微机化医学仪器原理课程教学改革探讨

摘要 微机化医学仪器原理课程是生物医学工程专业的一门基础课,以单片机原理与应用为主要内容,具有较强的综合性、实践性等特点。分析课程教学中存在的问题,在教学方法、实验环节、考试方式等方面进行教学改革的思考,以提高教学效果和促进学生创新能力的培养。

关键词 微机化医学仪器原理;单片机;教学改革;

中图分类号:R318.6文献标识码:B 文章编号:1671-489X(2010)03-0028-02

Exploration on Teaching Reformation of Principle and Interface Technology of Microcomputered Medical Instrumentation//Guo JingYu, Bai Xuefei

Abstract The course of principle and interface technology of microcomputer medical instrumentation is fundamental to students who major in biomedical engineering. Its content includes the principle and application of MCU. The existed problems are discussed in this paper. Consideration of the reformation in teaching approach, experiments, methods of exams is introduced to improve teaching effect and creative ability of students.

Key words microcomputered medical instrumentation; MCU; teaching reformation

Author’s address Medical Technology & Engineering College, Henan University of Science & Technology, Luoyang, Henan, China 471003

微机化医学仪器原理在生物医学工程专业中作为一门重要的专业基础课开设,本课程的核心内容是单片机的原理与应用。单片机技术目前已广泛应用于工业控制、智能仪表、机电一体化产品、智能家电以及医疗仪器等各个领域。笔者在教学过程中根据本专业的实际需要,围绕本校培养综合型、应用型本科人才的目标,结合教学改革,对课程教学进行一些探讨。

1 教学中存在的问题

单片机原理与应用具有较强的综合性、实践性等特点,目前课程教学分为理论教学与实践教学2部分。理论教学基本上以教师讲、学生听的方式为主,内容包括单片机的硬件结构与工作原理、汇编语言与指令系统、程序设计以及系统的接口扩展、单片机的应用实例等。各部分知识衔接紧密,必须掌握好每一部分的内容,才能在下一个环节的教学当中很好地吸收课堂内容。以往在课时有限的情况下,教学效果不理想,学生普遍感到难学。对于内部结构没有弄懂,那么就不能很好地学习指令系统。而汇编语言也是该课程教学中的重点和难点,是必不可少的。由于汇编语言是面向机器的语言,编程时必须直接以单片机的内部资源为依据;又因为汇编语言的助记符较多,每种指令源、目的操作数规定较多,程序容易出错,维护困难[1],所以,学生学习汇编语言一般都会感到困难。

实践教学中教师安排的实验内容多为验证性实验[2],如I/O口的使用、中断与定时器的使用、显示与键盘的扩展等。学生在实验中被动地在计算机中输入程序,在实验台上验证结果,实践能力和创新思维能力没有得到有效的锻炼,不能有效达到实验的目的。实验中有的学生抱有敷衍了事的态度,对课程内容、实验内容的不熟悉导致同学之间相互抄袭而造成实验环节的浪费,且使实验成绩的评定很困难。

另外,课程的考核经常采用闭卷考试与作业成绩、实验成绩相结合的方式。由于该门课程的知识点较多,仅指令系统一节就有众多难点(学生也表示该部分内容难学)。闭卷考试的形式决定了在一定程度上只能考查学生对某些知识点的记忆能力,而无法灵活地考查学生分析问题与解决问题的能力。

2 教学改革的4个方面

针对以上教学中存在的问题,结合学院实际,在微机化医学仪器原理课程的教学改革中应明确:以单片机应用为中心,学生普遍反应比较难学的部分要加大教学力度,增加教学课时,注重培养学生的应用能力,把课堂教学与实践环节很好地结合起来。

2.1 在课堂教学中使用多媒体由于本课程内容较多,使用板书占用很多时间,课堂教学效果也不是很好。而采用多媒体教学,教师可以充分利用课堂时间为学生讲解当日课程的重点、难点,通过多媒体教学软件的演示,将语言、文字、图像等多种与课程内容相关的信息显示在屏幕上,并可以给学生现场演示实际已有的单片机产品,使学生进一步加深对所讲内容的理解、接受和记忆。而原本以为枯燥的内容变得有声有色,大大提高学生学习的兴趣,激发学习的积极性、主动性,授课效率大为提高。比如单片机的汇编语言部分,学生刚学时感到很吃力。教师在每讲授完某种指令之后,可以通过多媒体教学软件的演示,将执行该条指令的动画演示显示在屏幕上,教学效果很好,且加深学生对所讲内容的理解和记忆。

2.2 购置合适的单片机教学仪器用于实验教学在实验教学中需要配置与课堂内容相结合,能够有效锻炼学生动手能力的实验设备。学院在实验室购置TKSCM-2型单片机开发综合实验装置。该实验装置由实验桌,左、右2块PCB板及为进行实验需要而配备的“伟福”仿真器、荣达MP-A16-8型微型打印机组成。2块PCB板上共设计40多个实验模块,其中左面板为基础实验模块,右面板为应用实验模块。此外还配置低频函数信号发生器、频率计、数字式直流电压表、指针式电压表以及多路直流稳压电源。整套装置布局合理。实验项目包括软件实验和硬件基础实验2大部分,实验指导书上给出每一个实验的具体电路图及可供参考的汇编语言程序。

学生在做实验时可根据具体的课堂内容及实验指导书上的对应内容进行编程及电路连接,在编程中也可以根据自己的兴趣做一些调整,同时在实验台电路连接部分也做相应的改动,这样学生不仅熟悉了指令系统,同时也锻炼了编程能力,提高了动手能力。

2.3 开设设计性实验,培养学生的创新能力针对验证性实验的缺陷,在实验中开设设计性实验,安排的内容有交通灯控制的设计,智能水表、电表的设计,语音控制的设计等。这些设计较易培养学生的创新能力。在实验课之前几周的课堂教学时间,把设计性实验的题目告知学生,并给出具体的要求。学生可在硬件和软件上采取任何自己认为可行的方法,只要能够达到实验目的即可。

学生对这种设计性实验的兴趣较高,在个人进行几周的设计之后,由于对实验内容较为了解,准备比较充分,上实验课时气氛高涨,争先恐后地演示自己的设计结果。每个人在设计中均有一定程度的不同,充分培养学生的创新能力,提高学习的积极性。

2.4 课程考试方法的改进微机化医学仪器原理课程的重难点较多,采用闭卷考试的方式只能考查学生对某些知识点的记忆能力,对于更为重要的应用能力反而没有考查到。因为课时少,内容多,教师在出试卷时也需要有多方面的考虑。

在考试方法上可以考虑采取半开卷的形式,学生可摘抄一些需要机械记忆的东西,例如单片机的各种分类指令、单片机中断系统的结构、定时/计数器初值的求取公式等,当然篇幅要有所限制。教师在出试卷时以考查应用能力的题目为主,这样学生在平时的学习以及最后的复习中不需要机械地死记硬背,而以单片机的实际应用为主,在考试中对需要用到的指令及公式等进行查找即可。这样的考试方法可以真正考查学生对本门课程的掌握情况。

3 总结

通过教学改革实践,不仅能够提高学生对该门课程的学习兴趣,调动学生学习的积极性,而且丰富了教学手段,提高课堂及实验教学效果。学生通过本门课程的学习,不仅能够学到单片机的知识,还能够培养自己的创新能力,提高知识应用能力和科研能力。然而改革是一个长期的过程,需要在教学过程中不断完善,不断积累经验,这样才能更好地提高教学效果,真正达到培养应用型本科人才的目标。

参考文献

[1]张鑫,朱智林,元红妍.单片机汇编语言教学的改革与探索[J].计算机教育,2006(1):36-38

[2]温如春,王祖麟,吴银风.《单片机原理与应用》课程教学改革探讨[J].中国科技信息,2006(10):260-261

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