應(yīng)用型人才培養(yǎng)下的微機(jī)原理及應(yīng)用教學(xué)改革研究

劉麗麗+金小香+劉同禮

摘 要：在“培養(yǎng)應(yīng)用型人才”的指導(dǎo)思想下，我校對微機(jī)原理及應(yīng)用課程進(jìn)行教學(xué)改革，包括教學(xué)芯片的選型，教學(xué)內(nèi)容重點(diǎn)的安排，完善教學(xué)手段以及學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用能力的培養(yǎng)等方面，以期對微機(jī)原理教學(xué)和大學(xué)生就業(yè)有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)；應(yīng)用型；教學(xué)改革

微機(jī)原理及應(yīng)用是一門綜合性比較強(qiáng)的課程，具有很強(qiáng)的實(shí)踐性和應(yīng)用性，同時該課程是電相關(guān)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課或?qū)I(yè)課。微機(jī)原理及應(yīng)用課程涵蓋了“電子線路”“計算機(jī)組成原理”“單片機(jī)”等課程，其中根據(jù)教學(xué)目的我們開設(shè)的微機(jī)原理及應(yīng)用課程以單片機(jī)內(nèi)容為主。

但是，單片機(jī)教學(xué)往往存在著教學(xué)內(nèi)容與應(yīng)用需求、甚至實(shí)驗(yàn)設(shè)備跟不上科技發(fā)展步伐的問題，導(dǎo)致學(xué)生動手能力的培養(yǎng)受限等。因此改革單片機(jī)教學(xué)，并以此為切入點(diǎn)全面提高學(xué)生的實(shí)踐能力，是培養(yǎng)應(yīng)用型人才的必由之路。

一、課程內(nèi)容與教學(xué)現(xiàn)狀

目前，開設(shè)單片機(jī)課程的院校主要以51單片機(jī)為主，但是51單片機(jī)在解決一些復(fù)雜問題時具有一定的局限性，從而限制了學(xué)生應(yīng)用能力的培養(yǎng)和提高。隨著科技的發(fā)展，近年來基于增強(qiáng)型內(nèi)置RISC（精簡指令集）架構(gòu)的單片機(jī)如AVR系列單片機(jī)等得到了非常廣泛的應(yīng)用；同時德州儀器（TI）的MSP430系列單片機(jī)在儀器儀表行業(yè)也發(fā)展迅速。在32位嵌入式領(lǐng)域基于ARM架構(gòu)以及以數(shù)字信號處理的為基礎(chǔ)的DSP型也已經(jīng)在我國有了廣泛的應(yīng)用。綜上考慮，我們學(xué)校也專門開設(shè)了針對ARM的嵌入式課程，我們在單片機(jī)的選型上從51改為了MSP430。MSP430片上資源相當(dāng)豐富，除了基本的片上資源外，還具有硬件乘法器、溫度傳感器、SPI總線以及LCD液晶驅(qū)動模塊等片上資源，為學(xué)生的應(yīng)用能力培養(yǎng)提供了一個理想的實(shí)驗(yàn)平臺。

單片機(jī)課程是一門以應(yīng)用為主的課程，主要培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和解決問題的能力。這就要求學(xué)生在掌握有關(guān)硬件、軟件及相關(guān)接口設(shè)計的基本概念上，根據(jù)應(yīng)用需求，設(shè)計出相關(guān)的系統(tǒng)。但是不少學(xué)生在課程結(jié)束后仍然不了解單片機(jī)開發(fā)的流程，以及知識點(diǎn)之間的聯(lián)系，甚至搞不清楚編程器和仿真器。因此，必須通過完善教學(xué)手段，改革教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力。

二、改革教學(xué)內(nèi)容，增加學(xué)習(xí)趣味

在開始講授單片機(jī)課程時，如果一味地向?qū)W生灌輸理論知識，學(xué)生會感到枯燥乏味，再加上知識點(diǎn)的抽象性、復(fù)雜性等，這樣會使學(xué)生對這門課程產(chǎn)生畏難情緒，甚至產(chǎn)生放棄的念想。因此，在講述之前，可以先將簡易實(shí)驗(yàn)設(shè)備帶到課堂，譬如為了突出介紹MSP430單片機(jī)的低功耗，可以在課堂上演示水果電池供電的MSP430液晶顯示系統(tǒng)，通過鮮明的實(shí)際例子讓學(xué)生對MSP430的低功耗留下深刻印象，并對課程產(chǎn)生濃厚興趣。另外在接下來的課程中，介紹IO口時可以先給學(xué)生演示五顏六色變化的LED彩燈；介紹PWM波時可以演示呼吸燈，等等，通過這些演示可以讓學(xué)生直接看到和聽到，使學(xué)生對單片機(jī)有立體的認(rèn)識，使其了解學(xué)習(xí)對象，從而對單片機(jī)的開發(fā)和應(yīng)用產(chǎn)生濃厚興趣。

三、完善教學(xué)手段，提高教學(xué)效果

1.重視編譯軟件

在實(shí)踐教學(xué)中，選用CCS編譯器調(diào)試單片機(jī)程序。由于MSP430支持在線調(diào)試，所以在課堂講授時可引入，每講授一條語句就在CCS編譯器中直接運(yùn)行，注意講授調(diào)試模式下單步、斷點(diǎn)等調(diào)試技巧，通過Memory Windows窗口的1（內(nèi)部RAM）、X（外RAM）和C（ROM）觀察存儲器內(nèi)容。

2.利用基礎(chǔ)開發(fā)板，提高學(xué)生的實(shí)踐能力

單片機(jī)課程是門對實(shí)踐和動手能力要求都很強(qiáng)的課程，以往所有的實(shí)驗(yàn)都是在已經(jīng)搭建好的實(shí)驗(yàn)箱上運(yùn)行的。即使原理電路在實(shí)驗(yàn)課之前已經(jīng)講解過，但是學(xué)生并不知道實(shí)驗(yàn)箱上每部分電路是如何構(gòu)成一個大的電路板，甚至連經(jīng)過講解的功能電路都不能理解，因此不能很好地將硬件電路開發(fā)和軟件編程結(jié)合起來一起思考，為此我們在TI的支持下，給每組學(xué)生分發(fā)了基礎(chǔ)的開發(fā)板，學(xué)生可以很方便地將開發(fā)板帶回宿舍進(jìn)行研究和集體討論。當(dāng)課程結(jié)束后，學(xué)生再把開發(fā)板上交。這樣在教學(xué)中可以充分利用學(xué)生的課余時間，達(dá)到了很好的教學(xué)效果。

3.引入網(wǎng)絡(luò)資源，并加以利用

在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，僅靠有限的書面知識已顯得力不從心。在信息技術(shù)高速發(fā)展的今天，網(wǎng)上有大量的單片機(jī)學(xué)習(xí)資料，有很多經(jīng)典的設(shè)計案例。因此，教師要把網(wǎng)絡(luò)資源和課本知識有效地結(jié)合起來，同時培養(yǎng)學(xué)生課后利用網(wǎng)絡(luò)資源學(xué)習(xí)的習(xí)慣，如布置一定的課后大作業(yè)引導(dǎo)學(xué)生之間互相討論，并學(xué)會在網(wǎng)上查找芯片資料和單片機(jī)資源來學(xué)習(xí)，從而為將來走上工作崗位打下一定的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

陳亮.單片機(jī)課程的教學(xué)改革[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2008，27（9）：121-123.