中職學(xué)生單片機(jī)操作技能訓(xùn)練方法探析

王曉娟，吳德平

（江蘇省徐州機(jī)電工程高等職業(yè)學(xué)校，江蘇徐州221011）

中職學(xué)生單片機(jī)操作技能訓(xùn)練方法探析

王曉娟，吳德平

（江蘇省徐州機(jī)電工程高等職業(yè)學(xué)校，江蘇徐州221011）

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代電子信息行業(yè)中需要大量的專業(yè)技術(shù)工人。為了促使職校生盡快掌握單片機(jī)等電子方面的技術(shù)，主要通過建立單機(jī)片實(shí)驗(yàn)室、采用項(xiàng)目教學(xué)、進(jìn)行模塊化練習(xí)、培養(yǎng)編程技能、提高扎線工藝水平，訓(xùn)練學(xué)生心理素質(zhì)等技能訓(xùn)練的方法，取得了很好的效果。

中職學(xué)生；單片機(jī)；技能訓(xùn)練；技能大賽

單片機(jī)應(yīng)用廣泛，在家用電器、工業(yè)自動(dòng)控制、智能儀表、航空航天及通信技術(shù)等領(lǐng)域，都要用到單片機(jī)等進(jìn)行控制，可以說，對(duì)于中職學(xué)生來說，學(xué)好單片機(jī)尤為重要。單片機(jī)這門課程越來越受到各個(gè)職業(yè)學(xué)校的重視，目前在職業(yè)學(xué)校流行這么一句話“學(xué)好單片機(jī)，走到任何企業(yè)都不怕”。為了促進(jìn)職業(yè)學(xué)校單片機(jī)的教學(xué)及單片機(jī)技能的訓(xùn)練和培養(yǎng)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)的興趣與信心，相關(guān)的單片機(jī)技能大賽也應(yīng)運(yùn)而生。為此，我們采取了以下做法。

一、建立單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室

單片機(jī)的理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)同樣重要，單片機(jī)的實(shí)踐教學(xué)是整個(gè)單片機(jī)教學(xué)體系中的重要組成部分，單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)的前提和基礎(chǔ)是建立單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室。單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室是提高單片機(jī)教學(xué)效果的一個(gè)重要場所，也是學(xué)生實(shí)際操作訓(xùn)練的極好平臺(tái)。通過實(shí)驗(yàn)，不但使學(xué)生快速提高對(duì)單片機(jī)的認(rèn)識(shí)，還可以使學(xué)生熟練掌握單片機(jī)操作技能，提高學(xué)生的編程水平，培養(yǎng)其動(dòng)手操作能力。單片機(jī)實(shí)驗(yàn)是供電子、電氣、機(jī)電等專業(yè)使用的專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室，為滿足學(xué)生實(shí)習(xí)及訓(xùn)練的效果，實(shí)驗(yàn)室配備了高配置微型計(jì)算機(jī)25臺(tái)、亞龍公司生產(chǎn)的單片機(jī)控制裝置安裝與調(diào)試設(shè)備25臺(tái)、示波器25臺(tái)、萬用表25個(gè)。

二、采用項(xiàng)目教學(xué)法

項(xiàng)目教學(xué)法是行為引導(dǎo)型教學(xué)方法中的一種，是師生通過共同實(shí)施一個(gè)完整的項(xiàng)目工作而進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)。常規(guī)的單片機(jī)教學(xué)程序，往往是按講解單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)、指令代碼、軟件編程、單片機(jī)系統(tǒng)的擴(kuò)展、各種外圍器件的應(yīng)用、實(shí)例分析的順序進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)不是很扎實(shí)的話，學(xué)習(xí)起來會(huì)有一定的困難，對(duì)所學(xué)的知識(shí)難以掌握與應(yīng)用，容易使學(xué)生產(chǎn)生畏難情緒，更不易激發(fā)起學(xué)生對(duì)單片機(jī)學(xué)習(xí)的興趣。在單片機(jī)教學(xué)中，采用項(xiàng)目教學(xué)法，打破原有知識(shí)單元間的界限，即不分一般教材中硬件結(jié)構(gòu)、指令、編程的先后順序，將各部分教學(xué)內(nèi)容分解成一個(gè)個(gè)知識(shí)點(diǎn)，按由易到難、由淺入深的原則，將不同知識(shí)點(diǎn)，加以組合，完成某一控制功能。例如，讓學(xué)生掌握單片機(jī)入門的一個(gè)例子——用單片機(jī)控制一個(gè)LED燈閃爍，教師可在單片機(jī)實(shí)驗(yàn)設(shè)備上，邊演示邊向?qū)W生講解單片機(jī)輸入輸出口（IO口）的功能及作用，教師先將單片機(jī)的一個(gè)P口，如P1.0口接入一個(gè)LED燈，然后寫出控制程序：

運(yùn)行此程序后LED燈閃爍，即通過單片機(jī)的一位輸入輸出口控制一個(gè)LED燈的亮與滅，LED的發(fā)光與熄滅時(shí)間是通過寫的延時(shí)程序來控制。學(xué)生看到這個(gè)效果會(huì)感到很好奇，會(huì)問LED燈為什么會(huì)閃爍，由于中職學(xué)生的年齡一般都在十六、七歲，這個(gè)年齡段學(xué)生容易產(chǎn)生好奇心，一旦產(chǎn)生好奇心，再加上老師的正確指導(dǎo)，學(xué)生就會(huì)對(duì)所學(xué)的內(nèi)容感興趣，這樣，大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。通過教師的上機(jī)調(diào)試、運(yùn)行、驗(yàn)證，學(xué)生直觀的觀測結(jié)果和感性認(rèn)識(shí)有助于學(xué)生掌握知識(shí)，然后教師再從單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)、控制程序等內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)。

三、模塊化練習(xí)

單片機(jī)訓(xùn)練使用的設(shè)備是亞龍公司生產(chǎn)的單片機(jī)控制裝置安裝與調(diào)試設(shè)備，它由顯示、矩陣按鍵、鈕子開關(guān)、AD模數(shù)轉(zhuǎn)換、交直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、繼電器、金屬傳感器、溫度傳感器、光耦等十多個(gè)模塊組成。每個(gè)模塊都有其各自的功能、特點(diǎn)以及技術(shù)難點(diǎn)，單獨(dú)使用某個(gè)模塊比較簡單，但要想完成綜合的控制任務(wù)，必須要深入剖析各個(gè)模塊的功能，需要親自動(dòng)手在實(shí)際練習(xí)中發(fā)現(xiàn)問題，仔細(xì)思考找出解決方案，從細(xì)節(jié)入手不斷積累技能。只有熟練掌握了每個(gè)模塊，才能把各個(gè)模塊綜合到一起完成教學(xué)的任務(wù)要求。這就要從基礎(chǔ)做起，使學(xué)生了解每個(gè)模塊的硬件結(jié)構(gòu)、理解每個(gè)模塊的原理圖，學(xué)生在平時(shí)練習(xí)調(diào)試程序時(shí)若出現(xiàn)了問題，必須能夠用萬用表排查每個(gè)模塊的好壞，判斷出到底是模塊的故障還是程序上的錯(cuò)誤，以便成功調(diào)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?lián)Q導(dǎo)線，很可能是由于導(dǎo)線長時(shí)間的接插導(dǎo)致接頭接觸不良引起的。接下來就是熟練掌握每個(gè)模塊的程序，完成單個(gè)模塊的功能，因?yàn)樵購?fù)雜的功能都是由各個(gè)模塊組合實(shí)現(xiàn)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(hào)是低電平還是高電平，方法是用導(dǎo)線把一個(gè)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(yǎng)

（一）看懂硬件電路圖

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

（二）掌握編程語言

單片機(jī)的編程語言主要是匯編語言和C語言，C語言屬于高級(jí)語言，匯編語言屬于低級(jí)語言，用匯編語言寫程序必須要有厚實(shí)的基礎(chǔ)。隨著單片機(jī)開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)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(jí)語言進(jìn)行開發(fā)，其中以C語言為主，而且市場上幾種常見的單片機(jī)均有C語言開發(fā)環(huán)境。所以C語言比匯編語言使用廣泛，然而學(xué)生學(xué)習(xí)哪種編程語言，主要還得結(jié)合指導(dǎo)教師的實(shí)際情況，要看指導(dǎo)教師比較擅長哪種語言。

在實(shí)際教學(xué)中，首先要充分考慮到學(xué)生原有的知識(shí)，指導(dǎo)學(xué)生編程要遵循合理的步驟，下面以學(xué)生掌握一個(gè)動(dòng)態(tài)數(shù)碼管的程序?yàn)槔旱谝徊?，向?qū)W生介紹清楚LED數(shù)碼管顯示電路的原理；第二步，在學(xué)生完全理解硬件電路的基礎(chǔ)上，再進(jìn)行動(dòng)態(tài)數(shù)碼管程序流程圖的介紹；第三步，向?qū)W生講解動(dòng)態(tài)數(shù)碼管的C語言程序，并要求學(xué)生上機(jī)寫程序以加強(qiáng)記憶。其次，所有主程序都是每個(gè)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(xí)編寫程序時(shí)都要循序漸進(jìn)，不能急于求成，應(yīng)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(jié)構(gòu)。最后，除了讓學(xué)生完成平時(shí)的練習(xí)外，還可以給學(xué)生推薦一些有關(guān)單片機(jī)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(xué)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(yīng)熟悉開發(fā)環(huán)境，因?yàn)閷?duì)開發(fā)環(huán)境使用的熟練程度，會(huì)直接影響程序調(diào)試的成功率。

（三）階段性模擬大賽考試

按江蘇省單片機(jī)技能大賽的考試要求，學(xué)生要在四個(gè)小時(shí)內(nèi)完成指定的控制任務(wù)，包括選擇模塊、編寫程序、調(diào)試程序、扎線和畫電氣接線圖。為了使學(xué)生更好地適應(yīng)大賽，必須加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，使學(xué)生訓(xùn)練有素、提高應(yīng)試能力。所以，在學(xué)生平時(shí)的訓(xùn)練過程中，應(yīng)每隔兩三個(gè)星期進(jìn)行一次模擬考試，教師要找相關(guān)的模擬試題讓學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成，要求學(xué)生把每次模擬測試都當(dāng)做正式大賽對(duì)待，嚴(yán)格遵守大賽程序。在考試過程中，教師要認(rèn)真觀察每個(gè)學(xué)生的時(shí)間分配情況，記錄學(xué)生在一定的時(shí)間段里做完了什么，還有哪些功能沒來得及實(shí)現(xiàn)，時(shí)間安排是否合理，比如審題時(shí)間不能超過半個(gè)小時(shí)，否則，就嚴(yán)重影響后面的編程時(shí)間，在功能實(shí)現(xiàn)后，還要留有足夠的時(shí)間來完成扎線。在每次模擬考試結(jié)束后，教師要按照評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)客觀評(píng)價(jià)考試結(jié)果，對(duì)學(xué)生暴露出的問題要及時(shí)給予指導(dǎo)和糾正，還要讓學(xué)生寫考試小結(jié)，分析自己在考試中存在的不足和以后要改進(jìn)的問題，總結(jié)考試經(jīng)驗(yàn)與實(shí)際調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，這些經(jīng)驗(yàn)只有在通過反復(fù)的模擬考試過程中才能獲得，這對(duì)學(xué)生技能水平的提高具有很大的促進(jìn)作用。

五、扎線工藝水平的提高

完成一個(gè)綜合的控制任務(wù)需要十多個(gè)模塊、上百條導(dǎo)線。這些導(dǎo)線長短不一，導(dǎo)線的顏色有紅、黑、黃、綠、藍(lán)五種，按照電要求用導(dǎo)線將各個(gè)模塊連接起來，這么多的導(dǎo)線在連接模塊時(shí)若不加以規(guī)整是很凌亂的。俗話說心靈手巧，單片機(jī)技能訓(xùn)練不僅僅是訓(xùn)練學(xué)生單片機(jī)編程水平，同時(shí)，還有動(dòng)手能力上的訓(xùn)練，即要求學(xué)生在完成單片機(jī)的控制功能后，能夠動(dòng)手把各個(gè)模塊之間的導(dǎo)線進(jìn)行合理布局，使導(dǎo)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(chǎn)品的升級(jí)換代，更重要的是使學(xué)生養(yǎng)成整潔整頓和規(guī)范操作的習(xí)慣，這是新時(shí)代技術(shù)工人的基本職業(yè)素養(yǎng)之一。

但在平時(shí)的教學(xué)指導(dǎo)中發(fā)現(xiàn)，有的學(xué)生只注重編寫程序的練習(xí)，卻輕視扎線工藝的練習(xí)，一旦動(dòng)起手來扎線就亂了手腳。所以，要想讓學(xué)生練就扎線工藝的本領(lǐng)，首先要讓學(xué)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(dǎo)線代表不同的功能，而同種功能的導(dǎo)線可以扎成一束，如紅色導(dǎo)線用做電源線，黑色導(dǎo)線用做地線，能用短導(dǎo)線連接的地方就不要用長導(dǎo)線連接，防止在連接兩個(gè)相距較遠(yuǎn)的模塊時(shí)長導(dǎo)線不夠用，在捆扎每束導(dǎo)線時(shí)，要注意與模塊平行或垂直，不要出現(xiàn)導(dǎo)線交叉，影響美觀。

六、學(xué)生心理素質(zhì)的訓(xùn)練

單片機(jī)技能大賽要求學(xué)生在4個(gè)小時(shí)內(nèi)完成任務(wù)書上的控制要求，然而任務(wù)書的內(nèi)容卻多達(dá)五六張紙，學(xué)生要在最短的時(shí)間內(nèi)讀懂任務(wù)書，理解題目意圖，時(shí)間緊、任務(wù)多，腦力與體力消耗強(qiáng)度大，可見比賽的氣氛是相當(dāng)?shù)木o張。絕大多數(shù)學(xué)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(xué)生施加壓力，要求學(xué)生以平常心對(duì)待。為了克服緊張心理，除了要有扎實(shí)的訓(xùn)練功底外，更重要的是學(xué)生要有良好的心理素質(zhì)，在臨考階段，做好學(xué)生的心理輔導(dǎo)至關(guān)重要。單片機(jī)技能大賽的試題總有一兩個(gè)技術(shù)難點(diǎn)，這些難點(diǎn)用一般常規(guī)的解題思路是突破不了的，需要學(xué)生靜下心來，仔細(xì)揣摩題目意圖，運(yùn)用開創(chuàng)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(yīng)先完成容易實(shí)現(xiàn)的功能，保證拿到基本分值；否則，高分的功能不但沒實(shí)現(xiàn)還浪費(fèi)掉了大量的時(shí)間，越忙越亂，易產(chǎn)生急躁情緒，思考力和判斷力下降，最終導(dǎo)致比賽發(fā)揮失常。大賽成績的評(píng)定是按每個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)給分的，因此，應(yīng)讓學(xué)生先把基本的功能實(shí)現(xiàn)，發(fā)揮出平時(shí)訓(xùn)練的水平即可。

王曉娟，女，助理講師,主要研究方向?yàn)殡娮訉I(yè)教學(xué)；吳德平，男，講師，主要研究方向?yàn)闄C(jī)械電子工程。

G712

A

1674-7747（2011）10-0028-03

[責(zé)任編輯 方翰青]