单片机技术在中职学校的教学新探究和实践

周海兵

关键词：图形编程   函数式编程   C代码编程

单片机技术课程是一门理论与实践相结合的、专业知识强的电子专业核心课程。根据大学学生调查反馈，学好单片机技术难度大。目前，许多中职学校的电类专业也开设单片机技术课程，根据笔者十几年的中职学校单片机技术的教学总结，中职学生学习单片机技术难度更大。基于这种背景下，笔者通过十几年的单片机技术教学中不断探究、实践，摸索出一种单片机技术教学新模式，这种教学模式下学生更好更容易地学习单片机技术。这种教学模式分成三个教学阶段，第一阶段是入门篇为图形编程;第二阶段是提高篇为函数式编程篇;第三阶段是深入篇为C代码编程篇。

一、第一阶段是入门篇为图形编程

这个阶段适用于对编程零基础的学生展开教学，通过这个阶段的学习，使学生先建立编程思维，领悟数字电路的数字量输入输出的意义，了解单片机技术基本原理、应用及其单片机的外围电路。这个阶段采用图形编程，图形编程是采用图形块搭积木形式的编程，只要修改图形块里的参数，把图形块先后顺序搭配起来形成一个图形程序，再通过软件编译转化，下载到单片机板子上运行，实现程序的功能，使实物有动作功能。这种图形编程学习直观、通俗易懂，适合入门者学习，建立入门者的编程思维，并且提高学习者学习兴趣。现在介绍这种图形编程的具体形式。图1所示是一个发光二极管闪烁的图形程序。程序有四个图形块顺序搭建起来，第一个图形块单片机的数字管脚2输出高电平，则LED亮;第二个图形块延时1000毫秒;第三个图形块单片机的数字管脚2输出低电平，则LED灭;第四个图形块延时1000毫秒;这样循环执行形成了LED闪烁的程序，非常易懂，初学者容易学会。

二、第二阶段是提高篇为函数式编程篇

通过学习第一阶段的图形编程，具备了编程的基本思维，了解单片机的原理、应用及外围电路。进入到第二阶段提高篇，函数式编程的学习。函数式编程是采用函数代码编程，软件函数库里已经存在各种功能的函数，编程者编程时只需调用函数，修改函数中的参数，再把各种函数通过C语言的程序结构，合理编排起来形成程序。软件编译转化，下载到单片机板子上，实现程序功能。这个阶段学习内容有各种函数的功能及参数的意义，C语言的三种基本程序结构及它们的语句使用和基本语法规则，单片机外围电路的电路原理和单片机电路连接。有了第一阶段图形编程的基础，第二阶段函数代码编程的学习难度大幅度降低。图2所示，是一个LED发光二极管闪烁的函数式程序。程序中的pinMode（2，OUTPUT）函数是设置管脚为输出模式; digitalWrite（2，HIGH）函数是设置管脚输出高电平，则灯亮; digitalWrite（2，LOW）函数是设置管脚输出低电平，则灯灭;delay（1000）是延时函数。

三、第三阶段是深入篇为C代码编程篇

通过前兩个阶段的学习，学生掌握了基本编程的逻辑思维，C语言程序的基本结构和编程规则，对单片机的结构原理和外围电路有了基础掌握，进入到第三阶段深入篇，C代码编程篇的学习。C代码编程篇是学习函数内的具体程序的编程，是单片机最底层的代码编写，也是编程最难的阶段，除了C语言库函数之外的所有函数内部都需编写。图3所示，一个LED发光二极管闪烁的C代码程序，对应的硬件电路同图1。Delay延时函数的内部循环程序都是编程者亲自编写的。但有了前面两个阶段的编程基础，已有了编程的逻辑思维和单片机理论知识，函数内部的C代码底层编程难度也大幅度降低。

综上所述，单片机技术的教学分成三步曲，它们是循序渐进的，逐渐递深的，这样解决了原先学习单片机技术直接C语言编程的难度大，学生难学懂的问题。通过这样三步曲的循序渐进的学习，学生更容易学会学懂单片机技术，学懂了会对单片机技术产生了兴趣。

参考文献：

[1]程晨.思齐实战手Arduino图形化编程指南[M].人民邮电出版社，2016.

[2]余静.Arduino入门基础教程[M].人民邮电出版社，2018.

[3]郭天祥.51单片机C语言教程[M].电子工业出版社，2009.

（作者单位：温州技师学院）