《微机原理及应用》课程是应用型本科院校机械制造及自动化专业、机械电子工程专业中一门十分重要的专业基础课, 它对于学生后续相关课程的深入学习及动手实践能力的提高具有很大的铺垫作用。在以往的教学中, 学生普遍反映该课程内容信息量大, 知识点比较零碎, 理论教学多而实验实践动手少, 很难提起学习兴趣和积极性。笔者根据近几年的教学经验及电子设计大赛、机器人大赛经验, 认为现在的《微机原理及应用》课程的教学手段与工程应用型本科专业的要求还有很大差距, 不能体现应用型本科人才培养培养目标和要求。
1 传统教学存在的问题
在传统的《微机原理及应用》课程教学中, 教师只是机械地将单片机的结构原理、单片机的程序设计、定时器/计数器、中断系统、串行接口等知识单向传递给学生, 缺少与工程应用相结合的实例讲解。一方面, 由于知识点繁杂且抽象性强, 课上缺少实物模块展示, 学生上课感觉枯燥乏味、边学边忘, 且随着后续章节的学习深入, 知识点再次积累扩充, 无法与前面的知识衔接, 从而导致学生对知识的掌握也仅仅停留在表面无法深入融会贯通。另一方面, 由于教师疲于完成教学任务, 缺少与学生在知识思考加工和动手应用方面的互动, 缺少以人为本的教学理念, 最终导致事倍功半的效果。虽然该课程有实验安排, 但是都预先设定了实验环境, 学生也只是简单的重复运行实验, 学生动手设计部分被大大削弱, 最终造成教学效果不理想的状况, 也谈不上培养学生的工程应用创新能力了。
2 改进方法
2.1 采用模块实例教学, 形成互动趣味课堂
心理学研究证明:学生持久稳定的学习兴趣是形成自学能力与创造能力的内在动力, 因此在该课程的第一堂课上, 笔者给学生展示了多种由单片机制作的模块实例, 包括基于单片机的小车模块、温度采集显示模块、短信收发模块、电子琴模块等。通过这种方式, 学生必然会形成强烈的好奇心和持久稳定的学习兴趣, 因此可以说第一堂课学生学习兴趣的建立决定了该门课程教学效果的“成败”。
在给学生介绍单片机的结构工作原理时, 笔者首先给学生展示了以单片机最小系统为基础的二极管发光实验模块, 通过该模块给学生介绍单片机的硬件结构原理。在给学生介绍指令系统时, 通过闪烁二极管模块引入数据传送指令、逻辑操作指令等知识;在介绍汇编语言编程时, 通过LE D数码管显示模块, 引入各类程序的设计方法;在介绍定时器/计数器时, 通过方波显示模块引入其工作原理及设计方法;在介绍中断系统时, 通过发光二极管和小喇叭实验模块, 利用中断完成二者状态之间的切换。通过以上实例模块的引入, 学生不仅形成持久稳定的学习兴趣, 老师也建立了互动性强、趣味性浓的课堂氛围, 进一步为培养学生的创新能力做好铺垫。
2.2 加强实验环节, 开展动手做活动
实践教学是培养学生实践能力和创新能力的主要途径, 是保证应用型本科人才质量的关键环节。一方面, 在实验环节中老师可以让学生课下提前做好预习, 在实验课时直接去验证实验内容;然后学生可以在本实验基础上做拓展实验, 这样就开阔了学生的知识面、提高了学生的实践动手能力。另一方面, 在动手做活动中, 老师可以根据教学内容和要求, 让学生在课外根据课程的进度逐步搭建起一个单片机最小系统。在介绍单片机的结构时, 可以让学生利用元器件搭建单片机最小系统。在介绍单片机指令和汇编程序设计时, 可以让学生利用搭建好的单片机最小系统, 设计一个LED循环显示数字的小程序。在介绍单片机的定时器/计数器时, 可以让学生设计一个单片机音乐播放器。在讲解中断系统时, 可以让学生设计一个秒表, 利用按键产生中断实现秒表的启动和停止。通过这些动手做的开展, 学生学习起来不仅不会感到枯燥, 还可以加强实践动手能力, 进一步为培养学生的工程设计能力和应用能力起到了很好的铺垫作用。
2.3 结合各种比赛, 提高学生实践创新能力
每一年, 国家和江苏省都会举行各种各样的电子设计大赛、机器人大赛、机械创新大赛。学生在学完单片机原理课程后, 已经具备了基本的单片机知识和初步的单片机设计思想方法, 老师可以鼓励学生参加各种学科竞赛, 让学生在科学实践中检验所学理论知识。由于这些大赛训练题目来源于实际, 理论联系实际比较紧密, 竞赛内容既有理论设计, 又有实际制作, 能够全面检验和加强参赛学生的理论基础和实践创新能力。因此要培养社会所需的应用性本科人才, 可以让学生参加各类比赛, 让学生把解决实际问题与理论知识联系起来, 养成勤于实践、善于思考、勇于创新的良好习惯。为此, 我们学院先后成立了大学生电子协会、大学生机械创新协会。我们带领学生先后参加了2007年和2009年的全国电子设计大赛, 获得二等奖三项;参加了2006年和2008年的江苏省机器人大赛, 获得三等奖两项;参加了2008年和2009年的江苏省机械创新大赛, 获得二等奖和三等奖共5项。这些成果充分说明了, 通过与各种大赛的对接, 能够加强学生的动手能力和实践创新能力, 能够为社会培养出应用型本科人才。
3 结语
《微机原理及应用》课程是机械类本科生很重要的一门专业基础课, 是一门技术性和实践性很强的课程。该课程内容对于后续机械制造技术、数控机床及应用、精密加工与特种加工等课程的学习有着很重要的参考价值, 并且开展该课程的教学改革和探索符合应用性本科人才的培养目标, 可以在很大程度上提高本科人才的实践能力和创新能力。
摘要：针对工程应用型本科院校人才培养的特点和要求, 结合《微机原理及应用》课程内容及特点, 分析了传统教学内容、教学方法、教学手段的不足, 通过与全国电子设计大赛、江苏省机器人大赛的对接, 提出了具体的教学改革目标、教学手段以提高学生的工程实践能力和创新意识。
关键词：工程应用型,微机原理,创新
参考文献
[1] 李广弟.单片机基础 (第3版) [M].北京:北京航空航天大学出版社, 2007.
[2] 谭顶良.高等教育心理学[M].南京:河海大学出版社, 2006.