摘 要：本文根据中职单片机教学及指导技能大赛的经验，探讨如何科学地进行单片机教学，即在知识传授上，如何激发学生学习兴趣；在学习过程中，如何引导学生喜欢及钻研单片机；在学习成果上，如何增强学生自信。在吸引学生学习单片机、喜欢单片机、钻研单片机的整个过程中，培养学生勤于思考、善于研究的好品质和严谨科学、一丝不苟、精益求精的科学态度。
关键词：学习兴趣 单片机 策略
课 题：本文系2014年福建省中青年教师教育科研项目B类社科课题（职业教育专项）《项目实践驱动“双师型”教师专业成长的行动研究——以电工电子专业教师为研究范例》（课题编号：JBS14544）研究成果。
笔者一直承担中职学生的单片机教学及指导单片机技能大赛的工作。近几年来，中职技能大赛崛起，给职业教育的发展带来了机遇与挑战。根据笔者多年的指导及教学经验，简单地谈谈如何科学地进行单片机教学。
一、学科特点
单片机是一门实践性、应用性都很强的学科，知识专业化，所涵盖的内容广而多。学好单片机，除了单片机本身的知识外，还要用到电子技术和C语言的相关知识，要让学生在短时间内掌握这些知识难度很大。
二、教学对象
众所周知，中职学生是中学分流出来的一群弱势群体。大部分学生不爱学习，不思进取，学习意志薄弱，对学习缺乏兴趣，再加上中职学习无压力，导致他们学习更加不努力，学习和生活自由散漫，学习自制力很差。
三、教学探索
1.授课表述通俗化，学生上手快，激发其兴趣
众所周知，要让学生愿意学习单片机，必须首先让他对其产生兴趣。那么如何让学生在第一堂课就对单片机有兴趣呢？关键的一步就是要让学生知道单片机是什么东西，也就是说，教师的讲课内容学生必须听得懂；其二，教学内容必须有吸引学生的闪光点，引起学生的好奇心。只要做到以上两点，学生就会有学习这门课的欲望。面对单片机这样专业性强的学科，如何做到以上两点呢？对于教师来讲，语言必须是最通俗的，教学内容必须是最容易的。如果老师按照传统的教学方法，一上来就是满篇的专业术语，就会让学生晕头转向，打击了单片机初学者的信心，这就违背了科学教育理念。学习单片机，并不是简单地学习单片机这块芯片，简单地说，就是控制单片机那些引脚的电平什么时候输出高、什么时候输出低，由这些高、低变化的电平来控制外围电路，实现我们需要的各种功能。至于教学内容，掌握二进制与十六进制的转换就好了。根据8421码的运算规律，第0位对应的是1，第1位对应的是2，第2位对应的是4，第3位对应的是8，因此1011B=8+0+2+1=11=BH，11对应的十六进制为B。接下来出几道习题让学生到黑板上练习一下就知道他们有没有听懂。实践证明，学生还是能够很好地接受老师传授的内容。一旦学生成功地解答了老师的习题，必然从中得到了成就感，极大地鼓舞了学生，激发了学习兴趣。这个时候老师要抓住时机，来个趁热打铁，利用单片机弄个花样出来，比如说做个跑马灯让学生看看，机械手抓个球给学生看看。有了这个过程，学生就有兴趣学单片机了。
2.知识边做边学，学生的成功感、喜悦感油然而生，学习态度由被动变主动
由于单片机跟学生已有的知识结构没有任何关系，加上单片机要用到电子技术和C语言的知识，要让学生在短时间上掌握这些知识是不可能的。因此笔者采用用到哪个知识点就介绍哪个知识点的方法，这样既节省了时间，学的知识又有针对性。一个简单的发光二极管闪烁程序涉及很多的知识点，C语言中函数的格式包括主函数和子函数，变量的类型，for 循环语句和while循环语句的使用以及电子技术中发光二极管的工作原理，电平的概念等。比如发光二极管的工作原理，在授课中教师最好不讲阴、阳极，要表述为正极和负极，因为在学生的知识结构中没有阴、阳极的概念，只有正负极之分。这里涉及单片机I/O口的概念，趁此机会，教师可以简单介绍一下单片机40个引脚。为了方便学生理解，字母I对应英文in，可理解为进入；字母O对应英文out，可理解为出去。因此教师可以这样解释，信号可以从这个I/O口进去，也可以出来，简称输入/输出接口，这样学生很容易就掌握了I/O口的使用。单片机有40个引脚，学生可以很容易地掌握35个脚。分析如下：接电源的正负极需要两个脚；单片机有4组I/O口（P0、P1、P2、P3），每组有8位，如P0口分为P1.0、P1.1、P1.2、P1.3、P1.4、P1.5、P1.6、P1.7，其他三组以此类推，共计32个引脚；还有一个复位脚。这样学生很容易就掌握35个引脚，其他的引脚以后用到再介绍。介绍到这里，大约用到5个课时，学生已经对单片机有一个感性的认识了，他们已经急切地想自己编个程序动手试试了，如果他们自己能完成点亮一个灯的实验，那种喜悦感可想而知。如果他们能完成流水灯的设计，他们就彻底地爱上单片机了，接下来的教学就势如破竹，一片大好形势。
3.模块教学，勤于思考，善于研究，团结协作
单片机操作用到的是亚龙公司生产的单片机控制安装与调试设备，主要包括显示、矩阵按键、指令、继电器、AD数模转换、交直流电动机、步进电动机和传感器等十多个模块。每个模块都有各自的功能及技术。单独使用某个模块比较简单，但要想完成综合的控制任务，需要深入的剖析各个模块的工作原理。只有自己亲自动手在平常的训练中发现问题，认真思考，同学间相互交流沟通，团结协作，深入研究，查找资料，从细节入手，才能找到解决问题的最佳方案。只有熟练掌握了各个模块的功能，才能完成综合起来的控制任务。
4.故障排查，严谨科学，一丝不苟，准确到位
这里笔者简单介绍一下如何进行故障排除。一般情况下软件出问题，在编译和调试的过程中会有提示。如果是程序出了问题，哪里运行不了就找哪里，只要把其他的程序屏蔽，单独运行那个运行不了的地方就可以找出程序错在哪里。如果是仪器出了问题，相对来说比较复杂，有可能是模块出问题，有可能是导线出问题，也有可能是仿真器出了问题。对于模块出问题只要运用万用表检测就可以，比如共阳极的led灯不亮，把它的端口接地，如果亮，就说明模块没有问题；比如判断独立按键是否有问题，没有按下去，电压为0，一旦按下去，电压约为5v；如果导线出问题，换一个导线，或者用万用表检测一下两端是否通就可以；如果模块、软件、导线都没有问题，就说明仿真器有问题了。
5.工艺要求，合理设计，精益求精，整齐美观
完成一个综合的控制任务需要许多模块，好几十条导线，这些导线长短不一、颜色不同，需要按照电路设计将各个模块连接起来，这么多的模块若不加以规整是很凌乱的。教师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子工艺的要求。也就是说，两个模块相差太远时，防止导线不够长，在捆扎每束导线时，要注意与模块平行或者垂直，不要出现导线交叉，影响美观。
6.赛场策略，沉着冷静，认真思考，先易后难
从2012年开始，单片机技能大赛的竞赛时间由原来的4小时改为4个半小时，要求学生在4个半小时完成任务书上的控制要求，任务书的内容有五六张之多，学生要在最短的时间内读懂任务书，理解题目的意图，需要消耗大量的体力和脑力劳动，使得考场气氛相当紧张。一旦学生心理素质不好，很有可能发挥失常。绝大多数学生都是第一次参加比赛，没有经验，紧张是必然的，因此老师要在比赛前给学生这方面的指导。为了克服学生的紧张心理，老师尽量不给学生压力，不给学生过高的期望，要求学生以平常心对待。单片机技能大赛肯定会有一两个难点，学生要静下心来认真思考，如果没有十足的把握，最好先放弃这部分内容，把容易实现的先做，先把基本分拿到。如果一味追求速度和高分，只要有一个地方出了问题，有可能所有功能都实现不了，不但高分的功能没有实现，就连基本分也拿不到，导致发挥失常。根据大赛的评分标准，哪个功能实现了就给分，因此学生一定要先把容易实现的功能先做，如果有时间再把难实现的功能慢慢编写进去。当然加入了新的程序，有可能一不小心导致原来容易实现的功能也不能实现了，因为多个模块综合起来很容易出问题。如果出现这样的情况，只要考试时间足够，学生就能静下心来慢慢查找错误所在，如果考试时间不足，学生应该马上将程序改为原来的程序运行一遍，保证能够实现基本的功能。由于赛场气氛紧张，学生心里一着急，手脚一乱，有可能不能正确地修改到原来的程序。为了防止这类情况的发生，学生可以把能够实现基本功能的程序备份一份，以备应急。
四、不足与改进
首先，本文内容讲得比较基础、不够全面，需要更加深入地剖析研究。其次，可以借助科技创新大赛增强学生竞争意识、创新意识，增强就业能力。再次，单片机属于电子与信息技术专业课，知识日新月异，需要加强学习、沟通，才能赶上技术的变化。最后，需要加强技能训练，除了训练学生的编程能力，也应该需要技能训练，使得电路设计、模块摆放、导线连接符合电子工艺要求。
参考文献：
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