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1、机械类专业单片机原理与应用若干教学策略的探讨 摘要：本文针对机械专业单片机原理与应用课程教学的特点，提出了若干提高单片机课程教学效果的策略，包括灵活使用多媒体教学方式，培养学生仿真模拟与逻辑思维相结合的学习方法，并且采用项目式的教学策略，加强学生实践动手能力，从而充分提高单片机原理与应用课程的教学效果。 1 引言 单片机原理与应用是机械类专业必修的专业技术基础课，主要以8051单片微型机为主，讲授它的原理结构，软件开发，接口扩展以及应用开发，是一门实践性很强的课程。通过该课程的学习，使学生掌握单片机的工作原理、基本性能和使用单片机构成应用系统的基本方法、设计原理，为后续课程的学习以及今后单片机
2、的应用、系统分析和设计、开发提供必要的技术基础。在电子技术、信息技术、控制技术，与传统制造技术相结合的今天，单片机技术已在仪器仪表、过程控制、数据采集、信号处理和机电一体化等领域得到广泛的应用，单片机原理与应用课程已经成为机械制造专业学生建立机电结合的知识结构的最佳切入点。 2 机械类专业单片机课程教学的特点 机械类专业单片机课程教学与电子电气和计算机等电类专业的单片机教学有着显著的区别，电类专业学生在学习单片机课程前，已经学完电子技术类基础课程和汇编语言、8086微机原理等基础课程，具有良好的电类与微机原理类的知识准备，单片机原理与应用往往会作为选修课学习。 单片机原理与应用是机械类专业的必
3、修课程，它的教学目的在于使学生完整掌握8051单片机原理的基础上，更好的对以前所学电类类课程知识有更深入理解和综合运用能力，并对微型计算机系统有足够的理解，为学生建立起机电结合的知识结构奠定基础。但是，机械专业的学生往往由于没有电类学生的基础知识准备，学生在学习本课程(特别是学习的初期)时反映课程比较抽象，难以消化掌握。因此，教学过程中需要不断调整教学方法，充实教学内容，提高课程的教学效果。 3 提高单片机课程教学效果的策略 3.1 灵活使用多媒体教学方式，充分提高课堂教学效果 多媒体技术带来了教学方式的巨大变革，使得课堂教学变得更加形象与生动。单片机原理与应用课程内容丰富，涉及到计算机软件、
4、硬件与电子电路等方面的知识，其工作原理抽象，实践性比较强，单纯依靠黑板与粉笔比较难以将所有概念形象的展示给学生，尤其是对准备知识不足的非电类专业初学学生，更需要采用实物与多媒体素材结合的方式讲授内容，把8051的结构原理图、工作时序图、硬件连接图等教学内容充分以图文动画等形式将教学内容表达给学生，并充分调动学生的感官功能，增强学生的理解和记忆，提高教学效果和质量。特别在课程开始的初期，提高学生学习兴趣，克服学习困难，引导学生及早入门。 在使用多媒体教学时，也需要灵活的使用黑板的教学功能。如果ppt文件信息量过大，文字过多，学生需精力高度集中阅读幻灯片内容，往往会忽视了对内容的理解，有的学生会只
5、顾看多媒体屏幕，来不及做应有的笔记。在多媒体教学方式下，黑板仍然是不可缺少的教学手段，是多媒体屏幕内容的延伸，有机的将多媒体屏幕与黑板结合起来，两者会显得更加相得益彰。如单片机课程知识点的原理图比较多，需要对照原理图讲授知识点内容，但内容与原理图往往需要2张幻灯片才能表达清楚，简单的将原理图和内容分成2张幻灯片，显然不利于学生的对照分析、理解与掌握，因此可以在1张幻灯片上充分表达知识点的基本内容和原理图，而将该知识点的扩展内容在黑板上展示出来，教师黑板上板演的过程也是帮助学生思考、理解和笔记的过程，这样多媒体屏幕与黑板就显得相互联系，不可分割了。 单片机技术在网络上的资源十分丰富，因此，可以推
6、荐些著名的单片机专业网站、技术论坛网址，以此作为课堂教学延伸，提高学生的学习兴趣，拓宽学生的视野，对于课堂教学起到了较好的辅助和促进作用。 3.2 采用仿真模拟手段，帮助学生掌握硬件工作原理与软件运行 在理论教学的基础上，讲授单片机的仿真软件，提高学生对单片机结构原理以及汇编语言指令程序运行流程的理解和掌握。通过单片机仿真软件可以更形象的展示单片机的结构，观察在程序运行中或指令执行后单片机有关内部资源或数据的变化情况。目前广泛使用的单片机仿真软件比较多，如MedWin、Wave和Proteus等系统，可以完成对硬件电路和软件流程的模拟仿真。 单片机仿真软件的介绍应在讲授单片机结构原理与指令系统
7、之间插入，既使学生进一步巩固已学的知识，并且为讲授指令系统做好准备。在讲授指令系统与汇编语言时，对相关指令与汇编程序的运行进行仿真模拟，模拟单片机指令的运行流程，很方便的观察单片机运行过程中寄存器、累加器、存储器以及各接口的变化情况。 更重要的是仿真模拟软件可以帮助学生提高阅读、编写、调试和开发汇编语言的单片机程序。学生可以通过模拟仿真软件，验证指令的执行情况以及各指令对寄存器的影响，在计算机上编辑、编译/ 汇编模拟调试自己编制的程序，甚至调试某些涉及硬件的程序。 3.3 加强教学实践环节，提高学生动手能力 单片机教学内容实践性较强，课程实验是其教学内容不可分割的组成部分，学生通过亲自动手实验
8、，不仅可以巩固课堂所学知识，做到对理论知识的融会贯通，并且通过进行单片机系统的设计与开发，提高学生的实践动手能力、分析和解决工程实际问题的能力。 为了提高实验的效果，在正式实验之前，学生利用仿真软件开展虚拟的实验，初步调试完毕程序，然后在仿真器与开发器的基础上完成硬件调试，以实现单片机的硬件功能。较好的将学生的课堂和课外的实验相结合，显著提高课堂实验的效果。 实验教学的内容必须得到优化，单片机实验主要有2部分，前一部分主要是帮助学生熟悉单片机结构原理，汇编语言的编程与开发，这部分实验宜与课堂教学紧密结合，在相应的理论教学完毕之后立即进行。第二部分为单片机的应用系统的开发，这部分内容宜在单片机原
9、理及接口功能讲授完毕后，以开发课题的方式布置给学生进行综合实验。机械专业单片机原理与应用没有课程设计的实践教学环节，故综合性实验是实践教学过程中重要的环节，其主要思路就是选择一个典型的单片机应用小系统作为课题，也可以结合教师的相关科研课题内容，将一个实际开发项目交给学生，综合实验“以学生为中心”，没有固定的答案和现成的模式，是学生综合运用基础知识解决实际问题能力的综合体现。学生自主完成应用系统的开发，教师在此过程中主要作为学生开发过程的顾问，为学生解答疑惑，而不直接参与学生的开发环节。通过综合性实验，培养学生主动学习、综合分析问题解决问题的能力，培养学生的自主创新能力。 4 结论 单片机原理与应用课程内容抽象、实践性强，不利学生理解掌握，需要不断改进教学方法，提高学生的主观能动性，提高教学效果。本文提出了若干提高教学效果的措施，通过在教学过程中贯策与运用，激发了学生的学习兴趣，提高了学生的知识掌握程度，培养了学生的动手能力，使学生具有创新自主学习的意识和能力。