论文部分内容阅读
摘要：该文针对机电一体化专业单片机课程的教学工作进行分析与研究。首先，学习单片机知识的前提是掌握编程语言，所以本文结合单片机课程讨论了C语言的教学方法。考虑到该课程独有的特点，对C语言的教学，仅保留必要的理论知识讲解，重点放在与单片机相关的编程教学上。在此基础上，细致分析单片机教学的整个过程，从理论知识到动手实践，考虑细节仔细研究，给出可行教学方法。相信按照本文研究的教学方法变通灵活教学，能够使得学生在单片机这门课程上受益匪浅。
关键词： 单片机；C语言；机电一体化；理论；实验；实训；教学研究
中图分类号： G642.0 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）23-0136-02
单片机是机电一体化专业中重要的专业课，单片机由于成本低廉在日用电器等领域使用广泛，与本专业中同为电气方向成本较高的PLC形成对比。而C 、C语言或汇编语言则是学习单片机的基础，C 、C语言相对汇编语言更为高级。C 是C语言从发展而来，它们都是现下较为流行、应用广泛的编程语言，所以我校将单片机的编程语言定为C语言。C语言的主要任务是为了让学生通过课程学习，掌握关于单片机编程语言的基本理论知识，学会基本的编程方法，从而为今后的单片机专业学习打下坚实的基础，通过编程实现单片机功能的模拟实验。所以，在教学过程中，教师要加强基础编程方法的传输和训练，学生只有打好坚实的编程基础，才能够将其应用于单片机的学习中。同时不妨提及与单片机相关的C语言知识，为后面单片机专业知识的学习打下基础。
1 编程语言
在学习编程语言时，需向学生说明学习编程语言的重要性，学习C语言不但对单片机专业课来说是必要的，还是日后对任何编程语言触类旁通的奠基。事实上，C语言和C 都是各领域流行的编程语言。根据多年教学经验，学生对于纯讲授和讲授与实践相结合两种教学方式，对后者更为积极。所以讲授每个知识点之后，我都会安排相关实验。当然实验设置要实用、与单片机有所关联和具有趣味性。有压力才有动力，处理同一个习题，既要有速度也保证程序的正确性和全面性（面对各种情况处置得当、结果合理），同学们相互竞争，教师则按照速度和正确度给学生打分。
1.1 解题思路
一开始课程中涉及例题和习题会直接给出问题的解题思路，那么这时开始培养学生看懂解题思路的能力。循序渐进，先培养学生遇到问题思考解题思路的能力，要用编程解决一个问题的前提就是自己能够在逻辑上解决这个问题。而且程序上的求解逻辑还与平时人的思考逻辑有些微妙的差别，人脑解决某些问题很简单，但是要通过程序解决却需要按部就班，一步一步得推进。所以教师需要培养学生能够以编程模式来形成解题思路。
实际生产中构思方案和代码实现通常是分开的，在形成了解题思路的基础上，该思路还得以规范的形式表达出来，相对的，学生也需要具有看懂他人解题思路（即就业后解决问题实现某种功能的思路）的能力。
1.2 编程教学
然而，在逻辑上有了解题方案也不等于就能用程序正确表达了。首先是语法上的错误，这种类型的错误是比较低级的错误，只要多加练习，熟悉语法和语句，自然能避免这种错误。需要向学生说明的是软件会发现及提示存在语法错误，并且提示存在错误，那就是肯定有错，编译当然也无法通过，但是给出的提示不一定准确，提示第n行有错，不代表就是此处存在错误导致编译无法通过。一旦逻辑上希望的过程与事实程序流程有出入也是不能正确实现解答的。而非语法的编程错误，即逻辑上与程序真实执行存在差异的情况，更难发现和处理。对于开发而言，我们要培养学生能够全面思考，避免逻辑上存在问题。对于测试而言，我们则是要培养学生发现和处理这种编程软件无法指出错误的能力。C语言具有较强的实践性，教师在教授理论知识的同时还应培养学生解决问题的能力。通常学生在理解理论知识之后，将其应用于实际生活当中，以此提高自身的动手能力。因此，教师在讲授课程的过程中，应多运用生活中的实例，培养学生的求知欲望和自主思考能力，学会自己分析问题，并寻找解决方法。例如，当讲授switch语句时，可以在课堂上提出学生成绩分类统计的问题；讲授循环语句时，可以提出贷款复利还贷的问题，这些问题与实际生活相关，可以调动学生的学习激情。
在教学中，除了要教给学生基本知识以外，还应该突出C语言编程的实践性，培养学生的专业素质。实际应用中单片机或其他领域的程序一般不是一个程序员完成的，能够给出必要及准确的注释是必要的专业素养。既然不是一个人完成，就需要多人协作，或是分别实现不同部分的功能，或是开发、测试和维护，那么程序各部分需要被专业简洁准确地注释。印度是一个编程大国，他们编的程序不是最巧妙的，不是最简短的，但是他们的程序规整模块化，与其他程序易拼接。可见编写的程序适应开发和生产是学生今后就业必备的素质。
1.3 教学注意事项
C语言是单片机的先导课程，因此教学内容需要与后续学习的单片机理论知识相结合，掌握基本概念，减少理论知识的讲解，突出应用技能为教学重点。在教授机电专业的学生时，如果编程课程与单片机教学分离，那么教师要提前与后续单片机专业课程的教师沟通教学需求和衔接的教学内容，及时进行交流。此外，在教学时还要充分结合机电专业的专业特点，有针对性地增加学生的专业知识，为后面的学习打好基础。
如果C语言程序设计教学课时较少，对于非计算机专业的学生，教学过程应该本着够用、能用的原则，着重介绍C语言的基本结构、语句和编程方法，对于一些繁琐的经典程序分析能避免则避免，防止学生对编程工具丧失信心。
2 单片机
2.1 理论教学
单片机的理论知识，例如其硬件内部数据结构、定时计数器和优先级等，必须扎实掌握，因为这些是运用编程技巧实现单片机应用的基础。单片机厂家及厂家旗下不同型号数不胜数，无法一一介绍。一般来说都是以较为经典的单片机为例，引导学生了解单片机。这样学生碰到不同的单片机也能触类旁通。 2.2 实验教学
实验教学与理论教学有着同等的教学地位，单片机实验的前提就是熟练掌握编程了。在实验期间，教师需要针对编程语言单片机专用头文件和数据类型等细节向学生说明。了解细节加上编程基础，通过例题练习迅速掌握单片机程序。教学过程中，学生缺少自主学习的能力。为了实现“以学生为主体”的教学方式，学生遇到问题时，教师进行给出疑问，让学生说说自己的解题思路，共同探讨找出问题的答案。在该过程中，学生逐渐能够独立思考并找出问题的答案，由被动接受者转变成主动研究问题、解决问题的探究者，由此培养学生思考问题的能力，继而提高学生主动探索问题的能力。采用单片机实验箱，学生编写好程序后可以导入实验箱内进行仿真，真真切切看到程序运行的结果，更为直观的判断对错。就现在的学习模式来说，学生的理论知识是与实际生活脱节的。实际编程中选择运行结果明显或有趣的程序案例，让学生切身体会到自己编写程序中的一词一定义都会影响到运行的结果，同时也会引起他们动手的兴趣。单片机实验室定期对学生进行开放，当学生课上未完成实验或有设计实验的需求时，可以使用实验室。人都有惰性，学生也不例外，除了激发他们的兴趣，也需要控制，完全依赖于学生自觉是不行的。否则一个学生编程完毕，其他学生拷贝过来运行一下就没有意义了。所以需要对编程软件进行修改，实现无法拷贝而只能新建文档。也要监督好学生，拍个照完全按照别人的程序拓下来，没有自己思考的过程是不行的，防止照样画葫芦，要促使学生学会思考，引起学生的兴趣。编程这件事注重的就是逻辑和熟能生巧，只有多思考和多动手才能得心应手。考核成绩的时候，该课程应以机试为主，笔试为辅。其中机试不能单单查看程序运行结果，可以随机提出疑问，有学生解答，以此了解学生对编程语言的真实掌握程度。
2.3 实训教学
到了企业中，单片机的应用可不再是纸上谈兵。我们安排单片机实训来锻炼学生的实际动手能力。首先老师安排项目，学生采购所需的芯片、电路板和电线等材料，有别于使用实验箱，这个过程可以让学生对市场上单片机产品有直观上的认识。准备好材料后，仔细认识购买的芯片包括单片机。针对具体问题画出电路图，后期程序都是在电路图的基础上给出的。继而根据各芯片引脚的实际情况着手编程。学生编程可以先在电脑上或实验箱上仿真，验证程序是否有误。单片机引脚较为脆弱，不能多次在电路板上插拔。验证好程序后，利用专用软件和工具将程序转换为二进制烧入单片机芯片中。这时候学生就可以开始焊电路板了，虽然现在工业生产已经不采用人工点焊了，但是培养学生的动手能力还是很有必要的。
随着单片机技术的不断发展，教学、实验以及实训的内容都不断地需要更新，例如典型单片机型号、实验题目和实训项目的选择。设置的学习实验实训内容尽量贴合企业实际问题，使得学生在毕业后走入社会时，顺利实现对接。
3 结论
总之，在单片机的教学中，第一步教会学生使用编程工具，再夯实单片机理论知识基础，辅以相关实验，最后利用实训项目锻炼学生完成整个功能实现过程的能力。为了培养学生的实践能力，我们要不断总结教学经验，不断探索，分析自身的优势和劣势，根据不同学生不同特质不断改进，因材施教，从而激发学生的实践能力和创新能力，培养高素质的应用型人才。
参考文献：
[1] 谭浩强.C程序设计[M]. 第4版. 北京： 清华大学出版社，2010.
[2] 钟富昭.8051单片机典型模块设计与应用[M].人民邮电出版社，2007.
[3] 南京师范大学教育系.教育学[M].人民教育出版社，1984.
[4] 袁振国.当代教育学[M].教育科学出版社，2004.
[5] 教育部师范司.教师专业化的理论与实践[M].人民教育出版社，2001.
[6] 王红宇.后现代课程观[M].教育科学出版社，2000.
[7] 黄甫全、王本陆.现代教学论学程[M].教育科学出版社，1998.
[8] 陶行知.陶行知全集[M].湖南教育出版社，1984.
关键词： 单片机；C语言；机电一体化；理论；实验；实训；教学研究
中图分类号： G642.0 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）23-0136-02
单片机是机电一体化专业中重要的专业课，单片机由于成本低廉在日用电器等领域使用广泛，与本专业中同为电气方向成本较高的PLC形成对比。而C 、C语言或汇编语言则是学习单片机的基础，C 、C语言相对汇编语言更为高级。C 是C语言从发展而来，它们都是现下较为流行、应用广泛的编程语言，所以我校将单片机的编程语言定为C语言。C语言的主要任务是为了让学生通过课程学习，掌握关于单片机编程语言的基本理论知识，学会基本的编程方法，从而为今后的单片机专业学习打下坚实的基础，通过编程实现单片机功能的模拟实验。所以，在教学过程中，教师要加强基础编程方法的传输和训练，学生只有打好坚实的编程基础，才能够将其应用于单片机的学习中。同时不妨提及与单片机相关的C语言知识，为后面单片机专业知识的学习打下基础。
1 编程语言
在学习编程语言时，需向学生说明学习编程语言的重要性，学习C语言不但对单片机专业课来说是必要的，还是日后对任何编程语言触类旁通的奠基。事实上，C语言和C 都是各领域流行的编程语言。根据多年教学经验，学生对于纯讲授和讲授与实践相结合两种教学方式，对后者更为积极。所以讲授每个知识点之后，我都会安排相关实验。当然实验设置要实用、与单片机有所关联和具有趣味性。有压力才有动力，处理同一个习题，既要有速度也保证程序的正确性和全面性（面对各种情况处置得当、结果合理），同学们相互竞争，教师则按照速度和正确度给学生打分。
1.1 解题思路
一开始课程中涉及例题和习题会直接给出问题的解题思路，那么这时开始培养学生看懂解题思路的能力。循序渐进，先培养学生遇到问题思考解题思路的能力，要用编程解决一个问题的前提就是自己能够在逻辑上解决这个问题。而且程序上的求解逻辑还与平时人的思考逻辑有些微妙的差别，人脑解决某些问题很简单，但是要通过程序解决却需要按部就班，一步一步得推进。所以教师需要培养学生能够以编程模式来形成解题思路。
实际生产中构思方案和代码实现通常是分开的，在形成了解题思路的基础上，该思路还得以规范的形式表达出来，相对的，学生也需要具有看懂他人解题思路（即就业后解决问题实现某种功能的思路）的能力。
1.2 编程教学
然而，在逻辑上有了解题方案也不等于就能用程序正确表达了。首先是语法上的错误，这种类型的错误是比较低级的错误，只要多加练习，熟悉语法和语句，自然能避免这种错误。需要向学生说明的是软件会发现及提示存在语法错误，并且提示存在错误，那就是肯定有错，编译当然也无法通过，但是给出的提示不一定准确，提示第n行有错，不代表就是此处存在错误导致编译无法通过。一旦逻辑上希望的过程与事实程序流程有出入也是不能正确实现解答的。而非语法的编程错误，即逻辑上与程序真实执行存在差异的情况，更难发现和处理。对于开发而言，我们要培养学生能够全面思考，避免逻辑上存在问题。对于测试而言，我们则是要培养学生发现和处理这种编程软件无法指出错误的能力。C语言具有较强的实践性，教师在教授理论知识的同时还应培养学生解决问题的能力。通常学生在理解理论知识之后，将其应用于实际生活当中，以此提高自身的动手能力。因此，教师在讲授课程的过程中，应多运用生活中的实例，培养学生的求知欲望和自主思考能力，学会自己分析问题，并寻找解决方法。例如，当讲授switch语句时，可以在课堂上提出学生成绩分类统计的问题；讲授循环语句时，可以提出贷款复利还贷的问题，这些问题与实际生活相关，可以调动学生的学习激情。
在教学中，除了要教给学生基本知识以外，还应该突出C语言编程的实践性，培养学生的专业素质。实际应用中单片机或其他领域的程序一般不是一个程序员完成的，能够给出必要及准确的注释是必要的专业素养。既然不是一个人完成，就需要多人协作，或是分别实现不同部分的功能，或是开发、测试和维护，那么程序各部分需要被专业简洁准确地注释。印度是一个编程大国，他们编的程序不是最巧妙的，不是最简短的，但是他们的程序规整模块化，与其他程序易拼接。可见编写的程序适应开发和生产是学生今后就业必备的素质。
1.3 教学注意事项
C语言是单片机的先导课程，因此教学内容需要与后续学习的单片机理论知识相结合，掌握基本概念，减少理论知识的讲解，突出应用技能为教学重点。在教授机电专业的学生时，如果编程课程与单片机教学分离，那么教师要提前与后续单片机专业课程的教师沟通教学需求和衔接的教学内容，及时进行交流。此外，在教学时还要充分结合机电专业的专业特点，有针对性地增加学生的专业知识，为后面的学习打好基础。
如果C语言程序设计教学课时较少，对于非计算机专业的学生，教学过程应该本着够用、能用的原则，着重介绍C语言的基本结构、语句和编程方法，对于一些繁琐的经典程序分析能避免则避免，防止学生对编程工具丧失信心。
2 单片机
2.1 理论教学
单片机的理论知识，例如其硬件内部数据结构、定时计数器和优先级等，必须扎实掌握，因为这些是运用编程技巧实现单片机应用的基础。单片机厂家及厂家旗下不同型号数不胜数，无法一一介绍。一般来说都是以较为经典的单片机为例，引导学生了解单片机。这样学生碰到不同的单片机也能触类旁通。 2.2 实验教学
实验教学与理论教学有着同等的教学地位，单片机实验的前提就是熟练掌握编程了。在实验期间，教师需要针对编程语言单片机专用头文件和数据类型等细节向学生说明。了解细节加上编程基础，通过例题练习迅速掌握单片机程序。教学过程中，学生缺少自主学习的能力。为了实现“以学生为主体”的教学方式，学生遇到问题时，教师进行给出疑问，让学生说说自己的解题思路，共同探讨找出问题的答案。在该过程中，学生逐渐能够独立思考并找出问题的答案，由被动接受者转变成主动研究问题、解决问题的探究者，由此培养学生思考问题的能力，继而提高学生主动探索问题的能力。采用单片机实验箱，学生编写好程序后可以导入实验箱内进行仿真，真真切切看到程序运行的结果，更为直观的判断对错。就现在的学习模式来说，学生的理论知识是与实际生活脱节的。实际编程中选择运行结果明显或有趣的程序案例，让学生切身体会到自己编写程序中的一词一定义都会影响到运行的结果，同时也会引起他们动手的兴趣。单片机实验室定期对学生进行开放，当学生课上未完成实验或有设计实验的需求时，可以使用实验室。人都有惰性，学生也不例外，除了激发他们的兴趣，也需要控制，完全依赖于学生自觉是不行的。否则一个学生编程完毕，其他学生拷贝过来运行一下就没有意义了。所以需要对编程软件进行修改，实现无法拷贝而只能新建文档。也要监督好学生，拍个照完全按照别人的程序拓下来，没有自己思考的过程是不行的，防止照样画葫芦，要促使学生学会思考，引起学生的兴趣。编程这件事注重的就是逻辑和熟能生巧，只有多思考和多动手才能得心应手。考核成绩的时候，该课程应以机试为主，笔试为辅。其中机试不能单单查看程序运行结果，可以随机提出疑问，有学生解答，以此了解学生对编程语言的真实掌握程度。
2.3 实训教学
到了企业中，单片机的应用可不再是纸上谈兵。我们安排单片机实训来锻炼学生的实际动手能力。首先老师安排项目，学生采购所需的芯片、电路板和电线等材料，有别于使用实验箱，这个过程可以让学生对市场上单片机产品有直观上的认识。准备好材料后，仔细认识购买的芯片包括单片机。针对具体问题画出电路图，后期程序都是在电路图的基础上给出的。继而根据各芯片引脚的实际情况着手编程。学生编程可以先在电脑上或实验箱上仿真，验证程序是否有误。单片机引脚较为脆弱，不能多次在电路板上插拔。验证好程序后，利用专用软件和工具将程序转换为二进制烧入单片机芯片中。这时候学生就可以开始焊电路板了，虽然现在工业生产已经不采用人工点焊了，但是培养学生的动手能力还是很有必要的。
随着单片机技术的不断发展，教学、实验以及实训的内容都不断地需要更新，例如典型单片机型号、实验题目和实训项目的选择。设置的学习实验实训内容尽量贴合企业实际问题，使得学生在毕业后走入社会时，顺利实现对接。
3 结论
总之，在单片机的教学中，第一步教会学生使用编程工具，再夯实单片机理论知识基础，辅以相关实验，最后利用实训项目锻炼学生完成整个功能实现过程的能力。为了培养学生的实践能力，我们要不断总结教学经验，不断探索，分析自身的优势和劣势，根据不同学生不同特质不断改进，因材施教，从而激发学生的实践能力和创新能力，培养高素质的应用型人才。
参考文献：
[1] 谭浩强.C程序设计[M]. 第4版. 北京： 清华大学出版社，2010.
[2] 钟富昭.8051单片机典型模块设计与应用[M].人民邮电出版社，2007.
[3] 南京师范大学教育系.教育学[M].人民教育出版社，1984.
[4] 袁振国.当代教育学[M].教育科学出版社，2004.
[5] 教育部师范司.教师专业化的理论与实践[M].人民教育出版社，2001.
[6] 王红宇.后现代课程观[M].教育科学出版社，2000.
[7] 黄甫全、王本陆.现代教学论学程[M].教育科学出版社，1998.
[8] 陶行知.陶行知全集[M].湖南教育出版社，1984.