机械专业教学研究论文

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一、案例系统教学

随着电子信息技术的发展，社会需要既懂机械又懂微机控制的人才，但是机械类专业学生的计算机基础知识一般比较薄弱，《微机原理与接口技术》一直是一门学生较难掌握的课程。为了帮助机械专业的学生在一定的课时内掌握教学大纲规定的内容，在教学中将知识点与工程应用相联系，然后对其进行归纳和总结，形成了以案例促进教学的模式，并将其贯穿于整个教学过程。但在实际的教学中，还要注意以下两点

。1．教材内容和案例相结合

将教学内容中的知识与实际案例进行结合。每个案例都结合着教材的理论知识，将理论知识应用到解决案例中的实际问题。比如，在讲解CPU的编程结构时，先介绍一个简单的时序电路，由此引出时钟电路、寄存器、总线等概念。在讲解可编程定时器/计数器8253时，以如何检测自行车速度为例。为了检测自行车速度，需要产生标准时钟，检测自行车轮辐信号，计数检测到了多少根轮辐。然后采用单位时间计算法，检测单位时间内有多少根轮辐经过，或是检测总的轮辐数目，计算每根轮辐经历的时间，由此来计算车速。为了达到上述目的，需要分析如何配置控制字寄存器、如何初始化每个计数器等。

2．案例环环相扣，形成系统

案例的设计需要周密考虑。案例在设计之初要考虑的问题是，如何在每次案例教学中即能讲解当前知识，又能复习上次课程的内容并引出下次课程的教学内容，这样便使学生在接受新课之前可以完成对上次课程的回顾，又对下面的内容充满好奇。此外，工程应用所采用的知识面涉及内容非常多，掌握每个案例需要大量的课时，理论课时有限，让案例环环相扣，形成系统，可以减少理解案例的时间，又能够很好掌握课程内容。以感应同步器检测案例为例，该系统包括8086的总线和时序，存储器，输入/输出，中断技术，可编程接口芯片8255、8253、8279等微机原理接口技术所有内容。在课堂教学中，我们可以不断反复应用该案例。在总线和时序一章中，围绕CPU，学生可以掌握晶体振荡器、复位电路和电源电路;在存储器一章中，学生能很好地掌握RAM、ROM等存储器，并复习了总线和时序一章，也能够直观地看到其它章节的内容;在可编程接口芯片一章中，学生能掌握如何利用定时器/计数器8253进行计数，利用并行接口芯片8255设计输入输出，利用8279设计键盘显示电路，实现参数设置，并采用七段码显示参数或者感应同步器距离，通过这样环环相扣，一个完整的系统就可组成。一个系统案例涵盖整个理论课程章节内容，学生通过一个系统案例，能直观地掌握课程理论知识，并举一反三，应用于工程实践中。学生在课堂上学习的积极性来源于课堂知识所带来的求知欲和兴趣。选择学生喜欢的内容作为教学内容，是提高教学质量的一种好方法。每个学生都有自行设计自行车速度检测方法和控制装置想法，作为老师引导学生一步步实现，包括:设计晶振、复位、电源电路;设计存储器接口电路，设计时钟芯片电路、设计键盘显示电路等。

二、在自制开发板上动手实践

由于缺乏实际的练习与应用，有相当多的机械类专业学生快到毕业时，仍然不知道如何在工程实例中使用微机原理的理论知识。为了增加理论与实际的结合机会，在教学实践中，作者设计了一块简单、成本很低的CPU开发板。CPU开发板具有在线下载功能，能够实现与计算机通信、键盘显示操作、模拟量输入等各种功能。利用开发板进行编程，能够很好理解掌握微机编程结构、汇编语言、存储器功能、输入输出接口、A/D转换，定时器、计数器功能等。这种自制开发板发给每个学生，布置各种不同的任务，让学生在电路板上实现，这样学生在课余时间能够很好地掌握微机原理的基本知识。通过这些训练，学生不仅掌握了课堂内容，培养了动手能力，而且启发他们的创造能力，学生根据这块电路板完成了各种不同的功能，如霓虹灯显示、恒温箱控制模拟、网络功能等。人手一块CPU开发板，进行实际电路的设计，让课堂理论知识紧密联系实践操作。

三、灵活考试机制

机械专业微机原理与接口技术是一门专业选修课程，教师在成绩评定上有比较大的自主权，不能简单拘泥于书面考试的形式。所以，这个环节要与前两要素有机结合，灵活应用，以取得良好的教学效果。一般会有100个左右的学生选修这门课。在这些学生中间，每年都会有部分学生参加教师所承担的课题研究。对于这些学生，由学生本人申请或者班导师推荐，他们的期末考试成绩一般都在90分左右。还有部分有学习积极性的同学会参加各种科技兴趣小组，利用微机原理知识，制作各种小发明、小创造。这部分同学通常能交出一份很好的设计方案和演示实例，期末成绩将根据考试成绩和小发明、小创造综合评定。另外，还有部分同学在自制的开发板上设计出比较好的演示程序，期末成绩则由演示程序与考试成绩结合评定。其余的同学根据考试成绩和平时作业综合评定成绩。通过采用这种灵活的考试机制，不仅调动了学生的学习积极性，又提高了部分学生学习的自主性、动手能力和创造性。这种灵活的考试机制还取得了良好的辐射效应，取得了一定的经济和社会效益。在参与课题研究的同学中，有些申请了上海市大学生创新基金项目;有些学生毕业后根据参与的课题研究，分别成立了自己的公司。这种灵活的考试机制，能很好地推动教学双方沟通的经常性，提高了教学效果。参与课题研究的同学能够提出他们的想法，为将来的教学改进提供很好的思路。这种教学效果已经产生多元化的效果，不仅增强了理论知识，而且增强了动手能力、创新能力和自学能力。

四、总结

机械专业课程有自己的特点，需要很强的理论与实践相结合。本文的研究以案例系统教学贯穿始终的教学方法，并鼓励学生不断拓展自己的知识面，取得了比较好的教学效果。通过提供每个学生一块CPU开发板，完成实际电路设计，使得学生能够很好地应用所掌握理论知识，提高了动手能力，增强了创新能力，并往往能冒出新的思想火花。一种良好的考试机制往往能更好地提高学生全方面的素质。在今后的教学过程中，还需要进一步探索和总结教学方法，激发学生的学习积极性。

作者：孙福佳 汪中厚 张玉地 钱炜 单位：上海理工大学机械工程学院