周俊杰

（鄭州大學(xué)機(jī)械與動力工程學(xué)院，河南 鄭州 450001）

隨著人工智能的深入發(fā)展，21世紀(jì)全面進(jìn)入了計算機(jī)智能控制時代，而其中的一個重要方向就是以嵌入式計算機(jī)控制與計算。正因如此，近年來各個國家不斷加大對嵌入式計算機(jī)控制技術(shù)研究的投入力度，尤其是科研人員的培養(yǎng)。隨著人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，吸引了越來越多的學(xué)生學(xué)習(xí)《微機(jī)原理》或《單片微型機(jī)原理》，通過該課程的學(xué)習(xí)，可以幫助學(xué)生更快的進(jìn)入軟硬件結(jié)合的學(xué)習(xí)方法，同時加強(qiáng)國產(chǎn)芯片STC系列單片機(jī)的學(xué)習(xí)[1]，不僅學(xué)習(xí)了系統(tǒng)的理論知識，還培養(yǎng)了愛國情懷，提高實踐動手能力。

《微機(jī)原理》課程是過程裝備與控制工程專業(yè)等機(jī)電類專業(yè)的一門主要課程，內(nèi)容多樣抽象，涉及學(xué)科較多，是廣大教師難教和學(xué)生難學(xué)的一門課程。隨著Proteus軟件的出現(xiàn)，越來越多的教材與該軟件結(jié)合，在教學(xué)科研過程中結(jié)合該軟件，國內(nèi)多位學(xué)者進(jìn)行了教學(xué)的探索，趙廣元[2]系統(tǒng)介紹了基礎(chǔ)設(shè)計、課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計涉及的典型案例，唐正[3]在單片機(jī)教學(xué)方面做了系統(tǒng)的探索與分析，鄭超[4]在單片機(jī)教學(xué)實驗仿真平臺的建設(shè)方面做了分析與研究。

1 教學(xué)內(nèi)容概述

《微機(jī)原理》課程內(nèi)容有學(xué)習(xí)8086芯片為主，有的學(xué)習(xí)單片微機(jī)51芯片為主，針對過控類或機(jī)電類學(xué)生開設(shè)的課程內(nèi)容主要涉及單片機(jī)的發(fā)展歷程[2]，包括：單片機(jī)的基礎(chǔ)、硬件、程序設(shè)計、中斷和顯示接口技術(shù)等內(nèi)容。課程以單片機(jī)為主要線索，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)硬件電路設(shè)計和軟件程序調(diào)試的方法，幫助學(xué)生理解單片機(jī)的內(nèi)容結(jié)構(gòu)；分析和總結(jié)單片機(jī)設(shè)計過程中的經(jīng)典案例，從而激發(fā)學(xué)生對微機(jī)原理的好奇心、熱情和激情，為后續(xù)學(xué)生學(xué)習(xí)過程裝備與控制工程專業(yè)課打下良好的基礎(chǔ)。

2 教學(xué)現(xiàn)狀分析

在課程講授前，對學(xué)生進(jìn)行調(diào)查，結(jié)果顯示學(xué)生學(xué)習(xí)過模擬電路部分，基本上沒有接觸過數(shù)字電路，大部分學(xué)生對程序設(shè)計有初步的學(xué)習(xí)和了解，少部分學(xué)生對程序設(shè)計有較為深入的學(xué)習(xí)。嵌入式技術(shù)發(fā)展涉及多個學(xué)科的內(nèi)容，對學(xué)生知識的全面性有著較高的要求，并且相關(guān)的知識點如：基本的電路電子基礎(chǔ)知識，程序調(diào)試知識，尤其是仿真軟件的掌握等涉獵較少；此外單片機(jī)的寄存器、中斷等專業(yè)的概念較多，物理概念非常抽象，對于那些基礎(chǔ)薄弱的大多數(shù)留學(xué)生來說學(xué)習(xí)難度很大，因此亟需尋找新的教學(xué)方法，通過硬件仿真和軟件仿真相結(jié)合的教學(xué)方法，提高學(xué)生理解知識的能力。在不斷完善教學(xué)內(nèi)容的過程中，讓學(xué)生易學(xué)、易懂、易用。

3 教學(xué)方法多元化

針對不同學(xué)生基礎(chǔ)知識掌握程度不一樣的問題，必須基于學(xué)生的實際情況采取多元化的授課方式，促進(jìn)學(xué)生對微機(jī)原理相關(guān)知識的理解和掌握。具體的措施有線上線下相結(jié)合的授課模式、學(xué)生實驗小組、現(xiàn)場實踐授課等多角度一體化的教學(xué)方法，從而提高學(xué)生對《微機(jī)原理》這門課的掌握程度，為后面的專業(yè)課的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

1）線上線下相結(jié)合。在開課之前，將要學(xué)習(xí)的課程內(nèi)容通過雨課堂、騰訊會議或QQ平臺等網(wǎng)絡(luò)提前下發(fā)給學(xué)生，讓學(xué)生提前做好預(yù)習(xí)，讓學(xué)生提前做好基礎(chǔ)知識的預(yù)習(xí)和思考。在線下，加強(qiáng)學(xué)生反饋的知識難點和疑點，在授課的過程中重點關(guān)注學(xué)生不清楚的內(nèi)容。線下授課中首先回顧上節(jié)課的重點內(nèi)容，對前一節(jié)的重點知識進(jìn)行強(qiáng)調(diào)。在課堂中要加強(qiáng)師生互動環(huán)節(jié)，互動過程更能有針對性地解決學(xué)生的難點。針對一些抽象的知識，僅僅依靠語言表述很難讓學(xué)生理解，為了改善學(xué)習(xí)效果適當(dāng)播放動畫或者實物錄制視頻等，讓學(xué)生對該知識點有一個具體的感知，此外，視頻的引入可以提高學(xué)生上課的注意力，緩解學(xué)生的疲勞。

2）學(xué)生實驗小組。實驗小組主要在上實驗課時主要由三名同學(xué)共同完成實驗，分工合作，培養(yǎng)團(tuán)隊協(xié)作能力，在有限的時間內(nèi)完成更多功能的典型案例。為了強(qiáng)化學(xué)習(xí)效果，開展線下交流活動，線下每人獨立完成一份實驗報告，每周定期上交電子版實驗報告，最后在單個實驗基礎(chǔ)上加強(qiáng)綜合設(shè)計的練習(xí)，并在實驗課程內(nèi)完成討論講解，做到理解原理與實現(xiàn)功能，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，加深對綜合知識的理解

3）現(xiàn)場實踐授課。依托學(xué)?，F(xiàn)有的STC試驗箱模型，看看試驗箱中的部件，拓寬學(xué)生對不同功能器件的了解。在現(xiàn)場授課的過程中，更能從單片機(jī)整個系統(tǒng)設(shè)計的角度幫助學(xué)生學(xué)習(xí)微機(jī)原理基礎(chǔ)知識。通過上述三種方式，強(qiáng)化應(yīng)用意識，提升了學(xué)生的參與程度，綜合課程設(shè)計均以不同實際問題為導(dǎo)向，根據(jù)不同層次的案例難易程度，實踐強(qiáng)度也有差異。采用理論教學(xué)和軟件仿真實踐相結(jié)合，同時融入科學(xué)創(chuàng)新的思考方法。根據(jù)學(xué)生的理論知識理解程度和實踐動手能力，完成不同課程設(shè)計。

4 教學(xué)內(nèi)容多樣化

1）增加網(wǎng)上和課外知識的學(xué)習(xí)。將微機(jī)原理教學(xué)中需要掌握的數(shù)字電路的基礎(chǔ)知識，根據(jù)不同層次，學(xué)生在上課前通過自主學(xué)習(xí)，掌握相應(yīng)的基礎(chǔ)理論知識。由于課程學(xué)時限制無法展開講解的內(nèi)容，適當(dāng)利用網(wǎng)絡(luò)資源對課堂內(nèi)容進(jìn)行補充，加強(qiáng)慕課和QQ群知識共享的使用?？梢蕴崆安殚喯嚓P(guān)的慕課視頻，在該章節(jié)添加相關(guān)的慕課資源網(wǎng)址鏈接，學(xué)生通過課下的慕課在線課程，提高自學(xué)能力和學(xué)習(xí)主動性。

2）強(qiáng)化學(xué)生實踐環(huán)節(jié)。在小組實驗中，每人獨立繪制電路和調(diào)試程序，互相討論，結(jié)合試驗箱，進(jìn)行實物仿真，針對不同的教學(xué)案例，從輸入輸出口的使用，到中斷和接口技術(shù)系統(tǒng)的設(shè)計，覆蓋從典型的按鈕，開關(guān)輸入部件到數(shù)碼管、顯示器等輸出部件進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計與零部件選型，并積極進(jìn)行半實物仿真系統(tǒng)設(shè)計，通過學(xué)生親自實踐，加深對理論知識的理解，強(qiáng)化教學(xué)授課效果。通過上述的教學(xué)模式，倡導(dǎo)案例教學(xué)、采取分組教學(xué)的方法，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方式和創(chuàng)新設(shè)計能力，實現(xiàn)理論知識的學(xué)習(xí)與實踐動手能力的全面發(fā)展。既有線上又有線下、理論與仿真相結(jié)合，尤其是在現(xiàn)在課時大幅度壓縮、教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合和教學(xué)投入不足的情況下，更顯示其優(yōu)越性。在相同的時間內(nèi)，至少可以讓學(xué)生多學(xué)四分之一的內(nèi)容，并且有更多時間留給學(xué)生發(fā)揮主動性，培養(yǎng)獨立思考、提高實踐動手操作能力等方面均有明顯效果。

5 結(jié)束語

《微機(jī)原理》課程本身涉及的知識面很廣很復(fù)雜，有些專業(yè)學(xué)習(xí)單片機(jī)為主，有些專業(yè)學(xué)習(xí)8086通用計算機(jī)為主[5]，隨著教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的整合，越來越多探索二者有機(jī)融合，加強(qiáng)核心芯片的學(xué)習(xí)，外圍器件基本相同或相似，因此很有必要優(yōu)化教學(xué)方法和內(nèi)容。筆者通過采取多元化的教學(xué)方法和豐富的教學(xué)內(nèi)容，極大地激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，通過一系列的有效措施，提高學(xué)生對微機(jī)原理課程學(xué)習(xí)的興趣，加深對理論知識和實踐的結(jié)合，達(dá)到學(xué)以致用。