基于C语言的单片机应用技术教学策略研究
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作者:范晓娟
[摘 要] 随着社会经济的快速发展，职业学校学生的价值定位正在逐渐发生转变。职业教育要不断提高自身教育教学质量，才能培育出更多高素质、高技能的复合型技术人才，去提升职业学校学生的就业质量、服务区域经济。C语言是单片机开发的主流语言。基于C语言的单片机应用技术是电子和电气专业必修的重要应用技术课程。主要针对在高职学生中开展单片机教学时产生的问题进行教法探究改进，从而促进单片机应用技术课程的有效教学，提升学生的单片机应用开发能力。
[关 键 词] C语言;单片机技术;教学方法;数字化资源
[中图分类号] F224-39 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2019）24-0118-02
一、基于C语言的单片机应用技术优势
单片机应用技术是电子应用技术专业的一门核心课程，具有较强的实践性和较广泛的应用性。而C语言作为世界上最流行、使用最广泛的高级程序设计语言之一，也是电子和电气专业学生应该学习的一门计算机语言，目前用C语言来实现程序编写依然是许多电子企业在进行单片机项目开发时首选的一种编程方式。
我校选用的《单片机应用技术（C语言版）》是一本较注重职业技能训练的教材，它以项目任务引导教学，知识内容十分强大且贴近工作岗位要求，既突出重点，又十分实用，始终围绕单片机应用为主线，将相关的C语言知识融合在单片机任务中，具有较强的实用性、可操作性和趣味性，学生能在技能训练中逐渐掌握编程方法，提高基于C语言的单片机技术应用能力，有助于今后在岗位上进一步拓展专业知识和提升技术能力。
二、基于C语言的单片机应用技术的教学开展现状
（一）职业院校学生自身因素的影响
据调查，电子电气专业学生对单片机及C语言技术的学习是较为感兴趣的，但很多学生在入职业院校学习以后一再自我放纵，自律能力大大降低，养成了很多不良学习习惯，虽然很想学，但信心不足，且学习缺乏主动性和自主性，拒绝思考，很多精力都被分散在除学习以外的其他事情上，缺乏进取精神。
（二）专业基础差，单片机应用技术和C语言知识融合困难
总体上讲，这门课程的知识信息量是相当大的，但因理论和实践的内容结合得很有针对性，适应性较强，因此，在教学时能突出重点，把握技术要点，然而由于学生本身专业基础比较薄弱，在对知识的理解上、知识的运用上以及具体事例的实践上存在一定的困难，在实践过程中多次遇到瓶颈期，难以突破，致使学生无法将单片机和C语言进行有效融合，大部分学生只能停留在勉强读懂程序，能修改程序的学生寥寥无几，能应用编程的人就更没有了。
（三）结合岗位的实验任务量较多，单靠课堂时间无法全部实践
课程的基础实验内容十分贴近岗位任务，且层层递进，为了促进学生学完基础知识后，能将其进行举一反三地进一步巩固，课程中增加了很多提升知识运用能力的任务。但因课堂时间有限，且学生需要足够的时间去消化，巩固基础知识，所以一般只能根据大部分学生的掌握情况选择基础实验内容进行实践，无法持续调动学生的学习积极性，影响了学习的进度和学习效率提升。
（四）单片机实训装置使用不勤，学生懒于动手实践
单片机实训装置是学习单片机应用技术的关键载体，只有多加实践才能有效提高应用能力，但高职学生本身缺乏学习耐心，大多又懒于动手，利用合作模式开展教学虽有优点，但也有弊端，部分学生看得多做得少，认为自己看懂了就会了，其实根本就不曾动手，也缺乏实践的经验。课后更加不会主动练习或钻研，致使每章节知识都没有得到充分學习和有效巩固，实训课堂效率降低。
（五）数字化资源未能切实得到使用
自律能力差的学生往往沉迷于移动设备难以自制，移动设备确实严重影响了大部分学生的学习，但一味制止学生课堂使用手机显然还是不能让学生真正调整到学习中。其次，虽然设备上面有着很多丰富的数字资源，对学生的学习能起到帮助，但学生缺乏自主学习意识，自制能力也很差，若没有教师督促，学生不会自主使用资源学习，数字化资源形同虚设。
（六）考核次数少，考核机制固化
目前除期中、期末考试这样的固定考核，其他考核方式很少，考核过后即使知道哪些人学得好，哪些人学得不好，由于考试时间间隔太长，不能在学生每次开始掌握得不是很好的时候就及时发现并调整学习进度，而致使部分学生彻底跟不上，且大多考核只是针对理论，实践的考核内容不仅单一，而且较少，起不到好的考核效果。
三、基于C语言的单片机应用技术的教法改进
（一）落实课程显性目标和终期隐性目标，引导学生得到能力提升
在课程开始初期，必须有计划地落实本课程的学习目标。首先，明确随堂显性目标，让学生根据书本的项目任务从最基础的项目着手，确保基本知识的运用能力，并根据每个学生的掌握情况，布置递进式的项目任务达标个数。其次，确定几个实用性较强的单片机应用系统综合设计项目，作为学生的终期隐性学习目标，引导学生向课程的终期学习跨步，如数字钟、温度计、倒车雷达等，学生自行挑选项目，再根据相同项目组队，抱团学习，开展研究。每组组长有计划地将项目任务进行分工，并定期组织讨论，促进项目任务的进展。最后，可以继续加强对学生能力提升的引导，如对源程序的修改和补充，以及对外围电路的简单设计。学以致用使知识得到传递、前进，能力得到真正的提升。 （二）课堂“精”选工作任务，“细”排任务环节
工作任务的选取从职业岗位能力出发，符合高职学生的学习特点。任务须基于常用元件的选择和使用，比如LED串联限流电阻、蜂鸣器与三极管的组合、按键开关的使用等。且任务的安排需符合职业岗位的工作流程，让学生对系统的开发过程有所认识，其中包含电路原理图识读、元件清单的核对、根据功能要求和外围电路设计进行程序的编写和烧录，以及提炼所涉及的知识点进行提示与说明，将任务环节拆分得更为细致，分工及流程更明确，任务由浅入深，从简单到复杂，环环相扣，学生在“做”的过程中逐渐理解单片机原理与认识结构，使最后功能的实现和知识的收拢显得水到渠成。在“做”的过程中学生获得了有关单片机应用的技巧和经验，有了进一步地尝试应用于更高一级的单片机应用项目的开发任务中的积极性和自信心，学生在这种“做中学，学中练”的认真活动中获得极大的成就和学习乐趣，拉近单片机教学与职业岗位需求的距离。
（三）“勤”用实训平台，规范操作工艺
YL-236型单片机控制功能实训考核装置，是根据中等职业学校单片机教学与应用的内容和要求，按照职业岗位的工作内容研发的实训设备。功能模块较多，软硬件结合，模块之间连线灵活多样，被作为单片机竞赛的开发平台。我们在课堂上将结合单片机实训设备完成所有基础项目任务的实践，让学生通过任务知识的分析，熟悉即将使用到的功能模块，掌握模块的线路接法与对应的参数设置，学生通过平台多次练习外围电路的连接，从而进一步加深了对单片机引脚功能以及单片机最小系统的认识。除此之外，规范操作工艺可以进一步帮助学生理清接线思路，如果线路连接杂乱无章，必然会影响到自己或他人学习和检查，也就不利于电路功能的实现、学生能力的提高和职业素养的提升。学生在课堂上无法完成任务，每周可安排一至两次的实验室开放时间，让有需求的学生组队实践，通过层层设疑、步步引导，让学生感受到闯关的激情，也可适当提供些竞赛项目供学生学习思考。
（四）加强单片机软硬件的结合，强化实践过程
1.将单片机外围电路和程序语句的对应学习
学习外围电路之前，必须让学生充分掌握单片机的最小系统，每接触一个新任务都要求学生在本子上绘制单片机最小系统，然后再绘制外围其他电路。在后期的实践过程中，通过自己寻找任务所需模块，根据自己的设定连接模块，再根据外围连接对应编写出程序，根据现有程序练习外围硬件电路绘制及模块的连接。通过程序编译烧入，在单片机实训装置上进行验证，观察实验现象，分析思考，巩固提高。
2.分析基于C语言的单片机技术编程结构特点
单片机C语言具有良好的程序结构，让学生在多个实际单片机程序设计过程中，不断对比，寻找共同点，总结单片机程序结构和编写规律，比如控制一个LED闪烁程序、控制蜂鸣器发声程序、流水灯控制程序等，通过解读程序、剖析语法结构、巩固程序结构、简化编程过程，以此类推，不断对比、归纳和总结，提高编程的效率。
3.加强对C语言常用语句的学习，反复运用
多写、多练是强化C语言编写能力最有效的方法，让学生抄写程序并手动输入电脑Keil Vision软件中进行编译，Keil Vision是目前应用最广泛的51单片机软件开发环境，通过反复输入，编译查错，加强语句的规范使用，改正错误语句，直到编译正确，或通过互相检查程序，进一步巩固提高。增加尝试修改程序的机会，熟能生巧，逐步掌握语句的使用。在任务举一反三、逐步推进的过程中接触到新的函数或编写思路，都是一次知识提升及知识面扩大的机会。例如，用到按键，就要考虑怎样去抖动，用到移位，就要如何区分算术移位运算符或者移位函数的使用等，逐个吸收消化。
（五）“巧”用数字化资源和信息化平台，增加课堂互动
随着信息化技术越来越发达，数字化资源也越来越多，如学校拍摄制作了很多课程的微课，系统化地研究了配套的PPT，这些都将贯穿在专业课程的学习中，充分利用这些数字化资源，引導学生利用资源开展自主学习，课堂上增加互动机会，活跃课堂气氛，同时利用信息化平台设置课堂作业实时反馈，确保学生的手机在学习时段用在学习上，保证课堂效率，并观察和督促学生的学习掌握情况，如果能建立健全的数字化资源库，在教学中针对学生的学习情况不断补充，可以进一步有效促进教师的教以及学生的学。
（六）加大对仿真软件proteus的使用，强化学生的思想理念
proteus是目前应用最广泛的硬件仿真环境。通过绘制电路结构图，修改参数仿真运行等过程，可以再次加强对单片机本身、外围电路及其电路功能的认识，使学生在学习单片机应用技术的过程中养成仿真的习惯，在仿真验证的过程中养成爱思考分析问题的习惯，从而强化了学生的思想理念，使更多的学生能够认识到自身的价值，并静下心来学习钻研。
经过多方位的教法改进，从训练到实战，不断强化学生的C语言和单片机知识，提升应用技术开发能力，从而培养出更多的高素质高技能应用型人才。随着社会经济的快速发展，社会对职业学校培育出来的学生，绝不仅是“操作工”的定位，他们真正需要的是有思考和实践能力的“技术工人”，职业教育要不断提高自身教育教学质量，才能培育出更多的高素质、高技能人才，提升职业学校学生的就业质量、服务区域经济。
参考文献：
[1]陈海松.单片机应用技能项目化教程[M].北京：电子工业出版社，2012.
[2]郭天祥.新概念51单片机C语言教程：入门、提高、开发、拓展全攻略[M].北京：电子工业出版社，2009.
[3]程国刚.案例解说单片机C语言开发：基于8051+Proteus仿真[M].北京：电子工业出版社，2012.
◎编辑 李 静
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