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摘要:
在單片機課程教學過程中，學生普遍反應不容易入門，針對各個教學難點很多一線教師采用了多種教學方法幫助學生理解抽象的問題，但是仍然沒有改變該門課程不易入門的特點，為了解決這一問題，本文結合目前前沿技術給出了一種采用圖形化語言編譯平臺降低單片機課程入門難度的課改方向。
關鍵詞:
單片機;流碼;課程改革;圖形化語言
0引言
“單片機技術與應用”這門課程目前是電子信息、電氣類專業學生必修的課程之一，通過該課程的學習，學生能夠理解智能儀器的原理及應用方法、了解自動控制設備的控制方法，以及能夠完成一些簡單電子產品的開發設計工作。單片機可以看做屬于計算機硬件范疇的課程，該類課程比較抽象，學生不易入門，是學生比較難以掌握的課程。隨著技術的發展，目前市場上使用的單片機內核種類很多，51、AVR、PIC、MSP430等都是比較常見的單片機類型，但是其中51內核單片機一直是眾多高校或者職業院校教學一直采用的芯片類型。經典51內核單片機之所以被廣泛用于教學主要有以下幾方面原因:
(1)技術成熟，相關學習及應用資料多。
51單片機相對于其他類型單片機起步較早，上世紀80年代就開始傳入我國進行研究應用了。在30多年的教學、科研過程中積累了大量的學習和應用材料，所以不論對于老師教學還是學生自學都有大量的參考學習資料，可以從書籍、網絡論壇、期刊論文數據庫等多途徑獲得。
(2)任課教師普遍熟悉51單片機的原理及應用
很多任課教師自身在學習過程中接觸的就是51內核單片機，所以教師教學過程中更傾向于選擇51單片機作為授課對象，就這樣一代傳一代，51單片機的應用客戶群逐漸壯大起來。
(3)51單片機本身也在不斷完善發展
同為51內核單片機，但是不同品牌廠商對自己的產品都在不同方面進行完善，宏晶科技有限公司的STC各系列單片機就是其中的代表，不論從運算速度、可靠性上還是片上資源上都不斷進行更新，另外在供電方面還有低功耗的類型。所以從技術應用上，51單片機經過多年的發展并沒有落后于其他MCU。
1單片機學習難點
在教學過程中發現，不論是51還是其他內核的單片機都存在入門難特點，這主要是由單片機硬件本身特性決定的。以51單片機為例，單片機學習的難點主要有這幾方面:
(1)硬件結構理解比較抽象
(2)編程語言學習困難
很多學生在學習單片機硬件結構時，對各部分結構的理解停留在概念描述層面，不能很快轉變思維方式，對其功能，實際作用與實際工作和應用聯系不起來。對于沒有編程基礎的同學，不論是學習匯編語言還是C語言，在程序編寫上都需要有一個思維轉變適應的過程，很多學生不適應，一直覺得單片機難學。
(3)知識點難理解
在單片機學習過程會涉及到很多新名詞和知識，例如中斷、定時計數器、串口等，這些功能的工作方式或者啟動流程也是學習過程中需要注意的難點。單片機課程教學可以看成以下三個部分:單片機及語言的選擇、教學實施過程、目標，如圖1所示。檢索很多文獻發現，為了達成教學目標，教學中設計實施了各種教學方法、教學模式改革和創新，對學生學習應該說有很大幫助，但沒有改變單片機學習困難和不易上手的本質。
2高職學生學情分析
當前高職生源存在以下幾個普遍問題:
(1)學生高考成績低，基礎不好;
大部分高職生的基礎就相對薄弱，有些甚至基本的高中物理電學基礎知識都不能很好掌握。
(2)自控性較差，習慣性不學習
高職生源部分學生自控能力差，上課經常玩手機或者看小說等，從小沒有養成良好的學習習慣，所以在教學過程中教師采取各種教學方法吸引學生注意力，但對于一些純理論枯燥的較難知識點，教學效果還是不理想。
(3)對問題的理解能力相對較弱
高職學生與本科生相比，對問題的理解能力的平均水平相對弱，對較為抽象的問題學習起來也會相對吃力。
3新興開發平臺及語言降低單片機學習門檻
(1)Arduino平臺
Arduino是在AVR單片機基礎上開發的一款便捷靈活、方便上手的一款包括軟件和硬件的的開源電子原型平臺。硬件(各種型號的Arduino板)、軟件(ArduinoIDE)。后來隨著技術發展，以其他芯片為基礎的Arduino核心板也出現了，運算速度和硬件資源都相應的得到了提高。軟件平臺ArduinoIDE是基于processingIDE開發。對于初學者來說，極易掌握，同時有著足夠的靈活性。Arduino語言基于wiring語言開發，是對avr－gcc庫的二次封裝，不需要太多的單片機基礎、編程基礎，學習起來相對于直接C語言或者匯編語言開發單片機應用程序更為簡單，可以快速地進行產品開發。另外Arduino平臺在網絡上可以找到很多開源的軟件和硬件資源供初學者學習使用。
(2)圖形化語言開發平臺
圖形化語言開發平臺是近些年編程語言的一個發展方向。Arduino平臺也開發了相應的圖形化程序開發環境，通過圖形化方式更直觀的表現出程序邏輯，直接避開了文本代碼方面的記憶，對于英語不好見英文就怕的學生來說這種圖形化程序更容易接受。最近幾年在圖形化編程環境領域出現了一個新平臺叫Flowcode，目前已經更新到V6版本，該平臺支持PIC、AVR、ARM三種硬件芯片的程序編寫。這款平臺的編程語言也很有創意，類似于程序流程圖，簡稱“流碼”，同時還兼容C語言，對于已經完善的C語言代碼可以直接嵌套到流碼程序中。此外該平臺還支持中文菜單，更容易被學生接受。由于流碼程序近似于程序流程圖，和其他圖形化語言相比，流碼對學生編程思維邏輯培養上更具優勢。在該平臺中還集成了一些基礎功能的驅動宏，直接進行圖標拖拽調用即可，不需要學生深入了解硬件結構和具體寄存器工作原理及配置，這部分工作，Flowcode平臺已經代勞。通過該平臺的學習可以讓學生更快更好理解單片機的用途，并能很快上手應用。
4結語
職業教育教學應該隨著行業技術的發展與時俱進，跟上技術前沿，這樣職業教育才更有意義，培養出的人才能更適應社會需求，圖形化語言對于單片機技術人才培養上縮短了培訓周期，這也意味著單片機行業程序開發人才的供給更快捷，可以為縮短企業產品研發周期和后備技術人才的供給周期，同時也是單片機技術與應用課程授課內容改革的一個重要方向。
參考文獻:
［1］張江城，胡橙．基于Arduino的高職高專單片機相關課程改革設計［J］．中小企業管理與科技旬刊，2016(10)．
［2］李華洲．基于Arduino的高職物聯網相關課程改革設計［J］．大眾科技，2015(01)．
［3］武玉升．基于Arduino的高職單片機課程教學改革［J］．交通職業教育，2014(01).
作者:王景芝 單位:吉林工業職業技術學院
