1前言

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，純機(jī)械結(jié)構(gòu)產(chǎn)品逐漸減少，取而代之的是整合機(jī)械和電氣技術(shù)的產(chǎn)品設(shè)備。結(jié)合實(shí)際情況，上海工程技術(shù)大學(xué)機(jī)械工程專業(yè)的選修課程包括機(jī)械設(shè)計(jì)制造和電氣控制自動(dòng)化兩個(gè)模塊，微機(jī)原理和接口技術(shù)課程是電氣控制自動(dòng)化模塊的重要課程[1]。通過課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠掌握微型計(jì)算機(jī)基本原理及接口技術(shù)，具有一定的最小系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)能力。目前課程選擇MCS-51單片微型機(jī)為主要對(duì)象，授課內(nèi)容涉及單片機(jī)硬件基礎(chǔ)、匯編語言程序設(shè)計(jì)以及接口技術(shù)。與電氣信息類專業(yè)學(xué)生相比，機(jī)械工程專業(yè)學(xué)生控制類的基礎(chǔ)知識(shí)相對(duì)較弱。因此，考慮到學(xué)員的知識(shí)結(jié)構(gòu)和專業(yè)水平，在教學(xué)內(nèi)容和方法等方面進(jìn)行改革，在達(dá)到專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的同時(shí)，激發(fā)學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣，增加學(xué)員的學(xué)習(xí)動(dòng)力，使學(xué)員快速準(zhǔn)確掌握該課程的基本知識(shí)等方面具有重要意義[2]。

2課程教學(xué)過程中存在的問題

機(jī)械工程專業(yè)學(xué)員在學(xué)習(xí)該課程之前[3]，雖然進(jìn)行了電工技術(shù)、電子技術(shù)等相關(guān)課程的學(xué)習(xí)，但是針對(duì)性和系統(tǒng)性不強(qiáng)，在學(xué)習(xí)過程中難免存在一些難以理解和掌握的知識(shí)。目前主要存在以下問題。內(nèi)容多，課時(shí)少在課程學(xué)習(xí)過程中，前期相關(guān)知識(shí)多，學(xué)生難以把握和消化課程知識(shí)點(diǎn)[4]。同時(shí)，該課程安排在大三學(xué)期，學(xué)時(shí)少，包括課內(nèi)實(shí)驗(yàn)時(shí)間。大學(xué)三年級(jí)正處于學(xué)生找工作和準(zhǔn)備考試等重要時(shí)期，進(jìn)一步導(dǎo)致學(xué)生課程學(xué)習(xí)投入嚴(yán)重不足，難以達(dá)到預(yù)期的學(xué)習(xí)效果。因此，為了在有限的時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)地開展教育，必須整合和簡(jiǎn)化課程內(nèi)容。

教育手段的單一課程具有名詞概念多、知識(shí)關(guān)聯(lián)性強(qiáng)、內(nèi)容抽象等特點(diǎn)[5-6]。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中一旦對(duì)某個(gè)知識(shí)點(diǎn)理解不夠，就會(huì)導(dǎo)致后續(xù)學(xué)習(xí)過程中存在困難。而目前采用的教學(xué)方式以教師課堂講解為主，學(xué)生參與度不高。因此，必須不斷調(diào)整教育方法，在有限的時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)地介紹課程知識(shí)，在教育中調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，讓學(xué)生積極參加教育過程。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目不完善實(shí)驗(yàn)課程是該課程的重要組成部分[7]，目前沒有單獨(dú)的實(shí)驗(yàn)課程，采用課內(nèi)實(shí)驗(yàn)的方式。學(xué)生人數(shù)多，場(chǎng)所有限，安排的實(shí)驗(yàn)課多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過程中，只需根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書提示，輸入程序，運(yùn)行并記錄結(jié)果即可。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中缺乏獨(dú)立思考，創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力和獨(dú)立思考能力沒有得到很好的開發(fā)和提高，無法達(dá)到實(shí)驗(yàn)教育的目的，最終課程學(xué)習(xí)效果差。

3課程教育改革與創(chuàng)新

課程量有限，但課程內(nèi)容多，信息量多，與前期課程和課程本身各章節(jié)相關(guān)較大[6，8]。為了保證學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)掌握課程相關(guān)知識(shí)，需要對(duì)當(dāng)前課程體系與教學(xué)過程進(jìn)行改革和創(chuàng)新，具體實(shí)施思路如圖1所示。以下是后續(xù)課程教學(xué)過程中應(yīng)注意的幾個(gè)方面的重點(diǎn)介紹。簡(jiǎn)化教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合專業(yè)實(shí)際情況，參考大部分兄弟大學(xué)的課程安排情況，課程安排8個(gè)部分，包括7個(gè)部分的理論課程和1個(gè)部分的實(shí)驗(yàn)安排，如圖2所示。該安排對(duì)部分知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行刪除、整理、簡(jiǎn)化，例如中斷系統(tǒng)章節(jié)，刪除中斷控制器8259A教育內(nèi)容，要求學(xué)生重點(diǎn)把握中斷的基本概念和8051中斷系統(tǒng)。

將部分章節(jié)合并，如果內(nèi)存章節(jié)不單獨(dú)設(shè)置，則將其歸入并行I/O接口章節(jié)，要求學(xué)生重點(diǎn)把握單片機(jī)和外部?jī)?nèi)存的擴(kuò)展。教育內(nèi)容應(yīng)加強(qiáng)機(jī)電一體化行業(yè)微機(jī)的應(yīng)用教育，有助于吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主導(dǎo)性和積極性，達(dá)到預(yù)期的教育目標(biāo)。改革課堂教學(xué)方式調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性是教學(xué)設(shè)計(jì)和安排的基本原則[6]。筆者通過與學(xué)生的對(duì)話，發(fā)現(xiàn)大部分學(xué)生在上課前期的學(xué)習(xí)過程中都有很高的積極性，可以跟上教育的進(jìn)度，但是當(dāng)教育內(nèi)容進(jìn)入第三部分時(shí)，發(fā)現(xiàn)這篇文章的記憶性知識(shí)點(diǎn)很多，知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系很大，區(qū)別度很高。因此，學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力直線下降，學(xué)習(xí)效果非常不理想。在授課過程中，首先要把握理論深度，減少陳述性和記憶性的知識(shí)。對(duì)一些知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行歸納分類介紹，例如在介紹MOV、MOVX、MOVC指令時(shí)，首先要讓學(xué)生了解數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕�本概覽，然后分析三種不同指令的適應(yīng)場(chǎng)合，掌握其區(qū)別和聯(lián)系。其次，在課堂上合理拋出思考問題，配合案例教育，讓學(xué)生參加，學(xué)生更加積極地深入課堂。精選實(shí)驗(yàn)內(nèi)容根據(jù)專業(yè)的培養(yǎng)方案和課程教學(xué)大綱，目前該課程設(shè)置了匯編語言程序設(shè)計(jì)和單片機(jī)和A/D和D/A接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)。

1)在編輯語言程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中，重點(diǎn)要求學(xué)生掌握分支程序、循環(huán)程序、檢查程序和子程序等典型程序設(shè)計(jì)方法。通過這些實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以在指令系統(tǒng)中掌握指令集和使用方法，初步掌握匯編的語言設(shè)計(jì)思想。2)在單片機(jī)和A/D和D/A接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)中，要求學(xué)生掌握單片機(jī)和ADC0809的連接方法，根據(jù)連接方式計(jì)算轉(zhuǎn)換芯片的端口地址。同時(shí)，要求學(xué)生采用中斷方式和查詢方式，閱讀EOC在線狀態(tài)信息，判斷轉(zhuǎn)換過程是否結(jié)束。課外拓展和畢業(yè)設(shè)計(jì)由于課時(shí)較少，院校實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)地受限，僅僅依靠課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，想讓學(xué)生了解和掌握單片機(jī)的基本工作原理，進(jìn)行相關(guān)電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。現(xiàn)在由于個(gè)人電腦的普及，學(xué)生大都有筆記本電腦，可以用虛擬模擬軟件進(jìn)行系統(tǒng)模擬。

不僅節(jié)約成本，而且不受實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所的限制，大幅度提高學(xué)生的學(xué)習(xí)樂趣和動(dòng)力。英國(guó)LabCenterElectronics公司推出的Proteus軟件是專門用于電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)和模擬的軟件[9]，特別適合單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和模擬。另一方面，建議學(xué)生購買單片機(jī)學(xué)習(xí)開發(fā)板，目前開發(fā)板功能強(qiáng)大，價(jià)格便宜，在學(xué)生可承受的范圍內(nèi)。借助于實(shí)際開發(fā)板，學(xué)生可以更加清楚地看清和了解各元器件的全貌，有助于在后續(xù)實(shí)際項(xiàng)目設(shè)計(jì)開發(fā)過程中快速融入。因此，在課堂教學(xué)過程中，可以積極向?qū)W生推薦這些課外學(xué)習(xí)擴(kuò)展途徑，進(jìn)一步深入結(jié)合理論教育和實(shí)踐，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中回憶課堂知識(shí)點(diǎn)，應(yīng)用于系統(tǒng)開發(fā)過程，鞏固學(xué)習(xí)，融入時(shí)間，取得工作效果。

另外，院校第八學(xué)期是學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)階段，教師可以提供一些單片機(jī)相關(guān)的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題，讓學(xué)生通過畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)，進(jìn)一步鞏固所學(xué)。豐富的網(wǎng)絡(luò)資源網(wǎng)絡(luò)資源是課堂教學(xué)的有益補(bǔ)充[10]，因此可以建立課程網(wǎng)站，在網(wǎng)上實(shí)時(shí)公布最新的教學(xué)大綱、多媒體課件、教學(xué)進(jìn)度安排和其他教學(xué)相關(guān)資料。在條件允許的情況下，可以建立一個(gè)在線答疑工作室，學(xué)問題可以在線發(fā)表，其他學(xué)生和教師可以看問題回答，最后老師評(píng)價(jià)學(xué)生的回答。這樣既方便學(xué)員提問，同時(shí)還可以參與其中，參與答題的學(xué)員可以進(jìn)一步鞏固知識(shí)點(diǎn)，有利于提高學(xué)習(xí)的動(dòng)力和樂趣。其他學(xué)生可以通過參論檢查自己的學(xué)習(xí)效果。

4結(jié)語

針對(duì)上海工程技術(shù)大學(xué)機(jī)械工程專業(yè)特色和培養(yǎng)計(jì)劃課程體系，分析當(dāng)前微機(jī)原理和接口技術(shù)課程教學(xué)過程中課程設(shè)置、理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)等問題。針對(duì)這些問題，根據(jù)近年來的教育經(jīng)驗(yàn)，提出有效可行的課程教育改革和創(chuàng)新，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，進(jìn)一步提高學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量。只有不斷進(jìn)行課程改革和探索，才能建立適合專業(yè)實(shí)際的課程教學(xué)方案，豐富教學(xué)過程，激發(fā)學(xué)生興趣，達(dá)到預(yù)期的培養(yǎng)目標(biāo)。