机械类专业单片机课程教学探索

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇机械类专业单片机课程教学探索范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘 要： 文章主要分析了单片机教学中存在的一些问题，针对机械类专业单片机的教学，提出了以C51编程为主，侧重基础应用、优化教学内容的改革方案，采用Proteus和开发板相结合，以实例引导教学，理论、实验同步的教学方法。研究表明该改革方案可以有效地调动学生学习的积极性，教学效果有一定的增强。

关键词： 机械类专业 单片机 C51语言

单片机自问世以来，已经广泛地应用于工业检测与控制、智能仪器仪表、汽车电子设备、机电一体化设备、家用电器等各个领域。单片机课程在高校电子类、机械类等工科专业中都有开设，其作为机械类专业的重要课程之一，是一门结合电子、计算机等技术的应用性很强的课程，也是后续“数控”类课程的重要基础。然而，从目前机械类专业单片机的教学情况来看，普遍存在一些问题。[1]-[3]如大多数的单片机教材都是针对电子类专业编写的，缺乏针对机械类专业的教材；教学上按照章节顺序进行，先讲概论、单片机的结构原理，然后讲指令等，最后举例；汇编语言抽象难懂，使得学生学习热情不高；实验设备陈旧且模块单元集成度高，实验时学生若没有搞清楚集成芯片就只能依照实验指导书照搬照套，这严重影响了教学效果。针对以上提到的单片机教学中存在的问题，在充分调研其他教学工作者在单片机教学中取得的成果[4]-[5]，以及我校以培养应用型人才为宗旨的基础上，笔者认为应该从以下几个方面针对机械类专业单片机课程教学进行改革。

1.教学内容的优化

（1）制定适合机械类专业的单片机教学大纲。单片机课程应注重培养学生的工程思维能力和解决实际问题的能力。通过该课程的学习使得学生了解单片机硬件结构，了解汇编语言，掌握单片机的基本原理、接口和应用技术。学习单片机技术在工业控制中的应用，培养和锻炼学生的动手能力。

（2）采用C51编程[6]。由于基于C51编程的单片机教材较少，所以在教学中往往重点讲授汇编语言。虽然汇编语言编写程序具占用资源少、程序执行效率高等优点，但汇编语言较抽象、可读性较差学生难以理解，且不同类型的单片机汇编语言有差异，难以移植。目前，企业的单片机开发人员大多以C51语言为主进行编程，主要是因为采用C51语言进行编程具有可读性好、模块化开发与资源共享、可移植性好、生成的代码效率高等优点。此外，采用C51进行编程仅需要对单片机的硬件结构有初步了解，知道所使用单片机有哪些资源就可以了，至于寄存器分配、不同存储器的寻址等均交由编译器管理。这与笔者认为对于机械类专业单片机的教学应减少硬件结构的课时数是一致的。

（3）注重基本的应用，求精不求全，防止按照教材力求把所有的知识都教给学生。针对机械类专业学生电子知识相对薄弱，以及机械类专业单片机教学侧重应用等特点，在理论知识的讲解上着重基本的、核心的内容——I/O口的使用、中断、定时器/计数器、LED显示、键盘、液晶显示器等。其他内容如存储器的扩展、I/O口的扩展及借助其他芯片来实现功能的部分让学生自学，或者在需要的时候自学。将更多的课时安排在实验实训环节。

2.教学方法的改进

（1）实例教学法。在教学的过程中，由易到难，针对不同的知识点设计实例，如从点亮一个发光二极管开始，然后让发光二极管闪烁，达到八个乃至更多个发光二极管各种跑马灯效果。又如从简单的定时器定时10秒钟开始，然后引入按键控制定时时间并设置启动开关，加入时间设置时相应的数字闪烁等效果，再到12小时制/24小时制简易时钟的设计。教学中从实例出发进行分析讲解，逐步引出相应的知识点，根据实例讲解理论。这种教学方式有助于提高学生学习的兴趣，增强学生学习的热情。

（2）将Proteus结合单片机开发板应用于课堂教学[7]。Proteus提供了30多个元件库及丰富的虚拟测试仪器，为单片机应用系统的开发提供了方便。将Proteus引入课堂，为单片机的教学提供一个平台，使得实例教学法更轻松地实施。使用Proteus结合多媒体，教师可以直接进行生动形象的演示，这让学生对编程效果有直观的了解，同时它还降低了教学成本的投入。秉承应用型人才培养的主导思想，必要的硬件设备应用于课堂教学还是需要的。全部都是虚拟仿真不足以让学生信服，且不足以充分调动学生的学习积极性。将Proteus结合单片机开发板应用于课程教学，Proteus先实现仿真效果，而后将程序下载到对应的开发板上验证演示，这可以让学生对实际的单片机应用系统的开发有真切的认识。

（3）实验教学与理论教学同步进行。要做到实验教学与理论教学同步进行不是件简单的事情。还牵涉到实验排课等方方面面，需要实验课老师和理论课老师协调沟通好，或者实验和理论由一个老师担任。理论课教师在上课时须兼顾实验课，做到理论课相应的知识点结束，实验课就是开始相应的实验。同步的教学方式，让学生及时进行实践训练，可以让知识点掌握得更牢固。一定要避免理论课结束很久了，相应的实验还没做到；或者理论还没讲到，实验就已经开始了。

3.课程考核方式的改革

单片机课程是一门应用性很强的课程。单片机系统的开发过程是结合硬件电路编写程序、编译查错、调试、再编译直至功能实现的过程。因此单片机的学习效果不能仅仅靠试卷来评定。要给出一个相对客观合理的成绩，必须增加实验环节的分值，降低期末试卷分数的比重。100分中，期末考试占40%，实验环节占40%，作业占10%，平时成绩占10%。单片机课程的教学就是为了使学生能够综合运用单片机的软、硬件技术分析解决实际问题。笔者认为对于一些学生还可以采取做项目、撰写项目报告的形式来对其学习效果进行考核。

4.结语

笔者针对机械类专业单片机教学提出了一些看法。从我校2009级和2010级机械设计制造及其自动化专业学生单片机教学实践可以发现：以C51编程为主的教学降低了对机械类专业学生电子硬件结构的要求；将Proteus和单片机开发板引入课堂且以实例来教学的方式，使得学生更加形象真切地了解和学习单片机，大大地提高学生对单片机的学习兴趣；实验和理论的同步教学使得学生及时地巩固所学知识，改革方案具有一定的成效，教学效果有一定的增强。

参考文献：

[1]刘志先.单片机课程教学改革探讨[J].钦州学院学报，2012，27（3）：22-24.

[2]王晓磊，李晓丹.单片机课程实践性教学改革的探索[J].辽宁工业大学学报，2012，14（1）：131-132.

[3]范剑，李军，夏如艇.单片机课程现场实验教学改革与实践[J].实验教学，2012，6：131-132.

[4]郭冰菁，赵书尚，韩建海.机械类专业单片机课程教学改革与学生工程素质培养[J]，2012，19：41-42.

[5]张毅刚，胡瑞强.基于Proteus的单片机课程的教学改革与实践能力培养[J].教改创新，2012：149-150.

[6]王晓荣，权义萍，张印强.基于C语言的“单片机”教学方法[J].中国电力教育，2009，138：96-97.

[7]曾树华，黄银秀.基于虚拟实验室的单片机教学改革[J].哈尔滨职业技术学院学报，2012，1：67-68.

基金项目：滁州学院教学研究项目（2011jyy015、2012jyy006）。