機械專業單片機課程教學方法研究

趙巍　馮娜　李彬

摘要：針對機械專業單片機課程學時數少，學生基礎薄弱、學習興趣弱，教學要兼顧理論、實踐等特點，提出融入CDIO理念的教學方法，以提高學生的學習興趣，培養自主學習能力；采用啟發式等一系列可行性教學改革方法并付諸實施，取得了良好的教學效果。

關鍵詞：單片機課程機械專業課程改革寓教于樂

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）08（c）-0167-03

1教學現狀

《單片機技術》不僅是電子信息類專業的一門重要課程，也是機電一體化技術的重要組成部分，所以對于機械專業學生來講也是必不可少的。然而，電子信息專業與機械專業是兩個不同的專業，相同的課程需要安排不同的教學內容與教學方法才能收到良好的教學效果。文獻[1]、[2]、[3]、[4]等研究了電子、自動化專業單片機課程的教學方法，提出了寶貴的建議；但是提出的教學方法和教學內容不完全適合機械專業的教學目標、學生的知識結構和接受能力。本文主要針對機械專業單片機課程的授課方法，講課技巧提出可行性方法并付諸教學實踐。

一直以來，電類、計算機類的課程對于機械專業的學生來說，總是老大難問題。這類課程通常都是考查課，學時少則32，多則48；而且是大班授課，人數少則80～90，多則160～170。學生覺得單片機看不見摸不著，編程更是頭疼的事情；老師們則是心有余而力不足。因此，課題組一直在進行《單片機技術》課程改革，希望通過教學內容與教學方法的改革，提高教學效果。

以前，課題組大多按照授課計劃進行教學，內容是：單片機概述、進制數變換（2學時），單片機結構（4學時），匯編語言指令（8學時），程序（8學時），存儲器、I/O口擴展（6學時），實驗6學時。老師大多按部就班的講；但當講到進制數變換時，部分同學就已經失去了學習興趣，講到最后同學們也不知道什么是單片機，如何使用單片機？

傳統的教學中存在的主要問題有以下幾方面。

（1）改革的幅度不大，整體的講課順序沒有本質的改變。雖然教師們進行了一定的改革，比如編寫32、48學時的教材[9]；自制演示板（如圖1所示）；以發光二極管的一盞燈點亮，多盞燈點亮，間隔點亮等等為例貫穿整個課程，但是改革的效果甚微。

（2）課程內容枯燥，缺乏啟發性教學，缺乏樂趣。枯燥是電子類、機械類理論課程教學的通病，如何提高學生的學習興趣，是快速提高教學質量的關鍵。

2融入CDIO理念的教學設計

在課堂教學中，我們打破課堂教學按教材章節順序進行講解的方式，大膽融入CDIO理念，以既要項目法又要體現完整的體系結構為指導思想，進行啟發式教學，注重培養學生的邏輯思維和主觀能動性。文獻[1]、[2]、[3]等都提出了“興趣是最好的老師”，“在第一節課就要抓住學生的眼球”等。下面就以有趣的第一講為例介紹融入CDIO理念的教學設計，如表1所示。

以上10個步驟作為課程的第一講，涵蓋了單片機從構思到實現的全過程，可操作性強。這種從“宏觀”到“微觀”的教學方式得到學生的認可，在后續的課程中，學生知道為什么做，如何做，做到了哪個步驟，做到心中有數，有的放矢。第一節課講解就牢牢吸引了同學們的目光，激發了強烈的學習興趣。第一節課后就有好多同學來拷貝編譯軟件。部分同學利用課余時間嘗試了液晶顯示、電機控制、蜂鳴器控制等課外實驗；CDIO的教學方法不僅使大部分同學學會了單片機知識，更重要的是激發了學習的興趣，使學生們愛上了學習。

下面是學生對采用上述講授方式的單片機課程的評價：“我的邏輯思維得到了鍛煉，對知識的追求又有了新的認識，抓緊時間，努力；老師的講解做到深入淺出，使同學們對于課程有較大的興趣與主動性。”

3課程改革的思路

單片機課程是一門應用性很強的課程，多年的教學實踐表明，讓同學們在做項目中學會應用，是提高學習效率的有效途徑。但是作為本科教學，又不能局限于幾個項目，還要兼顧知識的完整性、系統性。因此，在講課過程中，要兼顧系統性和實用性，注重能力培養。在課堂教學中要做到如下幾點。

3.1 主線明晰，詳略得當

傳統的教學以灌輸知識為主，忽視了能力的培養與提高。本課程以發光二極管并口點亮、3～8譯碼器點亮、調用子程序延時點亮、定時器延時點亮、按鍵中斷點亮為主線，講解過程中貫穿單片機硬件結構、編程指令、中斷、定時器使用方法及擴展器件等教學內容。這種主線明晰的講解方法使同學們學習思路清晰，學習目的明確，更重要的是能夠使同學們快速掌握單片機知識的學習方法，終身受益。

在講解指令時，注意詳略得當。指令很多，但學時有限，如果泛泛的講，不僅枯燥乏味、浪費時間，而且會降低學生的學習興趣，所以將指令放到實用程序中講解，可以達到事半功倍的效果。如：將DJNZ、NOP指令放在延時程序點亮二極管的程序中，既講解了循環方式，又講解了指令。有些不常用的指令，可以讓學生自學，只要教會學習指令的學習方法即可。

3.2 發揮學生主觀能動性，寓教于樂

教學中，充分調動學生的學習積極性，讓學生充分發表意見，開展討論。讓學生自己學，主動學。老師充分發揮指導作用。例如，第一節課末，要求同學們看書，查資料，預習單片機發展史、作用、應用范圍等，第二節課就可以以提問方式講解敘述性的知識，可以考察學生的自學習能力、總結表達能力、獨立思考能力等。又如，在講解公交車號碼的同時，講解進制數變換知識，不僅讓學生們知道進制數變換原則，還知道為什么要進制數變換。寓教于樂，可以記憶終生。

3.3 采用啟發式教學，培養學生縝密的邏輯思維

在教學中，時刻運用啟發式教學，培養學生縝密的邏輯思維，引導學生積極思考，由淺入深的，由表及里，給學生以豁然開朗的感覺。例如：在講解ROM時，提及中斷的入口地址，此時不必多講，只要求同學們記住，為后續的中斷埋下伏筆；還要讓同學們聯想到，為什么寫程序時開始的幾句話總是ORG 0000H，JMP START，ORG 0030H，START：MOV SP，#30H。啟發同學們思考，提問START的地址最小是多少？再聯想到SP的值最小是多少？把復雜的知識點分散到各細節中講解，每章節又要串講，講解時要根據學情收放自如，達到既分散又渾然一體、散而不亂的教學效果。

3.4 自省法

每個知識要點講述完成后，要求學生把相關的知識串連起來，加以思考，反省自己在知識掌握中存在的問題。這樣不僅可以使學生形成連貫的思維，而且還可以養成反思的好習慣。

4結論

《單片機技術》是我校機械專業學生必須掌握的重要課程。但是學習這一課程需要較為廣泛的硬、軟件知識，這使學生在學習過程中感到難度較大。如何提高學生的學習效果，是教師們面臨的重要問題。根據多年的教學實踐，在教學中融入CDIO理念，提倡啟發式教學，充分發揮學生的主觀能動性，引導學生進行嚴密的邏輯思考，寓教于樂，定能收到良好的教學效果。

參考文獻

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