曾海妮

摘要：文章針對高校微處理器課程教學中存在的一些問題，提出了一種項目教學與實驗內(nèi)容相融合的改革方案。以能校時的電子鐘項目為例，給出以此項目為目標的教學和實驗內(nèi)容的具體設(shè)計安排，從而達到提升微處理器類課程的教學效果。

關(guān)鍵詞：微處理器;項目教學;教學改革

中圖分類號：G642.0? ? ?文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2019）40-0125-02

一、引言

微機原理、單片機等微處理器和接口技術(shù)是電子信息工程等專業(yè)的核心能力課程，該課程的重要特點是需要大量的實踐練習[1]。

二、微處理器類課程的教學現(xiàn)狀

微機原理與應用、單片機原理與應用、微處理器與系統(tǒng)設(shè)計、數(shù)字信號處理與DSP實驗、FPGA應用開發(fā)等多門與微處理器應用相關(guān)的課程和實踐環(huán)節(jié)是本科電子信息專業(yè)人才培養(yǎng)方案必須開設(shè)的，以此來培養(yǎng)學生的實踐動手與研發(fā)能力。但就目前的教學情況而言，只注重理論，實驗只是驗證理論的教學方式，在課程結(jié)束后，學生無法真正地掌握微處理器與系統(tǒng)設(shè)計類課程的軟硬件設(shè)計、安裝與調(diào)試，有些學生甚至都不認識基本的元器件。因此，處理好理論教學與實踐教學的關(guān)系是微處理器創(chuàng)新實踐教學體系建設(shè)的首要問題[2，3]。分析的主要原因如下：

1.微處理器類課程在教學中只注重理論教學。教學配有相應的整套的實驗設(shè)備，以完成課程的幾個相關(guān)知識的驗證和鞏固。但教學沒有知識系統(tǒng)化環(huán)境，導致學生獲得的知識分散且與實際脫離，很難建立與各類相關(guān)課程體系設(shè)計相關(guān)的方法。

2.現(xiàn)今，理工科類實驗室的大多數(shù)實驗設(shè)備都是實驗箱，其自身的擴展和開發(fā)能力有局限性，只能完成一些特定課本知識的驗證性實驗。學生只能在規(guī)定時間內(nèi)，根據(jù)實驗指導書的內(nèi)容與步驟按部就班地編制相應的程序，運行，看效果。這樣的實驗課程讓學生不能很好地理解其中的設(shè)計原理和具體實施方法，學生也不用經(jīng)歷原理設(shè)計、PCB板設(shè)計、元器件購買、安裝與調(diào)試的整個過程。這種實驗教學過程很難讓學生針對實驗內(nèi)容主動地分析電路圖和準備需要實驗使用的相關(guān)器件，這種被動式教學不利于培養(yǎng)學生運用所學的知識去實踐和創(chuàng)新的能力。

三、微處理器類課程教改思路與措施

為了提高微處理器類課程的應用實踐能力，同時滿足應用型人才的需求，必須對現(xiàn)有的教學與實踐模式進行改革，力爭實現(xiàn)教學突破。課程教改的基本指導思想是培養(yǎng)學生的工程應用能力和創(chuàng)新能力，提高學生的就業(yè)水平，以培養(yǎng)學生的設(shè)計能力、研究能力、實踐能力和創(chuàng)新能力為目標，構(gòu)建理論和實踐課程體系，確保課程內(nèi)容的系統(tǒng)性和完整性的統(tǒng)一。

1.項目驅(qū)動，突出應用。將課程教學與實驗相結(jié)合，將課程章節(jié)內(nèi)容和項目結(jié)合進行知識的教學和實驗操作，讓學生邊做邊學，改變理論知識與實踐相脫離的情境。但在項目選擇中，要注重由簡單到復雜、由單一到綜合逐一推進，要符合本科學生的認知規(guī)律，從而提高學生對課程的學習興趣。

2.虛實結(jié)合，加強實踐。課程采用學、做、練一體化的教學方法，結(jié)合相關(guān)的仿真軟件和課程搭建的實驗平臺，緊密結(jié)合實驗課、課程設(shè)計、課外科技活動和學科競賽等實踐活動，推動微處理類課程的實踐教學改革。通過此一體化的教學改革使學生既懂知識原理的應用，又懂創(chuàng)新設(shè)計，達到培養(yǎng)學生實踐技能的目的。

3.拉動競爭，促進創(chuàng)新。以課程為載體，大力開展學生科技創(chuàng)新活動[3]。通過組織學生參加一些國內(nèi)電子科技公司自己組織的小型比賽[4]，既可以練手，又可以多接觸一些當前實際中正在應用的先進電子信息設(shè)備和技術(shù)。通過學科競賽與教育相結(jié)合，拉動競爭，以賽促教，激發(fā)學生的學習興趣，提高學生的實踐能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

四、應用型微處理器與系統(tǒng)設(shè)計教學改革

本課程以MCS-51單片機為學習載體，結(jié)合課程內(nèi)容，采用Proteus和Keil軟件進行仿真，以項目驅(qū)動導向的方式安排學習課本知識內(nèi)容。這種教學方式能夠使先修課程電路基礎(chǔ)、模擬電子、數(shù)字電子、C語言編程等課程的知識在微處理類課程中得到實現(xiàn)，又能增強學生學習本門課程的知識應用能力。

現(xiàn)以可校時的電子時鐘項目為例，分七步進行，分別為項目學習的引入、項目方案設(shè)計、液晶LCD1602顯示、電子時鐘計時和校時程序設(shè)計、項目的實現(xiàn)與焊接。

1.項目學習的引入：以學生熟知和感興趣的內(nèi)容來直觀地顯示，激發(fā)學生學習的積極主動性。如可校時的電子時鐘可以引入機械指針的指示時間的時鐘、段式液晶屏和數(shù)碼管制作的電子時鐘。以此直觀的方式逐步帶領(lǐng)學生學習與電子時鐘設(shè)計有關(guān)的理論知識與實踐知識。如可校時的電子時鐘的基本功能為：顯示使用LCD1602、LCD1602第一行顯示“beijing_Time”，第二行顯示時間：時、分、秒，兩個按鍵分別對“時”和“分”校準。設(shè)計電子時鐘需要的理論知識點包括單片機液晶1602控制電路及驅(qū)動程序設(shè)計、單片機外部中斷0和外部中斷1以及單片機內(nèi)部定時計數(shù)器0的程序設(shè)計、實現(xiàn)時、分、秒和校時的應用程序設(shè)計。通過此項目應掌握的技能包括會根據(jù)功能進行項目方案設(shè)計、會根據(jù)方案進行項目元件選型、會根據(jù)項目功能劃分驅(qū)動程序模塊和會根據(jù)子函數(shù)的功能設(shè)計主函數(shù)的算法流程。

2.項目方案的設(shè)計：包括項目方案設(shè)計、項目器件的選型、項目信息的顯示設(shè)計和1602介紹，讓學生清晰地明白此項目是做什么的。如首先給出可校時的時鐘設(shè)計方案圖，見圖1。其次項目主要器件選型見表1。最后根據(jù)LCD1602的芯片手冊介紹如何設(shè)計信息顯示部分設(shè)計。

3.程序設(shè)計。本例中的LCD1602液晶顯示、電子時鐘計時和校時程序設(shè)計。首先利用Proteus仿真軟件畫出可校時電子時鐘的仿真電路;然后根據(jù)項目功能劃分為三個程序模塊，分別設(shè)計液晶LCD顯示模塊、計時程序模塊和校時程序模塊。最后將程序下載到仿真電路中實現(xiàn)相關(guān)功能的演示。

4.項目的實現(xiàn)與焊接。利用Proteus仿真實現(xiàn)可校時時鐘設(shè)計后，讓學生按照仿真圖（見圖2）在洞洞板上焊接實物圖的設(shè)計成品。這樣做到了學、做、練一體化，使學生既能懂原理，又能懂設(shè)計應用，以此培養(yǎng)學生的實踐創(chuàng)新能力。

五、總結(jié)

本文通過分析微處理器與系統(tǒng)設(shè)計的教學現(xiàn)狀、教學改革的思路與現(xiàn)狀，給出了一個具體的教改實例，說明了微處理器與系統(tǒng)設(shè)計實踐教學的方法，讓學生知道如何讀芯片手冊、如何利用芯片手冊的知識實現(xiàn)芯片的功能，以此來熟悉電子產(chǎn)品設(shè)計的步驟，掌握、了解項目問題的思路和方法。該改革充分調(diào)動了學生學習微處理類課程的學習積極性，提高了他們的學習興趣。

參考文獻：

[1]張紅梅，唐明良.基于應用型人才培養(yǎng)的電子技術(shù)綜合實驗教學設(shè)計與探索[J].教育教學論壇，2014，（37）：278-280.

[2]李明.微機原理與接口技術(shù)課程實驗教學改革探究與實踐[J].南昌教育學院學報，2011，（26）：50-54.

[3]沈敏，唐志凌，唐春玲.單片機課程教學的探索與實踐[J].科技信息，2012，（25）：261-262.

[4]陳冬鶴，王犇.賽教結(jié)合的單片機課程教學改革與探索[J].大眾科技，2016（4）：97-98，127