[机械专业单片机课程教学方法研究]机械专业课程

机械专业单片机课程教学方法研究

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1672-3791 （2012）08（c）-0167-03 1 教学现状 《单片机技术》不仅是电子信息类专业的一门重要课程， 也是机电一体化技术的重要组成部分，所以对于机械专业学 生来讲也是必不可少的。然而，电子信息专业与机械专业是 两个不同的专业，相同的课程需要安排不同的教学内容与教 学方法才能收到良好的教学效果。文献[1]、[2]、[3]、[4] 等研究了电子、自动化专业单片机课程的教学方法，提出了 宝贵的建议；
但是提出的教学方法和教学内容不完全适合机 械专业的教学目标、学生的知识结构和接受能力。本文主要 针对机械专业单片机课程的授课方法，讲课技巧提出可行性 方法并付诸教学实践。

一直以来，电类、计算机类的课程对于机械专业的学生 来说，总是老大难问题。这类课程通常都是考查课，学时少 则32，多则48；
而且是大班授课，人数少则80～90，多则160 ～170。学生觉得单片机看不见摸不着，编程更是头疼的事情；
老师们则是心有余而力不足。因此，课题组一直在进行 《单片机技术》课程改革，希望通过教学内容与教学方法的 改革，提高教学效果。

以前，课题组大多按照授课计划进行教学，内容是：单 片机概述、进制数变换（2学时），单片机结构（4学时）， 汇编语言指令（8学时），程序（8学时），存储器、I/O口 扩展（6学时），实验6学时。老师大多按部就班的讲；
但当 讲到进制数变换时，部分同学就已经失去了学习兴趣，讲到 最后同学们也不知道什么是单片机，如何使用单片机？ 传统的教学中存在的主要问题有以下几方面。

（1）改革的幅度不大，整体的讲课顺序没有本质的改 变。虽然教师们进行了一定的改革，比如编写32、48学时的 教材[9]；
自制演示板（如图1所示）；
以发光二极管的一盏 灯点亮，多盏灯点亮，间隔点亮等等为例贯穿整个课程，但 是改革的效果甚微。

（2）课程内容枯燥，缺乏启发性教学，缺乏乐趣。枯 燥是电子类、机械类理论课程教学的通病，如何提高学生的 学习兴趣，是快速提高教学质量的关键。

2 融入CDIO理念的教学设计 在课堂教学中，我们打破课堂教学按教材章节顺序进行 讲解的方式，大胆融入CDIO理念，以既要项目法又要体现完 整的体系结构为指导思想，进行启发式教学，注重培养学生 的逻辑思维和主观能动性。文献[1]、[2]、[3]等都提出了“兴趣是最好的老师”，“在第一节课就要抓住学生的眼球” 等。下面就以有趣的第一讲为例介绍融入CDIO理念的教学设 计，如表1所示。

以上10个步骤作为课程的第一讲，涵盖了单片机从构思 到实现的全过程，可操作性强。这种从“宏观”到“微观” 的教学方式得到学生的认可，在后续的课程中，学生知道为 什么做，如何做，做到了哪个步骤，做到心中有数，有的放 矢。第一节课讲解就牢牢吸引了同学们的目光，激发了强烈 的学习兴趣。第一节课后就有好多同学来拷贝编译软件。部 分同学利用课余时间尝试了液晶显示、电机控制、蜂鸣器控 制等课外实验；
CDIO的教学方法不仅使大部分同学学会了单 片机知识，更重要的是激发了学习的兴趣，使学生们爱上了 学习。

下面是学生对采用上述讲授方式的单片机课程的评 价：“我的逻辑思维得到了锻炼，对知识的追求又有了新的 认识，抓紧时间，努力；
老师的讲解做到深入浅出，使同学 们对于课程有较大的兴趣与主动性。” 3 课程改革的思路 单片机课程是一门应用性很强的课程，多年的教学实践 表明，让同学们在做项目中学会应用，是提高学习效率的有 效途径。但是作为本科教学，又不能局限于几个项目，还要 兼顾知识的完整性、系统性。因此，在讲课过程中，要兼顾 系统性和实用性，注重能力培养。在课堂教学中要做到如下几点。

3.1 主线明晰，详略得当 传统的教学以灌输知识为主，忽视了能力的培养与提高。

本课程以发光二极管并口点亮、3～8译码器点亮、调用子程 序延时点亮、定时器延时点亮、按键中断点亮为主线，讲解 过程中贯穿单片机硬件结构、编程指令、中断、定时器使用 方法及扩展器件等教学内容。这种主线明晰的讲解方法使同 学们学习思路清晰，学习目的明确，更重要的是能够使同学 们快速掌握单片机知识的学习方法，终身受益。

在讲解指令时，注意详略得当。指令很多，但学时有限， 如果泛泛的讲，不仅枯燥乏味、浪费时间，而且会降低学生 的学习兴趣，所以将指令放到实用程序中讲解，可以达到事 半功倍的效果。如：将DJNZ、NOP指令放在延时程序点亮二 极管的程序中，既讲解了循环方式，又讲解了指令。有些不 常用的指令，可以让学生自学，只要教会学习指令的学习方 法即可。

3.2 发挥学生主观能动性，寓教于乐 教学中，充分调动学生的学习积极性，让学生充分发表 意见，开展讨论。让学生自己学，主动学。老师充分发挥指 导作用。例如，第一节课末，要求同学们看书，查资料，预 习单片机发展史、作用、应用范围等，第二节课就可以以提 问方式讲解叙述性的知识，可以考察学生的自学习能力、总 结表达能力、独立思考能力等。又如，在讲解公交车号码的同时，讲解进制数变换知识，不仅让学生们知道进制数变换 原则，还知道为什么要进制数变换。寓教于乐，可以记忆终 生。

3.3 采用启发式教学，培养学生缜密的逻辑思维 在教学中，时刻运用启发式教学，培养学生缜密的逻辑 思维，引导学生积极思考，由浅入深的，由表及里，给学生 以豁然开朗的感觉。例如：在讲解ROM时，提及中断的入口 地址，此时不必多讲，只要求同学们记住，为后续的中断埋 下伏笔；
还要让同学们联想到，为什么写程序时开始的几句 话总是ORG 0000H，JMP START，ORG 0030H，START：MOV SP， #30H。启发同学们思考，提问START的地址最小是多少？再 联想到SP的值最小是多少？把复杂的知识点分散到各细节 中讲解，每章节又要串讲，讲解时要根据学情收放自如，达 到既分散又浑然一体、散而不乱的教学效果。

3.4 自省法 每个知识要点讲述完成后，要求学生把相关的知识串连 起来，加以思考，反省自己在知识掌握中存在的问题。这样 不仅可以使学生形成连贯的思维，而且还可以养成反思的好 习惯。

4 结论 《单片机技术》是我校机械专业学生必须掌握的重要课 程。但是学习这一课程需要较为广泛的硬、软件知识，这使 学生在学习过程中感到难度较大。如何提高学生的学习效果，是教师们面临的重要问题。根据多年的教学实践，在教学中 融入CDIO理念，提倡启发式教学，充分发挥学生的主观能动 性，引导学生进行严密的逻辑思考，寓教于乐，定能收到良 好的教学效果。

参考文献 [1] 张仕海，何晓明，等.基于教学情境的单片机教学 方法[J].学周刊，2011，12：4. [2] 魏雅.单片机教学之我见[J].陕西教育（高教）， 2011（9）：108-109. [3] 孙雷.单片机教学及考核方式的探讨[J].中国职业 技术教育，2008（305）：13-14. [4] 潘言全.单片机教学改革的思考[J].湖北师范学院 学报（自然科学版），2007，27（1）：113-114. [5] 耿欣.单片机教学改革的方法研究[J].黑龙江科技 信息，2011（3）：162. [6] 李占芳，黄嘉兴.增强单片机课程教学效果的方法 探讨[J].中国教育技术装备，2011（30）：64-65. [7] 朱向庆.“单片机原理及应用”教学改革探索[J]. 高教论坛，2009（5）：101-103. [8] 吴飞青，李林功，丁晓.“单片机原理与应用”课 程教学改革探讨[J].合肥工业大学学报（社会科学版），2010， 1：96-98. [9] 赵巍，冯娜，马苏常，等.单片机基础及应用[M].清华大学出版社，2009. [10] 牛换霞.CDIO工程教育模式解读：课程论的视角[J]. 现代教育科学，2010，6：40-45.