機(jī)械專業(yè)單片機(jī)課程教學(xué)方法研究

趙巍　馮娜　李彬

摘要：針對(duì)機(jī)械專業(yè)單片機(jī)課程學(xué)時(shí)數(shù)少，學(xué)生基礎(chǔ)薄弱、學(xué)習(xí)興趣弱，教學(xué)要兼顧理論、實(shí)踐等特點(diǎn)，提出融入CDIO理念的教學(xué)方法，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力；采用啟發(fā)式等一系列可行性教學(xué)改革方法并付諸實(shí)施，取得了良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)課程機(jī)械專業(yè)課程改革寓教于樂(lè)

中圖分類號(hào)：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）08（c）-0167-03

1教學(xué)現(xiàn)狀

《單片機(jī)技術(shù)》不僅是電子信息類專業(yè)的一門重要課程，也是機(jī)電一體化技術(shù)的重要組成部分，所以對(duì)于機(jī)械專業(yè)學(xué)生來(lái)講也是必不可少的。然而，電子信息專業(yè)與機(jī)械專業(yè)是兩個(gè)不同的專業(yè)，相同的課程需要安排不同的教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法才能收到良好的教學(xué)效果。文獻(xiàn)[1]、[2]、[3]、[4]等研究了電子、自動(dòng)化專業(yè)單片機(jī)課程的教學(xué)方法，提出了寶貴的建議；但是提出的教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容不完全適合機(jī)械專業(yè)的教學(xué)目標(biāo)、學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)和接受能力。本文主要針對(duì)機(jī)械專業(yè)單片機(jī)課程的授課方法，講課技巧提出可行性方法并付諸教學(xué)實(shí)踐。

一直以來(lái)，電類、計(jì)算機(jī)類的課程對(duì)于機(jī)械專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，總是老大難問(wèn)題。這類課程通常都是考查課，學(xué)時(shí)少則32，多則48；而且是大班授課，人數(shù)少則80～90，多則160～170。學(xué)生覺(jué)得單片機(jī)看不見(jiàn)摸不著，編程更是頭疼的事情；老師們則是心有余而力不足。因此，課題組一直在進(jìn)行《單片機(jī)技術(shù)》課程改革，希望通過(guò)教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法的改革，提高教學(xué)效果。

以前，課題組大多按照授課計(jì)劃進(jìn)行教學(xué)，內(nèi)容是：?jiǎn)纹瑱C(jī)概述、進(jìn)制數(shù)變換（2學(xué)時(shí)），單片機(jī)結(jié)構(gòu)（4學(xué)時(shí)），匯編語(yǔ)言指令（8學(xué)時(shí)），程序（8學(xué)時(shí)），存儲(chǔ)器、I/O口擴(kuò)展（6學(xué)時(shí)），實(shí)驗(yàn)6學(xué)時(shí)。老師大多按部就班的講；但當(dāng)講到進(jìn)制數(shù)變換時(shí)，部分同學(xué)就已經(jīng)失去了學(xué)習(xí)興趣，講到最后同學(xué)們也不知道什么是單片機(jī)，如何使用單片機(jī)？

傳統(tǒng)的教學(xué)中存在的主要問(wèn)題有以下幾方面。

（1）改革的幅度不大，整體的講課順序沒(méi)有本質(zhì)的改變。雖然教師們進(jìn)行了一定的改革，比如編寫(xiě)32、48學(xué)時(shí)的教材[9]；自制演示板（如圖1所示）；以發(fā)光二極管的一盞燈點(diǎn)亮，多盞燈點(diǎn)亮，間隔點(diǎn)亮等等為例貫穿整個(gè)課程，但是改革的效果甚微。

（2）課程內(nèi)容枯燥，缺乏啟發(fā)性教學(xué)，缺乏樂(lè)趣。枯燥是電子類、機(jī)械類理論課程教學(xué)的通病，如何提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，是快速提高教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。

2融入CDIO理念的教學(xué)設(shè)計(jì)

在課堂教學(xué)中，我們打破課堂教學(xué)按教材章節(jié)順序進(jìn)行講解的方式，大膽融入CDIO理念，以既要項(xiàng)目法又要體現(xiàn)完整的體系結(jié)構(gòu)為指導(dǎo)思想，進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)，注重培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維和主觀能動(dòng)性。文獻(xiàn)[1]、[2]、[3]等都提出了“興趣是最好的老師”，“在第一節(jié)課就要抓住學(xué)生的眼球”等。下面就以有趣的第一講為例介紹融入CDIO理念的教學(xué)設(shè)計(jì)，如表1所示。

以上10個(gè)步驟作為課程的第一講，涵蓋了單片機(jī)從構(gòu)思到實(shí)現(xiàn)的全過(guò)程，可操作性強(qiáng)。這種從“宏觀”到“微觀”的教學(xué)方式得到學(xué)生的認(rèn)可，在后續(xù)的課程中，學(xué)生知道為什么做，如何做，做到了哪個(gè)步驟，做到心中有數(shù)，有的放矢。第一節(jié)課講解就牢牢吸引了同學(xué)們的目光，激發(fā)了強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)興趣。第一節(jié)課后就有好多同學(xué)來(lái)拷貝編譯軟件。部分同學(xué)利用課余時(shí)間嘗試了液晶顯示、電機(jī)控制、蜂鳴器控制等課外實(shí)驗(yàn)；CDIO的教學(xué)方法不僅使大部分同學(xué)學(xué)會(huì)了單片機(jī)知識(shí)，更重要的是激發(fā)了學(xué)習(xí)的興趣，使學(xué)生們愛(ài)上了學(xué)習(xí)。

下面是學(xué)生對(duì)采用上述講授方式的單片機(jī)課程的評(píng)價(jià)：“我的邏輯思維得到了鍛煉，對(duì)知識(shí)的追求又有了新的認(rèn)識(shí)，抓緊時(shí)間，努力；老師的講解做到深入淺出，使同學(xué)們對(duì)于課程有較大的興趣與主動(dòng)性。”

3課程改革的思路

單片機(jī)課程是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的課程，多年的教學(xué)實(shí)踐表明，讓同學(xué)們?cè)谧鲰?xiàng)目中學(xué)會(huì)應(yīng)用，是提高學(xué)習(xí)效率的有效途徑。但是作為本科教學(xué)，又不能局限于幾個(gè)項(xiàng)目，還要兼顧知識(shí)的完整性、系統(tǒng)性。因此，在講課過(guò)程中，要兼顧系統(tǒng)性和實(shí)用性，注重能力培養(yǎng)。在課堂教學(xué)中要做到如下幾點(diǎn)。

3.1 主線明晰，詳略得當(dāng)

傳統(tǒng)的教學(xué)以灌輸知識(shí)為主，忽視了能力的培養(yǎng)與提高。本課程以發(fā)光二極管并口點(diǎn)亮、3～8譯碼器點(diǎn)亮、調(diào)用子程序延時(shí)點(diǎn)亮、定時(shí)器延時(shí)點(diǎn)亮、按鍵中斷點(diǎn)亮為主線，講解過(guò)程中貫穿單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)、編程指令、中斷、定時(shí)器使用方法及擴(kuò)展器件等教學(xué)內(nèi)容。這種主線明晰的講解方法使同學(xué)們學(xué)習(xí)思路清晰，學(xué)習(xí)目的明確，更重要的是能夠使同學(xué)們快速掌握單片機(jī)知識(shí)的學(xué)習(xí)方法，終身受益。

在講解指令時(shí)，注意詳略得當(dāng)。指令很多，但學(xué)時(shí)有限，如果泛泛的講，不僅枯燥乏味、浪費(fèi)時(shí)間，而且會(huì)降低學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，所以將指令放到實(shí)用程序中講解，可以達(dá)到事半功倍的效果。如：將DJNZ、NOP指令放在延時(shí)程序點(diǎn)亮二極管的程序中，既講解了循環(huán)方式，又講解了指令。有些不常用的指令，可以讓學(xué)生自學(xué)，只要教會(huì)學(xué)習(xí)指令的學(xué)習(xí)方法即可。

3.2 發(fā)揮學(xué)生主觀能動(dòng)性，寓教于樂(lè)

教學(xué)中，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，讓學(xué)生充分發(fā)表意見(jiàn)，開(kāi)展討論。讓學(xué)生自己學(xué)，主動(dòng)學(xué)。老師充分發(fā)揮指導(dǎo)作用。例如，第一節(jié)課末，要求同學(xué)們看書(shū)，查資料，預(yù)習(xí)單片機(jī)發(fā)展史、作用、應(yīng)用范圍等，第二節(jié)課就可以以提問(wèn)方式講解敘述性的知識(shí)，可以考察學(xué)生的自學(xué)習(xí)能力、總結(jié)表達(dá)能力、獨(dú)立思考能力等。又如，在講解公交車號(hào)碼的同時(shí)，講解進(jìn)制數(shù)變換知識(shí)，不僅讓學(xué)生們知道進(jìn)制數(shù)變換原則，還知道為什么要進(jìn)制數(shù)變換。寓教于樂(lè)，可以記憶終生。

3.3 采用啟發(fā)式教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生縝密的邏輯思維

在教學(xué)中，時(shí)刻運(yùn)用啟發(fā)式教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生縝密的邏輯思維，引導(dǎo)學(xué)生積極思考，由淺入深的，由表及里，給學(xué)生以豁然開(kāi)朗的感覺(jué)。例如：在講解ROM時(shí)，提及中斷的入口地址，此時(shí)不必多講，只要求同學(xué)們記住，為后續(xù)的中斷埋下伏筆；還要讓同學(xué)們聯(lián)想到，為什么寫(xiě)程序時(shí)開(kāi)始的幾句話總是ORG 0000H，JMP START，ORG 0030H，START：MOV SP，#30H。啟發(fā)同學(xué)們思考，提問(wèn)START的地址最小是多少？再聯(lián)想到SP的值最小是多少？把復(fù)雜的知識(shí)點(diǎn)分散到各細(xì)節(jié)中講解，每章節(jié)又要串講，講解時(shí)要根據(jù)學(xué)情收放自如，達(dá)到既分散又渾然一體、散而不亂的教學(xué)效果。

3.4 自省法

每個(gè)知識(shí)要點(diǎn)講述完成后，要求學(xué)生把相關(guān)的知識(shí)串連起來(lái)，加以思考，反省自己在知識(shí)掌握中存在的問(wèn)題。這樣不僅可以使學(xué)生形成連貫的思維，而且還可以養(yǎng)成反思的好習(xí)慣。

4結(jié)論

《單片機(jī)技術(shù)》是我校機(jī)械專業(yè)學(xué)生必須掌握的重要課程。但是學(xué)習(xí)這一課程需要較為廣泛的硬、軟件知識(shí)，這使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中感到難度較大。如何提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，是教師們面臨的重要問(wèn)題。根據(jù)多年的教學(xué)實(shí)踐，在教學(xué)中融入CDIO理念，提倡啟發(fā)式教學(xué)，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行嚴(yán)密的邏輯思考，寓教于樂(lè)，定能收到良好的教學(xué)效果。

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