机械类专业课程教学研究与实践

刘萍

摘要：用实例探讨机械类专业课程中的微机原理课程是一种新的教学模式，这个教学模式由三个环节组成：分别采用案例系统教学、自主动手开发实践和变通的考试机制。在学习周期缩短的情况下，使学生能够夯实理论知识，同时提高自主学习能力，从而有力地保证了教学的质量。在国家“卓越工程师”这一大的环境下，运用这种教学理念，同时与企业进行合作，为国家输送了一批有着实际的操作能力和创造能力的人才。

关键词：机械类专业课；微机原理与接口技术；卓越工程师；教学研究

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）41-0147-02

一、案例系統教学

1.总论。机械类专业课程在教学时如果能够注重于理论和实际的结合，教学结果会更加使人满意。现在我们以《微机原理与接口技术》为代表进行举例，深入地分析采用怎样的教学方法对机械类专业课程最为有效。《微机原理与接口技术》是一门对动手能力和自主学习能力要求极高的学科，这门课程主要包括微机的工作原理、汇编语言、接口技术和应用实例。在我国高等院校的教育改革中，机械类专业《微机原理与接口技术》课程理论课时越来越少，到目前为止总课时数为48学时，理论课时为22学时。为了回应国家对于培养“卓越工程师”的号召，我们通过开设卓越班来培养满足企业需要，面向工商业、面向世界、面向未来，并且能够适应经济社会发展的优秀人才。

2.材料内容与案例相结合。在教学中把各个案例都与教材中的理论相结合，再把理论知识放到实际问题中去，从而实现了将教学的内容与实际中存在的问题相互联系。例如，当学生在学习CPU的编程结构时，第一步使学生了解简单的时序电路，由简入难再向学生介绍时钟电路、寄存器、总线这些理论概念。为了使学生更好地去理解编程定时器/计数器8253，我们可以用怎样检测自行车速度为例。自行车速度的检验，运用标准时钟，对自行车轮胎之间的辐信号进行测量，计数检测到的轮辐。根据单位时间计算法，检验出单位时间内轮辐经过的个数，另一种方法为检验轮辐的总数目，通过计算出每一根轮辐所使用的时间，便能得到最后的车速。在这一问题中，学生需要掌握调整控制字寄存器和每一个计数器的初始化。

3.案例环环相扣，形成系统。案例的设计要紧密相连，案例的设计第一个需要考虑的问题就是，什么样的案例在当次的教学中能够讲解所需要的理论知识，同时可以复习上一次课程的知识并且能够为下一次的教学课程做一个铺垫，这样的方法使学生在学习新的理论知识的时候能够对上一次的课程进行一次复习，使得学生知识更加巩固，也能激发起学生对于下一次课的新奇与憧憬。另外，工程应用所涉及的知识面较为广泛，所需要掌握的案例要通过大量的时间来消化，有限的理论课时间，案例紧密相连，环环相扣，这样既可以减少学生对案例领会的时间，还能使学生们更好地掌握理论的内涵。

当用感应同步器为案例时，这个系统分为8086的总线和时序、存储器、输入/输出、中断技术，可以编程的接口芯片8255、8253、8279这些微机原理接口技术中所包含的所有理论知识。在教学过程中，我们可以重复使用这个案例。在总线和时序的知识理论中，关于CPU，学生应当学会操作晶体振荡器、复位电路和电源电路；对于存储器的学习，学生理应了解RAM、ROM存储器的结构与作用，且对总线和时序的知识进行巩固，同时能够看到余下的知识理论；对于可编程接口芯片，利用定时器/计数器8253进行检测是学员的基本要求，运用并行接口芯片8255输入输出，操作8279键盘显示电路，进而对参数进行设置，通过七段码显示参数或者感应同步器距离，一环扣一环，环环相扣，形成一个完整的系统。

二、在自制开发板上动手实践

很多的机械类专业的学生在面临毕业时，在实际的练习中不知道把微机原理的知识运用到工程生活中。为了使理论与实际结合得更加紧密，作者自行设计了一个简易的CPU开发板。在线下载是CPU开发板的一个功能之一，可以进行与计算机通讯、键盘显示操作、模拟量输入等操作。在开发板中进行编程，更加容易理解微机编程结构、编绘语言、存储器功能、输入输出接口、A/D转换、定时器、计数器功能。将这种自主制作的开发板分发给每位学生，学生将会领到各不相同的编程任务，通过电路板，学生能够在空闲的时间巩固知识，从而掌握微机原理的内涵。

学生通过这些训练，在完全理解了课堂内容的同时，既锻炼了实际操作能力，又使他们在以后面对问题时能够具有创新能力，通过手中的这块CPU开发板，学生让它实现了多种不同的功能。

三、灵活考试机制

每年大约有近100名的学生会去学习这门课程，这100名学生中一些会去与教师共同研究一个课题。这些帮助老师研究课题的学生的成绩通常在90分以上，还有部分学生会去参加兴趣小组，把微积分原理知识运用到自己的小发明中。另外，一部分学生在自己的研发板上做出了比较好的演示程序，他们的成绩则由期末的卷面成绩和演示程序的分数共同定夺，其他的学生的成绩由平时的作业综合成绩和卷面的成绩来定。

这样灵活的考试制度，在使学生的学习积极性提高的同时，促使一些学生增强了自主性，提高了实际操作能力，促进了思维的扩展性，在参与课题研究时一些人申请了大学生创新基金项目；另有一些通过自己的课题，成立了自己的公司。这样的考试制度，加强了学生与老师之间的沟通，有着良好的教学结果，这种教学模式，使学生提升了动手、动脑能力，使他们的基础更加坚实。

采用上述教学方法，学生拥有很强的创新能力，并且能很好地将理论转化到实际应用中，如图1所示。

图2中，有电源转换模块，220V交流电通过变压整流后，变为直流电，可为整个机器人控制系统服务；直流电机驱动模块使用L298N芯片内部集成的两个H桥驱动电机运转；用RS485串口通讯模块实现PC与单片机的远距离通信。

作为一门有着自己的专业特点的课程，机械专业课程要求理论和实践必须紧密相连，环环相扣。通过案例来实现教学是这篇文章所重点强调的。学生通过自己对CPU开发板的理解与操作，完成了电路设计，巩固了学生所必须了解的理论知识，促进了学生的实际操作能力，使学生在未来走向社会懂得举一反三，提高了学生的创新创造的能力。创造能力的提高往往能够催生出学生创造的火花来，这是一种契机，一种良好的机制。这样，无论是在今后的教学过程中还是在今后的主动学习过程中都能够让学生形成一种积极探索的心态，提高学生的学习兴趣。

参考文献：

[1]刘国荣，秦祖泽，黄俊伟，等.工程应用型本科教育特性及共创新人才培养体系的研究与实践[J].中国大学教学，2004，（12）.