基于單片機系統開(kāi)發(fā)的C程序設計教學(xué)方法探討
論文關(guān)鍵詞：C程序設計 單片機系統開(kāi)發(fā) 教學(xué)方法
論文摘要：“C程序設計”課程是電子類(lèi)專(zhuān)業(yè)基礎必修課，主要是為單片機編程服務(wù)，該課程的教學(xué)效果直接影響到后續單片機課程的學(xué)習。本文結合單片機系統開(kāi)發(fā)的特點(diǎn)，探討了C程序設計教學(xué)方法，為后續單片機課程的學(xué)習打下基礎。
隨著(zhù)微電子技術(shù)的發(fā)展和廣泛應用，基于單片機上的系統開(kāi)發(fā)，C語(yǔ)言作為一種高級的編程語(yǔ)言，越來(lái)越受到人們的關(guān)注�，F在，無(wú)論是嵌入式系統開(kāi)發(fā)企業(yè)還是電子設計競賽、畢業(yè)設計等，一般都以C語(yǔ)言為主要開(kāi)發(fā)工具。結合單片機的系統資源，用C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)符合實(shí)際工程需要的單片機系統，對于編程者來(lái)說(shuō)就有重要的意義。
1.C在單片機教學(xué)中的地位
C語(yǔ)言作為一種結構化的程序設計語(yǔ)言，它是程序開(kāi)發(fā)工具中使用最廣泛一門(mén)編程語(yǔ)言。C語(yǔ)言具有很強的功能性、結構性、可移植性。用C語(yǔ)言編寫(xiě)程序比匯編更符合人們的思考習慣，程序開(kāi)發(fā)者可以擺脫與硬件不必要的接觸，更專(zhuān)心地考慮程序的功能和算法而不是考慮一些細節問(wèn)題，這樣就減少了開(kāi)發(fā)和調試的時(shí)間。由于它具有良好的程序結構，適用于模塊化程序設計，因此采用C語(yǔ)言設計單片機應用系統程序時(shí)，采用結構化的、自頂向下、逐步求精的程序設計方法，將功能模塊化，由不同的模塊完成不同的功能。這樣可使整個(gè)應用系統程序結構清晰，易于調試和維護。
2.單片機教學(xué)現狀
單片機技術(shù)是現代電子工程領(lǐng)域一門(mén)飛速發(fā)展的技術(shù)，是現代電子技術(shù)中的一項不可缺少的重要技術(shù)。隨著(zhù)技術(shù)的不斷進(jìn)步和日益普及，單片機技術(shù)已滲透到各個(gè)領(lǐng)域，影響著(zhù)我們的日常生活和工作。因此電子技術(shù)及相關(guān)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生學(xué)習單片機技術(shù)越來(lái)越成為社會(huì )發(fā)展的需求。當前，各大高校的電子、計算機類(lèi)專(zhuān)業(yè)均開(kāi)設單片機課程。
《單片機》是我院電子系一門(mén)實(shí)踐性極強的專(zhuān)業(yè)主干課程，是我校電子系重點(diǎn)建設課程之一，是本專(zhuān)業(yè)學(xué)生的必修課程。為了提高我系單片機教學(xué)效果，我們對單片機教學(xué)進(jìn)行了大膽改革，使用C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)單片機，且課程的設計打破了學(xué)科體系的框架，將單片機和C語(yǔ)言的相關(guān)知識和技能按“項目”進(jìn)行整合，并將《C程序設計》課程列為電子類(lèi)專(zhuān)業(yè)核心基礎課程之一。因此，《C程序設計》課程教學(xué)效果的好壞，將直接影響學(xué)生后續專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習。
從近幾年我系《C程序設計》課程的教學(xué)效果來(lái)看，學(xué)生普遍反映該課程的學(xué)習比較困難，課程的語(yǔ)法知識較多，理解和記憶都不太容易，即使記住了語(yǔ)法知識也不能靈活應用；不知道學(xué)習C語(yǔ)言究竟有何用處，學(xué)完C后不能很好地利用C進(jìn)行單片機小型系統的開(kāi)發(fā)，缺乏知識的靈活應用能力。因此，根據以往單片機教學(xué)所得經(jīng)驗，我覺(jué)得教師有必要在《C程序設計》課程的教學(xué)過(guò)程中在以下幾個(gè)方面引起足夠的重視，并在教學(xué)中加以改進(jìn)，為后續單片機課程的學(xué)習打下堅實(shí)的基礎。
3.《C程序設計》課程教學(xué)方法探索
3.1上好每堂課，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣
語(yǔ)言程序設計教學(xué)被認為是一種需要師生雙方改進(jìn)的一門(mén)課程，因為大多數語(yǔ)言教材中通常先給出一般的語(yǔ)法格式，然后逐步講解語(yǔ)法要點(diǎn)，再給出實(shí)例。這種順序灌輸會(huì )使學(xué)生失去學(xué)習的興趣，所以我認為在課堂教學(xué)環(huán)節應采取以學(xué)生為主體、以教師為主導的教學(xué)模式，要求學(xué)生自己先看有關(guān)知識點(diǎn)，并識記。教師采取精講實(shí)例，在這過(guò)程中引出相關(guān)知識點(diǎn)，然后再舉一類(lèi)似實(shí)例讓學(xué)生自己分析，鞏固知識點(diǎn)。教師應把主要精力放在算法的分析和各語(yǔ)句語(yǔ)法的具體應用上，同時(shí)培養學(xué)生自學(xué)能力，采取互動(dòng)機制，迫使學(xué)生主動(dòng)學(xué)習。
3.2注重演示，強化實(shí)驗，提高實(shí)踐操作能力
因為授課對象是一年級新生，所以教師多用通俗易懂的語(yǔ)言進(jìn)行講解，多舉實(shí)例，使學(xué)生容易理解和消化。在教學(xué)過(guò)程中，盡量采用講解、演示方法，如在講解經(jīng)典算法后，按照理論方法所述，用DEV C++軟件進(jìn)行編程演示，從而加深學(xué)生對教學(xué)內容的理解。
在教學(xué)過(guò)程中，教師應將理論知識與實(shí)驗內容進(jìn)行整合，根據教學(xué)內容并結合實(shí)際應用設置實(shí)驗題目，讓每個(gè)學(xué)生獨立完成。遇到學(xué)生不能解決的問(wèn)題，教師應利用多媒體進(jìn)行演示解決問(wèn)題的過(guò)程，從而加深學(xué)生對教學(xué)內容的理解并提高實(shí)踐操作能力。
3.3培養良好的編程風(fēng)格
3.3.1優(yōu)化程序
由于在許多工業(yè)測控領(lǐng)域中的嵌入式系統都采用單片機開(kāi)發(fā)，它們所需要的計算和控制工作日趨復雜，其中軟件的設計是最復雜和困難的，工作量大，特別是對于控制系統，設計人員需要考慮單片機的軟硬件資源分配，但是單片機系統是一種資源十分有限的系統。這主要表現在CPU和片內結構簡(jiǎn)單、程序存儲器資源的不足。因此在用C語(yǔ)言進(jìn)行單片機開(kāi)發(fā)時(shí)，如何使用好這些有限的資源就顯得十分重要。雖然C語(yǔ)言具有許多的優(yōu)點(diǎn)，但是生成的代碼相對要長(cháng)，基本多占用存儲空間20%—50%。因而，在“C程序設計”課程教學(xué)中，教師不僅要教會(huì )學(xué)生如何編寫(xiě)程序，而且應在教學(xué)過(guò)程中向學(xué)生灌輸優(yōu)化代碼的思想，讓學(xué)生從大一開(kāi)始就有開(kāi)發(fā)項目的一些經(jīng)驗。
3.3.2合理選用數據類(lèi)型
C語(yǔ)言在程序開(kāi)發(fā)中提供了的豐富的數據類(lèi)型，尤其是關(guān)于用戶(hù)界面開(kāi)發(fā)和一些動(dòng)畫(huà)與圖像技術(shù)的實(shí)現。但是在開(kāi)發(fā)單片機系統時(shí)，我們要按照實(shí)際需要，合理地選用數據類(lèi)型。C語(yǔ)言中有Char等少數的數據類(lèi)型是機器語(yǔ)言直接支持的數據類(lèi)型，用此類(lèi)數據類(lèi)型的語(yǔ)句所生成的代碼較短，而其它的數據類(lèi)型如整型、浮點(diǎn)型等數據要有一定的內部程序或內部函數的支持，相對來(lái)說(shuō)較復雜的數據類(lèi)型的語(yǔ)句生成的代碼也復雜，不利于轉化成單片機的代碼。因此，在“C程序設計“教學(xué)過(guò)程中，要向學(xué)生適當說(shuō)明選擇合適數據類(lèi)型的好處，并盡可能地減少程序中使用的數據類(lèi)型的種類(lèi)，為以后學(xué)生的單片機學(xué)習打好基礎。
3.3.3灌輸模塊化程序設計思想
在普通微型計算機上進(jìn)行C語(yǔ)言程序開(kāi)發(fā)設計時(shí)，只需考慮程序功能實(shí)現，而不必考慮程序代碼的長(cháng)短。但是在單片機上進(jìn)行C語(yǔ)言程序設計就必須考慮系統的硬件資源，要求設計的軟件程序結構是合理、緊湊和高效的。同一任務(wù)，有時(shí)用主程序完成是合理的，但有時(shí)需子程序效率最高，占用資源最少；有時(shí)并不是程序的算法越簡(jiǎn)單、長(cháng)度越短越好，由于有一些算法要調用一些內部的子程序和函數，生成的機器代碼質(zhì)量反而較低。不同的算法對程序代碼效率影響很大。因此，在進(jìn)行“C程序設計”教學(xué)時(shí)，教師應適當向學(xué)生灌輸模塊化程序設計的思想，在不影響程序功能實(shí)現的情況下可以采用一些優(yōu)化算法，并且把程序分成若干個(gè)功能獨立的模塊，為學(xué)生今后的單片機項目開(kāi)發(fā)做好鋪墊。
4.結語(yǔ)
單片機系統采用C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)與設計，極大地促進(jìn)了單片機在生產(chǎn)、生活各個(gè)領(lǐng)域的應用，提高了程序開(kāi)發(fā)效率。因而，C語(yǔ)言學(xué)習效果的好壞，對今后單片機課程的學(xué)習具有深遠的影響。除了講解C語(yǔ)言的基本語(yǔ)法外，更重要的是改善教學(xué)方法，利用各種方法培養學(xué)生的學(xué)習興趣，并向學(xué)生灌輸良好的編程風(fēng)格與編程方法，為今后的單片機課程的學(xué)習打下良好的基礎。
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