高等职业学校，江苏徐州221011）

随着科学技术的发展，现代电子信息行业中需要大量的专业技术工人。为了促使职校生尽快掌握单片机等电子方面的技术，主要通过建立单机片实验室、采用项目教学、进行模块化练习、培养编程技能、提高扎线工艺水平，训练学生心理素质等技能训练的方法，取得了很好的效果。

中职学生；单片机；技能训练；技能大赛

单片机应用广泛，在家用电器、工业自动控制、智能仪表、航空航天及通信技术等领域，都要用到单片机等进行控制，可以说，对于中职学生来说，学好单片机尤为重要。单片机这门课程越来越受到各个职业学校的重视，目前在职业学校流行这么一句话“学好单片机，走到任何企业都不怕”。为了促进职业学校单片机的教学及单片机技能的训练和培养，提高学生学习单片机的兴趣与信心，相关的单片机技能大赛也应运而生。为此，我们采取了以下做法。

一、建立单片机实验室

单片机的理论教学与实践教学同样重要，单片机的实践教学是整个单片机教学体系中的重要组成部分，单片机实践教学的前提和基础是建立单片机实验室。单片机实验室是提高单片机教学效果的一个重要场所，也是学生实际操作训练的极好平台。通过实验，不但使学生快速提高对单片机的认识，还可以使学生熟练掌握单片机操作技能，提高学生的编程水平，培养其动手操作能力。单片机实验是供电子、电气、机电等专业使用的专业基础实验室，为满足学生实习及训练的效果，实验室配备了高配置微型计算机25台、亚龙公司生产的单片机控制装置安装与调试设备25台、示波器25台、万用表25个。

二、采用项目教学法

项目教学法是行为引导型教学方法中的一种，是师生通过共同实施一个完整的项目工作而进行的教学活动。常规的单片机教学程序，往往是按讲解单片机的硬件结构、指令代码、软件编程、单片机系统的扩展、各种外围器件的应用、实例分析的顺序进行教学，学生基础知识不是很扎实的话，学习起来会有一定的困难，对所学的知识难以掌握与应用，容易使学生产生畏难情绪，更不易激发起学生对单片机学习的兴趣。在单片机教学中，采用项目教学法，打破原有知识单元间的界限，即不分一般教材中硬件结构、指令、编程的先后顺序，将各部分教学内容分解成一个个知识点，按由易到难、由浅入深的原则，将不同知识点，加以组合，完成某一控制功能。例如，让学生掌握单片机入门的一个例子——用单片机控制一个LED灯闪烁，教师可在单片机实验设备上，边演示边向学生讲解单片机输入输出口（IO口）的功能及作用，教师先将单片机的一个P口，如P1.0口接入一个LED灯，然后写出控制程序：

运行此程序后LED灯闪烁，即通过单片机的一位输入输出口控制一个LED灯的亮与灭，LED的发光与熄灭时间是通过写的延时程序来控制。学生看到这个效果会感到很好奇，会问LED灯为什么会闪烁，由于中职学生的年龄一般都在十六、七岁，这个年龄段学生容易产生好奇心，一旦产生好奇心，再加上老师的正确指导，学生就会对所学的内容感兴趣，这样，大大提高了学生学习的主动性。通过教师的上机调试、运行、验证，学生直观的观测结果和感性认识有助于学生掌握知识，然后教师再从单片机的硬件结构、控制程序等内容进行教学。

三、模块化练习

单片机训练使用的设备是亚龙公司生产的单片机控制装置安装与调试设备，它由显示、矩阵按键、钮子开关、AD模数转换、交直流电机、步进电机、继电器、金属传感器、温度传感器、光耦等十多个模块组成。每个模块都有其各自的功能、特点以及技术难点，单独使用某个模块比较简单，但要想完成综合的控制任务，必须要深入剖析各个模块的功能，需要亲自动手在实际练习中发现问题，仔细思考找出解决方案，从细节入手不断积累技能。只有熟练掌握了每个模块，才能把各个模块综合到一起完成教学的任务要求。这就要从基础做起，使学生了解每个模块的硬件结构、理解每个模块的原理图，学生在平时练习调试程序时若出现了问题，必须能够用万用表排查每个模块的好坏，判断出到底是模块的故障还是程序上的错误，以便成功调试程序。如果程序、接线都正确，但无输出，则先排查模块是否坏了，若没坏，就重新换导线，很可能是由于导线长时间的接插导致接头接触不良引起的。接下来就是熟练掌握每个模块的程序，完成单个模块的功能，因为再复杂的功能都是由各个模块组合实现的。比如显示模块中的LED灯，在编写控制程序之前，可先从硬件上判断出它的控制信号是低电平还是高电平，方法是用导线把一个LED灯直接接到电源地上，若亮则是用低电平控制，否则，是用高电平控制。

四、编程技能的培养

（一）看懂硬件电路图

在编写程序前，首先要弄清楚各个模块的电路原理图，即模块的硬件结构。通过对电路原理分析可以知道某个模块需要几个IO口（输入输出口）进行控制，每个IO口起到什么样的控制作用，如在数码管的硬件电路上，用P0.7~P0.0口接数码管的数据口，P2.6口接数码管的CS1作为段选，P2.7口接数码管的CS2作为位选，P3.6口接数码管的WR作为写入使能。

（二）掌握编程语言

单片机的编程语言主要是汇编语言和C语言，C语言属于高级语言，汇编语言属于低级语言，用汇编语言写程序必须要有厚实的基础。随着单片机开发技术的不断发展，目前已有越来越多的人从普遍使用汇编语言到逐渐使用高级语言进行开发，其中以C语言为主，而且市场上几种常见的单片机均有C语言开发环境。所以C语言比汇编语言使用广泛，然而学生学习哪种编程语言，主要还得结合指导教师的实际情况，要看指导教师比较擅长哪种语言。

在实际教学中，首先要充分考虑到学生原有的知识，指导学生编程要遵循合理的步骤，下面以学生掌握一个动态数码管的程序为例：第一步，向学生介绍清楚LED数码管显示电路的原理；第二步，在学生完全理解硬件电路的基础上，再进行动态数码管程序流程图的介绍；第三步，向学生讲解动态数码管的C语言程序，并要求学生上机写程序以加强记忆。其次，所有主程序都是每个模块化程序的综合，因此，不管是用C语言还是用汇编语言，练习编写程序时都要循序渐进，不能急于求成，应从简单程序入手，熟悉编程语言的基本功能，掌握编写程序的框架结构。最后，除了让学生完成平时的练习外，还可以给学生推荐一些有关单片机编程方面的书籍，通过读懂书上的程序可以丰富编程方法、提高编程技巧，这样有利于学生打开编程的思路。另外，在熟练掌握某一种编程语言后，还应熟悉开发环境，因为对开发环境使用的熟练程度，会直接影响程序调试的成功率。

（三）阶段性模拟大赛考试

按江苏省单片机技能大赛的考试要求，学生要在四个小时内完成指定的控制任务，包括选择模块、编写程序、调试程序、扎线和画电气接线图。为了使学生更好地适应大赛，必须加强学生的实战经验，使学生训练有素、提高应试能力。所以，在学生平时的训练过程中，应每隔两三个星期进行一次模拟考试，教师要找相关的模拟试题让学生在规定的时间内完成，要求学生把每次模拟测试都当做正式大赛对待，严格遵守大赛程序。在考试过程中，教师要认真观察每个学生的时间分配情况，记录学生在一定的时间段里做完了什么，还有哪些功能没来得及实现，时间安排是否合理，比如审题时间不能超过半个小时，否则，就严重影响后面的编程时间，在功能实现后，还要留有足够的时间来完成扎线。在每次模拟考试结束后，教师要按照评分标准客观评价考试结果，对学生暴露出的问题要及时给予指导和纠正，还要让学生写考试小结，分析自己在考试中存在的不足和以后要改进的问题，总结考试经验与实际调试经验，这些经验只有在通过反复的模拟考试过程中才能获得，这对学生技能水平的提高具有很大的促进作用。

五、扎线工艺水平的提高

完成一个综合的控制任务需要十多个模块、上百条导线。这些导线长短不一，导线的颜色有红、黑、黄、绿、蓝五种，按照电要求用导线将各个模块连接起来，这么多的导线在连接模块时若不加以规整是很凌乱的。俗话说心灵手巧，单片机技能训练不仅仅是训练学生单片机编程水平，同时，还有动手能力上的训练，即要求学生在完成单片机的控制功能后，能够动手把各个模块之间的导线进行合理布局，使导线的连接符合电要求，也就是所谓的扎线。扎线的工艺，一方面给人视觉上的第一印象是否整齐美观；另一方面便于故障排查和产品的升级换代，更重要的是使学生养成整洁整顿和规范操作的习惯，这是新时代技术工人的基本职业素养之一。

但在平时的教学指导中发现，有的学生只注重编写程序的练习，却轻视扎线工艺的练习，一旦动起手来扎线就乱了手脚。所以，要想让学生练就扎线工艺的本领，首先要让学生在思想上重视扎线；其次是掌握扎线的具体做法，即不同颜色的导线代表不同的功能，而同种功能的导线可以扎成一束，如红色导线用做电源线，黑色导线用做地线，能用短导线连接的地方就不要用长导线连接，防止在连接两个相距较远的模块时长导线不够用，在捆扎每束导线时，要注意与模块平行或垂直，不要出现导线交叉，影响美观。

六、学生心理素质的训练

单片机技能大赛要求学生在4个小时内完成任务书上的控制要求，然而任务书的内容却多达五六张纸，学生要在最短的时间内读懂任务书，理解题目意图，时间紧、任务多，脑力与体力消耗强度大，可见比赛的气氛是相当的紧张。绝大多数学生是第一次参加技能大赛，紧张是不可避免的，所以在大赛前，教师不要给学生施加压力，要求学生以平常心对待。为了克服紧张心理，除了要有扎实的训练功底外，更重要的是学生要有良好的心理素质，在临考阶段，做好学生的心理辅导至关重要。单片机技能大赛的试题总有一两个技术难点，这些难点用一般常规的解题思路是突破不了的，需要学生静下心来，仔细揣摩题目意图，运用开创性思维，选择最佳的解题方案，不能为追求速度或追求高分而轻易答题，应先完成容易实现的功能，保证拿到基本分值；否则，高分的功能不但没实现还浪费掉了大量的时间，越忙越乱，易产生急躁情绪，思考力和判断力下降，最终导致比赛发挥失常。大赛成绩的评定是按每个功能的实现给分的，因此，应让学生先把基本的功能实现，发挥出平时训练的水平即可。

王晓娟，女，助理讲师,主要研究方向为电子专业教学；吴德平，男，讲师，主要研究方向为机械电子工程。

G712

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1674-7747（2011）10-0028-03

[责任编辑 方翰青]