机械类专业单片机课程教学方法研究

魏航信

[摘要]针对机械类学生计算机及电子技术等方面基础知识少，单片机课程学习困难等特点，对该门课程教学进行了改革。在单片机教学中，采取“一点两面三突出”的教学方法，以存储器为重点，对单片机的软件系统、硬件系统两个方面进行详细讲述。并以多媒体教学、与学生互动交流、深入浅出的教学方式等三部分相结合。使机械类学生在短时间内能更好地掌握课程重点内容，提高他们学习的积极性。通过对机械专业的本科生教学表明，该方法取得了较好的效果。

[关键词]单片机；教学改革；机械

单片机以其体积小、功能强大、可靠性高等优点，广泛应用于检测、控制等现场设备和装置上。机械类本科的机械设计制造及其自动化专业和过程装备与控制工程专业的学生，在以后工作中，经常要用到现场检测及控制等自动化装置，因此学好单片机课程，具有十分重要的应用价值。

然而，由于机械类本科生在大三上半学期之前只开设了电工电子学和大学计算机基础等课程，因此学生的电子技术、计算机等基础知识偏少，使他们学习单片机时比较困难，以致影响了学生的学习积极性。因此对该门课程的教学方法改革势在必行。通过教学改革，可为提高机械类本科生的培养质量。

1机械类学生学习单片机的难点分析

1.1寄存器或存储单元的地址和内容

在单片机课程中，从头至尾、从硬件系统到软件系统，都贯穿着一个非常重要的概念，寄存器的内容和寄存器的地址。比如在单片机内部组成原理一章，讲述了内部的通用数据存储器、专用数据存储器，其中包括寄存器组、累加器A、B寄存器、程序状态奇PSW、DPTR16位寄存器，以及IE、TP、TCON等等，只写都与寄存器或存储单元有关，它们具有不同的地址。在软件系统一章。讲述的各种寻址方式，如直接寻址、寄存器间接寻址、变址寻址等，也主要是围绕寄存器地址展开的，不懂得地址就无法理解这些内容。而地址这个概念对于电子类和计算机类的本科生来说也较难理解，因此对机械类本科生就更难理解了。而对这个概念不掌握好，对单片机的真正掌握就成为纸上谈兵了。

1.2学生对于单片机中的电路很难理解

由于机械类学生学习电工电子技术只有一个学期，因此对模拟电子电路知识点掌握较少，分析电路图的能力不强。因此导致学生对于单片机中的相关硬件电路、扩展电路难以理解。比如单片机外接程序存储器、数据存储器，是学生必须掌握的电路。单片机MD、D/A电路也是其工作后经常接触的电路，这些电路需要学生对计算机和模拟电子电路均十分熟悉，才能充分理解。而这对于机械类学生有时难以做到。

1.3学生对汇编指令难以理解

由于单片机的软件是汇编语言，属于低级语言。学生之前接触到的是高级语言（如Visual Basic，或C语言），编程中不会遇到地址等概念目。而低级语言比高级语言难度更大，也需要相关计算机硬件基础知识，因此学生对于汇编语言这样的低级语言难以理解。

1.4学生对单片机的应用不了解

虽然单片机广泛应用于工业和我们日常生活中，但由于我们国家的教育体制，学生很少有机会接触实际的单片机的产品，因此他们不知道单片机有什么作用。以致他们在学习中带有很大的盲目性，从而影响了他们的学习兴趣和积极性。

2单片机课程教学改革方法

根据机械类学生在学习单片机过程中遇到的难点，以及该门课程教学大纲的规定，并通过对2009年到2015年6届本科生的教学实践，总结出机械类本科生单片机教学总的指导思想，可以概括为：“一点两面三突出”。

2.1教学改革总的指导思想

所谓一点，就是在教学过程中，始终以寄存器地址和内容为主线索，贯穿于单片机的整个教学中。学生只有彻底掌握这个概念，才能对单片机的硬件和软件真正掌握。通过教学实践表明，对这个概念掌握得越透彻，对这门课程的学习效果越好。

为了提高学生对寄存器地址和内容这个概念的理解，首先采用多媒体教学手段，制作了相应的动画，把抽象概念形象化，使学生能更好地理解。同時为了加深学生印象，从第二章开始，每次上课前，让学生把这个概念复习2分钟，通过反复强化记忆。使学生将其掌握。有了这个基础之后，再推广到数据总线、地址总线和控制总线概念上，学生就能掌握好单片机硬件系统和软件系统的内容。

所谓两面，是指在教学类容上，以单片机的软件系统和硬件系统为重点。不能忽视任何一个方面，二者是不可分割的一个有机整体。在讲述硬件系统时，要让学生知道它们是为软件服务的。在讲软件（汇编程序）时，要让学生知道这个程序在单片机硬件的什么位置存放，对应的硬件功能是什么。只有这样学生才能真正掌握软、硬件等相关知识点。

所谓三突出，是指教学方法上，突出多媒体教学、和学生互动交流、深入浅出的教学方式，提高教学效果。

在单片机课程中，有许多电路图。并有许多比较抽象的概念（如寄存器，地址总线，数据总线，控制总线等），对于此，采用多媒体教学手段，可以取得较好地效果，因为它可以将抽象的理论形象化。

由于单片机这门课程有很多知识难点，为了使学生能真正理解和掌握知识点，还需要采取互动的方式。这主要通过提问和讨论等方式进行。比如在讲到存储器地址范围这个概念，虽然已经讲了很多次，但为了让学生更能加深印象，课堂上，让学生在黑板前自己根据电路图来判断存储器地址范围。通过某个学生做题，他就真正的掌握了该知识点，其他同学也对此有了很深的印象。

针对机械类学生的特点，以及单片机课程的难度，最重要的是采取深入浅出的教学方法，把一个难以理解的知识通过很简单的语言表达出来，使学生容易理解。要真正做到这一点其实很不容易，对教师提出了更高的要求，教师自己必须对这门课程有深厚的理论和实践基础，才能做到课堂上随机应变、脱口而出。但如果教师真正做到这一点，那么会取得非常好的教学效果。关于这点，有一个例子，在讲单片机外扩存储器章节中，单片机访问外部程序存储器的过程这个知识点其实很难理解，但在教学中，先给学生出了一个脑筋急转弯，然后再问学生一个问题，最后根据这个问题讲解单片机访问外部程序存储器的过程，学生很快就明白了，而且学生当时在课堂上的学习积极性很高，上课能专心听讲，教学效果非常好。

2.2其它教学方法

由于学生对单片机的应用不十分了解，使他们学习带有盲目性。因此教师在课堂上，需要给学生多讲一讲某个电路的应用。只有和实际相结合，学生才有兴趣学习。比如讲单片机扩展应用，可以给他们讲抽油机的智能控制器（这对他们以后工作很有帮助）。在讲单片机振荡电路时，可以给他们讲日常生活中遥控器的结构、修理方法，在讲译码器时，可以讲手机显示屏工作原理等等。通过这些，让学生知道自己学的单片机是非常有用的。

此外，根据教育心理学相关理论，有时还需要对学生进行适当鼓励和表扬，以激发学生的学习兴趣。比如在课堂上提问，对回答正确的同学加以表扬，并给他计一次平时成绩。对做作业很认真的同学，在课堂上点名表扬。这些都可以提高学生的学习兴趣。从教学实践来看，这也是一个非常有效的激励方法。

3结论

根据机械类本科生的知识特点，以及本科生微机原理及接口技术（单片机）教学大纲的要求，对单片机教学进行了改革。通过“一点两面三突出”的教学方法，以存储器为主线，以单片机的软件系统、硬件系统为重点，以多媒体教学、与学生互动交流、深入浅出教学方式为依托，使机械类学生能更好地掌握课程相关内容，提高他们学习的兴趣和积极性。这些都是一些有益的尝试，但还有更多的工作要做。例如，在教学中引入PROTEUS仿真软件，如何提高学生的实验和动手能力、实验与科研结合的问题等，有待我们今后进一步探索。

[责任编辑：杨玉洁]