森林工程專(zhuān)業(yè) 《單片機(jī)原理與應(yīng)用》課程的 “綜合教學(xué)法”

王海濱，薛 偉，郭艷玲

(1.東北林業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，哈爾濱150040;2.東北林業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，哈爾濱150040)

隨著微電子技術(shù)的進(jìn)步，極大地推動(dòng)了我國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)行業(yè)、各個(gè)領(lǐng)域，使我國(guó)進(jìn)入一個(gè)網(wǎng)絡(luò)化、智能化、信息化的嶄新時(shí)代［1］。為更好發(fā)揮微電子技術(shù)所帶來(lái)的效益，作為知識(shí)傳播的窗口——廣大高等院校均設(shè)立相關(guān)專(zhuān)業(yè)，學(xué)習(xí)、傳授、普及相關(guān)知識(shí)和技術(shù)，旨在擴(kuò)大微電子技術(shù)的應(yīng)用;對(duì)于一些其它行業(yè)的理工科專(zhuān)業(yè)，也均設(shè)置此類(lèi)課程，其主要目的是將微電子技術(shù)更好地應(yīng)用于本行業(yè)，促進(jìn)本行業(yè)、本專(zhuān)業(yè)的發(fā)展，其主要表現(xiàn)形式是設(shè)置了一些實(shí)踐性強(qiáng)、應(yīng)用面廣、易于掌握的課程，并以選修課的形式出現(xiàn)［2］。其中，開(kāi)設(shè)最為普遍、最為常見(jiàn)的課程是《單片機(jī)原理與應(yīng)用》。這門(mén)課程在許多學(xué)校、許多專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)，開(kāi)設(shè)目的各不相同，講解內(nèi)容、授課重點(diǎn)、授課方式形式各異［3］。在此筆者基于森林工程專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)和森林工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)，結(jié)合多年來(lái)的授課經(jīng)驗(yàn)和對(duì)這門(mén)技術(shù)的理解，談?wù)勛约簩?duì)這門(mén)課程所采取的授課方法、講解重點(diǎn)及授課技巧。

1 課程培養(yǎng)目標(biāo)

教師在講授一門(mén)課程之前，首先應(yīng)了解和熟悉所講的課程內(nèi)容及它的應(yīng)用和發(fā)展，其次是明確授課對(duì)象是隸屬于哪一專(zhuān)業(yè)，針對(duì)這個(gè)專(zhuān)業(yè)，明確所講課程在本專(zhuān)業(yè)的地位和作用，設(shè)置此課程的目的，以此為基礎(chǔ)設(shè)定課程培養(yǎng)目標(biāo)。下面介紹森林工程專(zhuān)業(yè)現(xiàn)狀及本門(mén)課程培養(yǎng)目標(biāo)的制定。

森林工程是隨著人們不斷利用森林資源來(lái)滿足人類(lèi)生存的需要而逐步發(fā)展起來(lái)的，森林工程專(zhuān)業(yè)在我國(guó)林業(yè)工程建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有十分重要的地位。它為有效合理地利用和發(fā)展森林資源、保護(hù)森林生態(tài)環(huán)境、推動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了重要的理論和技術(shù)支撐，也是我國(guó)培養(yǎng)森工企業(yè)管理與技術(shù)人才的搖籃［4］。然而隨著天然林保護(hù)工程的開(kāi)展，在振興東北老工業(yè)基地的新形勢(shì)下，對(duì)森林工程科技人才提出了更高的要求，學(xué)生的就業(yè)領(lǐng)域已不僅僅局限于林業(yè)，而是林產(chǎn)品加工行業(yè)以及相關(guān)的農(nóng)林機(jī)械、儀器儀表、檢測(cè)儀器設(shè)備等其它行業(yè)［5］。為適應(yīng)新形勢(shì)發(fā)展需求，在森林工程專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)《單片機(jī)原理與應(yīng)用》課程，旨在提高學(xué)生們對(duì)微電子技術(shù)的認(rèn)識(shí)和了解，能夠在未來(lái)的工作中結(jié)合本行業(yè)的需要將微電子技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際工作中。立足于本專(zhuān)業(yè)，為更好地講解本門(mén)課程，達(dá)到教學(xué)目的和教學(xué)要求，以提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和實(shí)踐應(yīng)用能力作為本門(mén)課程的培養(yǎng)目標(biāo)。

2 授課方法的確定

為了達(dá)到更好的授課效果，在授課前了解學(xué)生的知識(shí)架構(gòu)是十分必要的［6］?？v觀森林工程專(zhuān)業(yè)課程體系、教學(xué)大綱，不難看出機(jī)械類(lèi)課程很多，學(xué)時(shí)充裕;電子類(lèi)課程及軟件類(lèi)課程學(xué)時(shí)不多，課程緊湊。在實(shí)際授課中所表現(xiàn)出來(lái)的效果也是這樣，學(xué)生們對(duì)機(jī)械知識(shí)十分熟悉，對(duì)電類(lèi)知識(shí)了解不是很充分。

比如一門(mén)課程的特點(diǎn)。從狹義上講，《單片機(jī)原理與應(yīng)用》是一門(mén)課程;從廣義上論， “單片機(jī)”是一門(mén)技術(shù)，這門(mén)技術(shù)主要包含三方面的內(nèi)容:單片機(jī)芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)及組成、芯片外圍電路、芯片自身編程指令。前兩部分統(tǒng)稱(chēng)為單片機(jī)系統(tǒng)的硬件，后一部分稱(chēng)之為單片機(jī)系統(tǒng)的軟件。通常在授課時(shí)，將單片機(jī)系統(tǒng)的軟硬件分成幾章，采用板書(shū)或是多媒體的形式逐一講解，這對(duì)于電氣自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)或是機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)的學(xué)生能夠普遍接受的，原因在于這些專(zhuān)業(yè)的課程體系中設(shè)置了學(xué)時(shí)充裕的電子類(lèi)、軟件類(lèi)課程，具有一定的知識(shí)儲(chǔ)備。對(duì)于森林工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，由于在前期相關(guān)課程設(shè)置相對(duì)較少，如果照搬其它學(xué)校、其它學(xué)院、其它專(zhuān)業(yè)的授課方式和授課方法，將達(dá)不到預(yù)期授課效果和課程培養(yǎng)目標(biāo)。應(yīng)當(dāng)采用一種切實(shí)有效、符合學(xué)生現(xiàn)有基礎(chǔ)的授課模式比較好。

根據(jù)以上分析，依據(jù)森林工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生現(xiàn)有知識(shí)架構(gòu)和課程培養(yǎng)目標(biāo)以及《單片機(jī)課程原理與應(yīng)用》課程的自身特點(diǎn)，確定采用“綜合教學(xué)法”授課，即通過(guò)全方位、多渠道的授課方法，達(dá)到授課目的。主要表現(xiàn)為:在理論知識(shí)傳授方面，采用“多媒體授課為主，板書(shū)授課為輔”的授課形式;在系統(tǒng)軟件學(xué)習(xí)方面，采用“課堂在線編程示教”的方式;在課程實(shí)踐方面，采用“課后實(shí)驗(yàn)，學(xué)以致用”的方法。

3 “綜合教學(xué)法”的實(shí)施

對(duì)于“綜合教學(xué)法”的實(shí)施，主要包含理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)兩個(gè)方面。

在理論教學(xué)方面，針對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)軟、硬件知識(shí)結(jié)構(gòu)的差異，采用不同的策略實(shí)施“綜合教學(xué)法”。

對(duì)于單片機(jī)系統(tǒng)軟件編程方面，采用“課堂在線編程示教”的授課方式，利用中文版南京偉福開(kāi)發(fā)軟件，通過(guò)多媒體在線編程，同時(shí)充分利用軟件的各個(gè)觀察窗口向同學(xué)展示在程序指令執(zhí)行前、執(zhí)行后單片機(jī)內(nèi)部寄存器、存儲(chǔ)器內(nèi)容的變化過(guò)程，通過(guò)反復(fù)修改、反復(fù)使用編程指令使同學(xué)們熟悉對(duì)編程指令的理解，掌握編程指令的使用。此外，為改變學(xué)生的被動(dòng)學(xué)習(xí)狀態(tài)，教師鼓勵(lì)學(xué)生上課帶筆記本，當(dāng)教師在講臺(tái)上編程時(shí)，學(xué)生在下面也進(jìn)行編程，形成“師生互動(dòng)，共同編程學(xué)習(xí)”的教學(xué)模式。

對(duì)于單片機(jī)系統(tǒng)的硬件知識(shí)傳授，采用多媒體授課形式，“多媒體為主，板書(shū)為輔”?？紤]到學(xué)生們的基礎(chǔ)知識(shí)薄弱，對(duì)于單片機(jī)芯片自身的結(jié)構(gòu)及組成，采用同PC機(jī)類(lèi)比比較的方式進(jìn)行講解，盡量采用通俗易懂的語(yǔ)言，逐步擴(kuò)大使用專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ);對(duì)于單片機(jī)芯片內(nèi)部管腳輸出電路的工作原理，由于此部分內(nèi)容不易理解且不影響學(xué)生們對(duì)單片機(jī)的實(shí)際應(yīng)用，故不做講解，概括性地說(shuō)一下，告訴學(xué)生們?nèi)绾问褂谩４送?，?duì)于單片機(jī)系統(tǒng)的外圍電路，采用模塊化思想，按照具體功能將系統(tǒng)外圍電路分解成幾個(gè)功能單一、結(jié)構(gòu)和工作原理簡(jiǎn)單的模塊逐一講解，最后合為一體在進(jìn)行講解。實(shí)踐證明，采用這種自下而上的方法授課效果明顯。

在實(shí)踐教學(xué)方面，為了達(dá)到預(yù)定的培養(yǎng)目標(biāo)，使學(xué)生們具備一定實(shí)踐應(yīng)用能力，將微電子技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用于自己的專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域，在“綜合教學(xué)法”授課的過(guò)程中，穿插設(shè)置了一些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，在每一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中設(shè)置不同的任務(wù)，同時(shí)對(duì)學(xué)生們分組，學(xué)生以小組的形式進(jìn)行組內(nèi)分工，相互配合，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)教師布置的任務(wù)，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)際演練，學(xué)生們不僅熟悉如何使用單片機(jī)，而且將單片機(jī)的軟硬件部分聯(lián)系起來(lái)，感受到了用“以軟帶硬、以硬帶軟、軟硬結(jié)合，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)”的方法來(lái)搭建系統(tǒng)的技巧，清晰地認(rèn)識(shí)到單片機(jī)系統(tǒng)軟硬件的內(nèi)在邏輯關(guān)系，提高了學(xué)生們的實(shí)踐動(dòng)手能力。同時(shí)，通過(guò)組內(nèi)分工，也培養(yǎng)了學(xué)生們的與人溝通能力和團(tuán)隊(duì)合作能力。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)在授課過(guò)程中展開(kāi)全方位的“綜合教學(xué)法”:“多媒體為主、板書(shū)為輔”，“師生互動(dòng)、課堂在線編程示教”，“小組配合、實(shí)戰(zhàn)演練完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目”等，使學(xué)生們具備了一定的編程能力和單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力，盡管距離一名單片機(jī)編程高手和系統(tǒng)硬件工程師還有一段距離，但已能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識(shí)應(yīng)用于自己的專(zhuān)業(yè)，為深造其它結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜的微型電子芯片和相關(guān)的微電子技術(shù)奠定了基礎(chǔ)，達(dá)到了教學(xué)大綱的要求，實(shí)現(xiàn)了預(yù)定的培養(yǎng)目標(biāo)。

［1］馬金祥，何一鳴.單片機(jī)課程實(shí)踐能力培養(yǎng)方法的探討［J］.常州工學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，20(3):87 －90.

［2］王洪亮，智立甫.單片機(jī)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革初探［J］.石家莊職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào).2006，18(6):72 －73.

［3］鄭建華.單片機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)構(gòu)建的研究［J］.福建電腦，2007(3):30－31.

［4］薛 偉，辛 穎，楊鐵濱，等.基于現(xiàn)代林業(yè)發(fā)展的森林工程創(chuàng)新復(fù)合人才培養(yǎng)體系建立［J］.森林工程，2010，26(6):89 －91.

［5］朱永林，曹 軍，董希斌.森林工程專(zhuān)業(yè)新型體系的建立與實(shí)踐［J］.中國(guó)林業(yè)教育，2006(6):24 －26.

［6］周向紅，李建軍.單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)的探討與研究［J］.實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2007，24(7):120 －122.