仝軍令　司卓印　梁斌

摘 ?要 學校開設(shè)了C語言程序設(shè)計、電子工藝學、單片微機原理與接口技術(shù)等課程，目的是培養(yǎng)學生的機電控制系統(tǒng)設(shè)計能力。在以往的教學實踐中未能將這些課程有機地聯(lián)系在一起，影響了教學效果。在理順這些課程內(nèi)在聯(lián)系的基礎(chǔ)上，通過教學內(nèi)容的整合，形成系統(tǒng)化教學模式，增加C語言和電子工藝學知識的運用頻率，降低以單片機為核心的機電控制系統(tǒng)的學習難度，激發(fā)學生學習興趣，提高學習質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 單片機;C語言;電子工藝學;系統(tǒng)化教學模式

中圖分類號：G642.0 ? ?文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2020）06-0084-03

Exploration on Systematic Teaching Mode of Single Chip Micro-

computer and Electronic Technology and C Language Courses//TONG Junling， SI Zhuoyin， LIANG Bin

Abstract In order to develop the students ability to design the me-

chatronic control system， there are some courses such as C Language

Programming， Electronic Technology， Principle and Interface Tech-nology of Single Chip Microcomputer are employed. Because of the poor relevance among these courses in the past teaching practice， the

teaching effect is affected. On the basis of straightening out the inter-

nal relations among these courses， by combining the teaching content，

a systematic teaching mode has been formed. With the teaching mode，

the frequency of using the knowledge of C language and electronic technology has been increased， the learning difficulty of the mecha-tronic control system with single chip microcomputer as the core has

been reduced， the interest of learning has been stimulated， and the learning effect has been improved.

Key words single chip microcomputer; C language; electronic tech-nology; systematic teaching mode

1 引言

機械工程專業(yè)是以有關(guān)的自然科學和技術(shù)科學為理論基礎(chǔ)，結(jié)合生產(chǎn)實踐中的技術(shù)經(jīng)驗，研究和解決開發(fā)、設(shè)計、制造、安裝、運用和修理各種機械的全部理論和實際問題的應用學科。在當前工業(yè)4.0及《中國制造2025》大背景下，智能制造不斷深化，自動化、智能化貫穿機械設(shè)計與制造的全過程，面向機械工程專業(yè)的新工科建設(shè)已悄然興起。

中國礦業(yè)大學徐海學院設(shè)有機械工程專業(yè)，并設(shè)置了機電一體化專業(yè)方向。為了使學生認識現(xiàn)代機電控制系統(tǒng)，培養(yǎng)自動化、智能化方面的能力，本專業(yè)開設(shè)了“C語言程序設(shè)計”“電子工藝學”和“單片微機原理與接口技術(shù)”等課程。然而在以往的教學實踐中未能將這三門課程有機地聯(lián)系在一起，無法形成系統(tǒng)合力，不能很好地服務于機電控制系統(tǒng)的學習。如何理順上述課程的內(nèi)在聯(lián)系，形成系統(tǒng)化教學模式，已成為亟待解決的問題。

2 課程現(xiàn)狀

“C語言程序設(shè)計”課程 ?本課程作為通識教育類課程，于第二學期開設(shè)。課程旨在使學生掌握一種計算機高級語言的編程方法，掌握一定的軟件開發(fā)技術(shù)，為機電控制系統(tǒng)的軟件編程打下基礎(chǔ)。目前，機械工程專業(yè)學生對C語言的運用主要在第六學期及之后的專業(yè)課程設(shè)計、綜合實訓及畢業(yè)設(shè)計階段，從學到用的時間間隔較長，使用時比較生疏。

“電子工藝學”課程 ?本課程作為學科教育類課程，于第四學期開設(shè)。課程旨在使學生掌握電子電路的基本設(shè)計方法和電子產(chǎn)品整機及配件的生產(chǎn)制造工藝，為機電控制系統(tǒng)的硬件電路開發(fā)與制作提供基礎(chǔ)知識。目前，“電子工藝學”課程主要針對一般電子產(chǎn)品的設(shè)計制造進行講解，未結(jié)合典型的機電控制系統(tǒng)硬件電路進行授課，且其應用亦主要在第六學期及之后的專業(yè)課程設(shè)計、綜合實訓及畢業(yè)設(shè)計階段。

“單片微機原理與接口技術(shù)”課程 ?本課程作為專業(yè)教育類核心課程，具有重要的地位，于第四學期開設(shè)。課程主要培養(yǎng)學生掌握微機的基本原理、組織結(jié)構(gòu)和基本的運行方式，掌握單片機與外部接口芯片及相關(guān)設(shè)備的接口方法，使學生具有單片機應用系統(tǒng)設(shè)計的初步能力，即能根據(jù)現(xiàn)場的實際情況，合理選用單片機并設(shè)計相應的硬件和軟件系統(tǒng)的能力。

單片機是現(xiàn)代機電控制系統(tǒng)的核心之一。作為專業(yè)核心課程，本應該被學生熟練掌握并加以運用，然而在實際的理論教學和實驗教學中卻存在一些問題，導致學生的學習效果不盡如人意，主要體現(xiàn)在三個方面[1]。

1）抽象的匯編語言導致學生學習興趣不高。匯編指令較多，過于抽象，對于機械工程專業(yè)學生來說不容易理解，使得學生在初學匯編指令時便遇到困難。由于學時所限，又不能花更多的時間去解決這些困難，導致學生進一步學習單片機的興趣下降。

2）單片機應用系統(tǒng)開發(fā)學時不足。由于匯編指令難以理解，在講授時必然要占用一定的學時，導致單片機應用系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)的學時數(shù)相對不足，學生單片機應用能力較弱。

3）傳統(tǒng)的實驗設(shè)備實驗效果不佳。傳統(tǒng)的單片機實驗箱較大，學生只能在實驗室進行單片機實驗;實踐機會不夠充分，導致理論學習效果不夠牢固。同時，傳統(tǒng)的單片機實驗箱與單片機應用系統(tǒng)硬件構(gòu)成差別較大，學生無法完全了解電路原理[2]，認為單片機應用系統(tǒng)就是單片機實驗箱，對整個單片機系統(tǒng)的開發(fā)及應用沒有一個完整的概念[3]。

通過上述分析發(fā)現(xiàn)，導致單片機課程出現(xiàn)學習效果不佳的主要原因是單片機課程未能與C語言和電子工藝學課程進行有機的結(jié)合。

3 系統(tǒng)化教學模式的構(gòu)建

機電控制系統(tǒng)是硬件和軟件的綜合，亦是單片機、電子工藝和計算機編程語言等知識的綜合。目前，單片機軟件開發(fā)越來越多地采用C語言，且單片機實驗設(shè)備也是典型的電子產(chǎn)品，因此，“單片微機原理與接口技術(shù)”“C語言程序設(shè)計”和“電子工藝學”這三門課程具有天然的內(nèi)在聯(lián)系。為了提高教學質(zhì)量，有必要系統(tǒng)整合這三門課程的教學內(nèi)容，形成系統(tǒng)化的教學模式。

以便攜式單片機開發(fā)板為實例，開展電子工藝學理論與實驗教學 ?便攜式單片機開發(fā)板是一個典型的電子產(chǎn)品，其上不僅有常用的電阻、電容、電感、半導體器件、集成電路等電子元器件，還涉及印制電路板的設(shè)計、制作、焊接和調(diào)試等知識。因此，在“電子工藝學”課程的理論和實踐教學過程中，精簡部分純電子產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)內(nèi)容，側(cè)重于單片機應用系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計與制作。將一套便攜式單片機開發(fā)板作為實例貫穿始終，課程結(jié)束后，學生即可擁有一套自己非常熟悉的單片機開發(fā)板，為下一步單片機的學習提前準備好硬件實驗平臺。

以C語言為編程語言，開展單片機理論教學 ?機械工程專業(yè)對單片機的要求以應用為主，對單片機的底層機理可以不做深究。如單片機的尋址方式、指令系統(tǒng)、匯編語言等，理論性很強，但是在實際中應用很少，這些內(nèi)容可以選擇少講或者不講[2]。且在項目開發(fā)中，C語言現(xiàn)在已經(jīng)代替匯編語言，成為單片機編程的重要語言[2]，因此可以淡化匯編語言，主要以C語言作為單片機的編程語言來講解。

本專業(yè)學生已經(jīng)學習過C語言課程，以C語言作為編程語言進行單片機的學習時，可以將學習匯編語言的學時節(jié)省出來，將有限的學時有效地利用在單片機應用系統(tǒng)開發(fā)的學習上，從而降低學習難度，增加學習興趣，提高學習質(zhì)量。

以便攜式單片機開發(fā)板為實驗平臺，開展單片機實驗教學 ?通過“電子工藝學”課程的學習，學生已經(jīng)對便攜式單片機開發(fā)板的硬件構(gòu)成有了深刻的認識，在此基礎(chǔ)上開展單片機的實驗教學，可以起到事半功倍的效果。同時，便攜式單片機開發(fā)板與單片機應用系統(tǒng)的硬件構(gòu)成比較接近，還配套有完整的電路原理圖，通過適當?shù)牟脺p，即可形成針對某個實驗項目的電路原理圖。因此，便攜式單片機開發(fā)板有利于學生的單片機應用系統(tǒng)開發(fā)能力的綜合培養(yǎng)。

另外，由于開發(fā)板的便攜性，學生不再受到實驗場地的限制，可以靈活掌握時間進行單片機的學習。由于實踐機會比較充分，加深了理論知識的理解，從而有利于單片機后續(xù)章節(jié)理論知識的學習。

4 系統(tǒng)化教學模式的實施

本系統(tǒng)化教學模式在機械工程專業(yè)2017級學生中進行了實踐?！半娮庸に噷W”和“單片微機原理與接口技術(shù)”課程采用的便攜式單片機開發(fā)板如圖1所示，電子工藝學實驗中焊接的繼電器控制板如圖2所示，單片機開發(fā)板連接兩個繼電器控制板，通過C語言編程實現(xiàn)直流電機“正—反—?！笨刂频膶嶒炄鐖D3所示。

在“電子工藝學”課程中，以小型機電控制系統(tǒng)——直流電機“正—反—停”控制系統(tǒng)的制作為實例，將“電子工藝學”知識與以單片機為核心的機電控制系統(tǒng)有機地聯(lián)系起來，將C語言與單片機的學習相結(jié)合，以應用為導向，學以致用，激發(fā)學生對后續(xù)機電控制系統(tǒng)相關(guān)課程學習的興趣。

5 結(jié)語

本文分析了中國礦業(yè)大學徐海學院機械工程專業(yè)“C語言程序設(shè)計”“單片微機原理與接口技術(shù)”和“電子工藝學”課程存在的問題，指出單片機課程出現(xiàn)學習效果不佳的主要原因是該課程未能與C語言和電子工藝學課程進行有機結(jié)合?！靶鹿た啤北尘跋?，在以機電控制系統(tǒng)為載體，以自動化、智能化能力培養(yǎng)為目標的導向下，理順上述三門課程的內(nèi)在聯(lián)系，在此基礎(chǔ)上系統(tǒng)整合這三門課程的教學內(nèi)容，形成系統(tǒng)化教學模式。實踐表明，該系統(tǒng)化教學模式取得良好的教學效果，有助于學生自動化、智能化等方面的能力的培養(yǎng)。

參考文獻

[1]仝軍令，司卓印，梁斌.機械工程專業(yè)“單片機原理與接口技術(shù)”課程教學改革與實踐[J].教育教學論壇，2019（42）：127-128.

[2]李礴.高職院校單片機課程教學改革探討[J].電腦知識與技術(shù)，2017，13（33）：154-155.

[3]鄒云峰.應用型本科單片機教學改革探討[J].信息記錄材料，2018（1）：151-152.