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電工電子技術基本教程范文1
電工電子類系列教材以培養自主學習的應用型人才為目標進行編寫的,具有非常突出的特點,具體體現在以下幾個方面:
1.打破教材理論性強的特點,突出體現應用性
根據應用型本科院校培養人才的要求,以“加強基礎,突出應用”為教材的建設思想,進行了教材改革與建設工作,開發、編寫合適的教材。在教材內容安排上,確保學生掌握基本的知識、技能、方法,在滿足本科教學的基本要求的前提下,基礎知識以必需、夠用為度,以講清概念、強化應用為重點。對教材降低了理論難度,而增加了應用性、實用性的內容,重點介紹成熟經典知識的基礎上,適當介紹相關學科的新發展、新方法、新技術。使學生的理論知識學起來更輕松,動手實踐更主動,積極性和熱情更高漲。
2.同步建設實驗與實訓教材,使之與理論教材相匹配
開發編寫出與理論教材相匹配的《電工電子技術實踐教程》和《電子技術實踐教程》,這些實踐教程與傳統的實驗指導書相比,不僅包括驗證性和綜合性實驗外,還增加了實用電路設計單元和軟件仿真單元,學生可以根據設計要求和提示自主的完成電路的設計過程,為學生自主學習和設計提供了內容和途徑。
3.開發制作配套教材的多媒體教學課件,使問題形象化
電工電子技術課程中的一些內容比較抽象,用傳統的教學手段很難講清楚,課堂教材枯燥無味,因此,在開發理論教材的同時,根據教材內容的章節順序制作了配套的多媒體課件,供教師在教學中使用或參考,可以大大減少教師自己制作課件的工作量。多媒體課件的恰當運用,是課堂教學活動更加符合學生的心理特點和認識規律,把課程中難以理解和掌握的原理、知識以生動逼真的動畫等形式展現出來,把抽象問題形象化、通俗化,有效地化解了教學中的難點,收到了很好的教學效果。
4.EDA仿真內容,使電子電路變得更加生動
電子技術發展飛速,配套的相關軟件和技術也應用而生。引入了兩款仿真準確,功能強大,操作簡單,應用廣泛的開發軟件,為學生提供了一種解決問題的新途徑。《電子技術實踐應用》引入了Multisim這款EDA軟件,該軟件主要解決的是純硬件電路的仿真問題,書中提供了很多電路詳細的仿真操作步驟及虛擬儀器的使用?!稊底蛛娮蛹夹g》教材中加入了FPGA的實踐設計部分,它是利用嵌入式編程的方式,來實現數字電子電路的設計,《EDA技術》為電子電路的設計提供一個新方向、新思路,開拓了學生的視野。
二、教材建設的創新之處
1.建立了課程完整性、系統化的教材體系
此次教材建設包括6本理論教材和4本實踐教材,將紙質教材、教學資源、軟件仿真融為一體。這些組成部分采用不同的編寫方式,把教材的精華從各個角度呈現給師生,既有重復、強調,又有交叉和補充,相互配合,形成一個教學資源有機的整體,使教材從原來的“單兵作戰”轉化為“系統布控”,大幅度提高了教學服務水平。
2.教材突出了應用性特點
理論教材中穿插了很多小型的、實用的、效果明顯的應用電路。教師可以在課堂講授過程中,配合EDA軟件仿真,讓學生形象的看到實驗現象,使學生對理論知識的理解更加透徹,增加了學生學習理論知識的興趣和樂趣。實驗教材中不僅包括基礎和綜合實驗單元,還增加了課程設計單元。這部分內容根據實際課程設計過程為藍本,將設計步驟,器件選擇等方面進行了詳細的介紹,最后還提供一些典型的課程設計題目以及技術指標,供學生設計實現。這樣的設計很好的將實驗與實踐緊密的結合,循序漸進,步步深入。
3.增加EDA技術,多手段多途徑設計電路
利用現代EDA技術,不僅可以強化學生的計算機設計能力,使學生在創造性思維基礎上使用先進設計手段和方法,提高學生的綜合素質,培養學生的創新意識實踐證明,采用EDA仿真方式,具有不受器件及設備約束的特點,隨時隨地利用計算機進行電路的模擬仿真。增加了EDA內容,學生可以在上課前對課程內容進行預習,也可以在課后進行相應電路設計與驗證,通過仿真結果加深對電路的理解,從而找到分析問題和解決問題的方法。當然,也可以進行自主的電路設計,EDA仿真是培養學生自主學習、提高創新能力的一種重要渠道。教材建設是教學改革的必要條件,教材的建設應更適合于培養應用型人才的需求,建設的教材對于學生的自主學習能力培養提供幫助。
三、結語
電工電子技術基本教程范文2
論文摘要:針對“電工學”課程教學內容多、課時少的特點,以及實驗設備模塊化、裝置化的弊端,結合三明學院的具體改革情況,提出了從教學內容和教學方法上優化,改革考核方式,激發學生的學習興趣,提高學生的學習自主性,以獲得良好的教學效果。
“電工學”是三明學院(以下簡稱“我?!保├砉I的基礎課程,多年來一直延續一種傳統的教學模式,但是由于各種原因,“電工學”教學工作還存在兩個問題:第一,目前“電工學”課程只安排了51學時,其中還包括17個學時的實驗課,真正上課講授的時間只有34個學時,面對教學內容不變、課時不斷減少的現狀,“電工學”教學改革已迫在眉睫。第二,由于實踐教學設備模塊化、裝置化,從而減少了各個分立元件的接線問題,造成一些重要的實際操作沒有達到動手實踐和動腦思考的目的。
針對上述問題,如何在有限的時間內提高教學效率,增強學生的實踐動手能力,是我們講好這門課程需要認真思考的,本文結合具體教學實踐談一些“電工學”課程教學內容和方法的優化措施。
一、教學內容優化
1.“電工學”課程特點
“電工學”是研究電工技術和電子技術的理論和應用的技術基礎課程。作為技術基礎課程,它具有基礎性、應用性和先進性。電工與電子技術發展十分迅速,應用非常廣泛,現代一切新的科學技術無不與電有著密切的關系。通過本課程的學習,應使學生獲得電工學必備的基本理論知識和基本技能,為學習后續課程以及從事有關的工程技術工作和科學研究工作打下一定的基礎。同時,“電工學”是一門實踐性很強的課程,實驗是本課程的一個重要環節,通過實驗能夠驗證和鞏固所學的理論,訓練實驗技能,并培養嚴謹的科學作風。[1-5]
2.“電工學”理論教學內容的優化
由于“電工學”課程課時少而內容多,理論闡述的內容抽象難懂,會使學生覺得枯燥乏味,逐漸失去學習興趣,很難達到開設這門課程的教學目的。有必要對該課程的教學內容做如下優化。
(1)結合課程特點,科學選取教學內容,可以起到事半功倍的教學效果。針對“電工學”的基礎性、應用性和先進性的課程特點,對教學內容的選取應遵循以下原則:對于基本概念、基本理論、基本方法組成的內容,要繼承下來,比如電路理論知識和基本定理;要把電工學科前沿的、新的知識及新技術、新產品及時介紹給學生,使引進的新內容與當前發展的新技術水平相適應,如可編程控制器、可編程邏輯器件及仿真軟件。淘汰過時陳舊的知識、刪除不實用、偏難的內容、刪去與專業無關的內容、避免重復與其他教學交叉的知識。比如對于物理學課中已學過的知識,如磁場的基本知識等不再重復。因為直流發電機越來越被半導體整流設備所替代,對直流發動機的介紹就可以簡略。
(2)針對不同專業,合理安排教學內容。由于“電工學”課程具有學時少而內容多的特點,應針對不同專業優化教學內容?!半姽W”課程的教學目的是使學生在掌握基本知識的基礎上,對相關知識進行應用。這就要求教師根據所授課專業的特點,制定不同的教學計劃,根據不同專業的需要,對教學內容有選擇性的進行增減。上課時多聯系一些與本專業相關的實踐案例,特別是應該結合實例講授概念與原理的應用,這樣可以讓學生更深刻地理解“電工學”知識在本專業領域的作用和意義,有效地提高學生對本課程的關注程度,激發學生學習的興趣。學生只有對課程有興趣,才能真正發揮主觀能動性,自覺地把時間和精力投入到學習中去,從而提高該課程的教學質量。
另外,不同專業對“電工學”知識點的掌握要求也是不一樣的,一般要根據專業的需要、學時的多少和學生的實際水平而決定取舍。比如,物理學專業要對電路的基本分析方法知識內容進行重點分析講解;計算機科學與應用專業可適當增加PLC可編程控制器和單片機方面的內容;機械專業可多介紹一些電動機、發動機等方面的內容。在做教學課時安排時針對不同專業特點課時安排也不同。我校針對不同專業安排“電工學”為34、45、51、60 學時等。
(3)承前啟后,講解詳略得當。“電工學”作為高校理工類專業的一門專業基礎課,通過本課程的學習,使學生獲得電工電子技術必要的基本理論知識和基本技能,了解電工電子技術的應用和發展概況。是后續“模擬電子技術”和“數字電子技術”等電學課程的基礎。比如電阻電路基本定理及電路分析作為電工學的基礎知識要作較詳細的講解,即對這一部分的定理、概念,都要講到位,讓學生理解,為后面章節的學習打好基礎。如果這些知識掌握不扎實,后續課程學習時難度就會比較大。同時,在教學過程中,還要盡可能地將新技術、新產品介紹給學生,讓學生更好地了解未來社會的需要,適應時代的發展,為后續課程的學習做好準備。
3.實驗課的優化
“電工學”是一門實踐性很強的課程,實驗是本課程的一個重要環節,是理論教學與實踐教學最直接、最主要的結合方式。實驗的目的不僅僅是驗證理論知識,更重要的是通過實驗加強學生的實驗手段與實踐技能,掌握常用電工儀器儀表的使用方法,培養學生分析問題、解決問題、應用知識的能力和創新精神。實驗內容應具有綜合性、實用性、先進性。
現在實踐教學的弊端在于設備過于模塊化、裝置化,學生在做實驗的時候,只要插幾根線即可,減少了各個分立元件的接線問題,造成一些重要的實際操作沒有得到動手實踐和動腦思考的目的。所以,在實驗教學中,要增加設計性和綜合性實驗項目來培養學生的動手能力和創新能力。如在已具備實驗技能的前提下,根據實驗室現有設備情況,完成一個三相異步電動機正反轉控制電路的設計。由學生自己根據實驗室現有元器件確定實驗方案,設計實驗路線,選擇實驗方法和步驟,選用儀器設備,提出實驗預案,經指導老師同意后,獨立操作完成設計性實驗,寫出實驗報告。這樣充分放手讓學生自行設計、自主實驗,才能真正培養學生的實踐動手能力,提高學生分析問題、解決問題的能力和實驗操作技能,全面提高學生的綜合素質和創新能力。
可以根據專業特點引入高新技術實驗,如計算機科學與應用專業引入可編程控制器、單片機、計算機輔助設計、計算機仿真技術等實驗。
還可以把一些理論知識的學習,從課堂教學轉到實驗室,提供給學生一個主動獲取理論知識和提高實踐能力的良好環境。這樣可以節省課堂教學時間,同時還提高了學生動手實踐能力和技術技能。如:三相異步電動機、電工測量等理論教學。
總而言之,應該讓學生成為實驗的主體,充分調動學生學習的興趣和積極性,增加他們的實踐經驗和能力,適應未來社會的挑戰。
二、“電工學”課程教學方法的優化
1.使用現代教學方法和手段,提高學習效率
“電工學”知識內容比較多,有些理論比較抽象難以理解,有些高科技的知識學生缺乏感性認識,需要結合實際講解才能更有說服力。多媒體教學具有信息量大、不用板書、節省時間等明顯優勢,有助于解決內容多而課時少的矛盾。多媒體輔助教學的最大優點就是能做到圖、文、聲、像并茂,將一些抽象的公式、原理、定律,借助多媒體技術可以生動形象清晰展示給學生,來突出教學活動中的重點,化解教學內容中的疑點和難點,以達到最佳的教學效果。比如交流電動機這一章,可以利用多媒體向學生展示各種電動機及其結構,并在演示的過程中細致講解,用動畫效果來介紹電動機的轉動原理,使學生能夠有較強的感官認識,從而提高學習興趣。 轉貼于
因此,采用多媒體教學不但能提高教學效率,還能為學生創設最佳學習情境,使學生愉快而主動地學習。
2.課堂講授與課外自學相結合
“電工學”課程存在著內容多,學時少,而知識更新、補充快的特點。課堂講授不可能面面俱到,要依據教學大綱要求,對課程講授內容進行合理安排,對理論性強、難度大的內容一定進行課堂講授。而對應用性、概述性或難度不大的內容,可結合學生特點,專業要求,安排學生課外自學。
比如安全用電這部分知識非常直觀、易懂,可不講或略講,安排學生課外閱讀。電工測量這章可以從課堂教學轉到實驗室,開放實驗室,使學生自學,用實驗的形式完成理論知識的學習,培養學生自學的能力。
3.理論聯系實際,學以致用
“電工學”課程理論性強,應結合實際應用激發學生學習興趣,提高學生學習的積極性。比如講三相負載的星形連接和電動機的控制部分時,可以帶領學生參觀學校的配電房、校內供配電線路,介紹計算機房配電線路和實驗室配電線路,讓學生獲得豐富的感性知識。對于安全用電的知識結合校園中學生違規用電,造成的安全隱患給以深刻剖析,培養學生節約用電和安全用電的意識。
為了提高學生的學習興趣和實踐能力,使學生能夠理論聯系實際,我校還經常開展進社區家電維修活動,志愿者們分工合作,有的負責登記維修記錄,有的在一旁幫忙,有的則埋頭檢查電器旋下螺絲,拆開電器,認真仔細查找原因。從而使學生所學的知識在動手操作中得以升華。
三、考核方式的改革
通過本課程的學習,應使學生獲得電工學必備的理論知識、分析方法和電工基本操作技能,為學習后續課程以及從事有關的工程技術工作和科學研究工作打下一定的基礎。為加強對學生平時學習和考試過程的管理,規范課程成績的評定,進一步促進學生積極主動地學習,保證課堂教學質量及學習效果,結合“電工學”課程特點,制定下列考核辦法。
本課程成績由平時成績、實驗成績、期中考試成績和期末考試成績四部分構成。
課程總評成績=(平時成績×15%)+(實驗成績×25%)+(期中考試成績×10%)+(期末考試成績×50%)。
根據學校關于平時成績的有關規定,結合本門課程的特點,確定平時成績占總評成績的15%(平時成績由出勤和作業二部分綜合評定);實驗成績占25%(可根據平時實驗操作和實驗報告得出)。
這種考核方式,使理論考核和實驗考核相結合、理論與實踐并重,既考核了學生對理論知識的理解掌握,也考查了學生分析問題、解決問題的實踐能力,收到了很好效果。
四、結束語
“電工學”是一門基礎性和實踐性都很強的專業基礎課程,內容多課時少,通過優化教學內容和教學方法以及改革考核方式,提高了教學效率,培養了學生動手實踐能力。但教學改革是一個長期的過程,應該不懈的努力,才能使“電工學”教學工作取得更佳效果。
參考文獻
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[2]李飛.電工學(第一版)[M].長沙:中南大學出版社,2010.
[3]鹿曉力.電工學(第一版)[M].北京:北京航空航天大學出版社,2009.
電工電子技術基本教程范文3
【關鍵詞】單片機STC12C5A08S2;自動換擋;LCD12864
1.設計方案的制定
本測試儀主要由LCD顯示模塊、線性穩壓電源模塊、恒流驅動電源模塊、自動換擋模塊、鍵盤模塊、報警模塊、電機驅動模塊等組成。整體設計框圖如圖1所示。
圖1 整體設計框圖
使用STC12C5A08S2單片機。STC12C5 A08S2是帶有8通道10位A/D轉換的STC單片機,具有超強的抗靜電能力,超低功耗、寬電壓等特點。里面共有8KB FlashROM作為程序存儲器,同時E?PROM容量有53KB。恒流電路采樣。被測電阻通過恒流源,電阻的阻值和采樣的電壓成正比。該電路結構較復雜,但精度高,線性采樣,單片機對采樣的信號易處理。液晶12864顯示。驅動電壓低,功耗微小,可靠性高,可顯示數字、字母、字符、單位、曲線等。
2.設計的理論分析
根據測量的阻值不同,測量的方法也不同。本測試儀在量程為100Ω,1kΩ和10kΩ這三個檔采用恒流電路采樣。通過自動量程轉換電路,流過的采樣電流分別是50mA、5mA和0.5mA。單片機分送到單片機識別的電壓是:
U=I×R
I是采樣電流,R是被測電阻。以100Ω為例。電阻最大為100Ω,電流為50mA,采樣電壓是U=50mA×100Ω=5V,正好是單片機采樣的最大值。單片機STC12C5A08S2內部有8路10位A/D轉換模塊,分辨率為1024,滿足設計要求。
先讓電路設在最大量程即10kΩ,此時恒流源的電流為0.5mA,采樣的電壓為:U=0.5mA×R,當電阻大于1kΩ時,U大于0.5V,通過A/D轉換得到的數字信號大于100,此時檔位不變。當電阻大于100Ω小于1kΩ時,采樣的數字信號大于10小于100,此時檔位變為5mA的恒流源。當采樣信號小于10時,檔位變為0.5mA.這樣既保證了精度,又實現了自動量程轉換。
篩選功能電路設為四個按鍵:設定、移位、加一和確定。按下設定,電路處于設定狀態,此時不在識別被測電阻。在設定狀態,共有五個參數可設定,分別是:要求的電阻值的十位、個位、電阻值的倍乘、誤差的十位和誤差的個位。通過移位按鍵可以在這五個參數之間轉換。通過加一按鍵可以使五個參數從零加到九,再加一又回復到零。按下確定按鍵,電路回到被測狀態。
3.硬件電路的設計
3.1 線性穩壓電源電路的設計
線性穩壓電源電路原理圖如圖2所示。該電路采用了高精度線性穩壓電源,進一步提高運算放大器的性能,測量電阻值的精度也得到了提高。
選用可調集成穩壓器LM317和LM337,調節輸出電壓采用多只電阻器并聯方式,并采用1%精度電阻,確保輸出電壓值的低漂移,能夠精確的調節輸出電壓,經調試,用4位半數字萬用表測得輸出電壓為+12.002V和-12.000V。
圖2 線性穩壓電源電路
3.2 恒流源及換擋模塊電路
恒流源及換擋模塊電路原理圖如圖3所示。R1和R2對12V的電源進行分壓得到LM358輸入端的電壓U=R1/(R1+R2)×12=8V。R4、R6和R7的電壓是12V-8V=4V。由于電阻一定,不管被測電阻怎樣變化(不能超出范圍),流過被測電阻的電流不變,這樣電阻的大小和送到單片機的A/D電壓成正比,實現了電阻到電壓的變化。對于檢測得到信號的不同,對三個繼電器分別加以控制,實現自動換擋。
圖3 恒流源及換擋模塊電路
3.3 電機驅動模塊電路
圖4 電機驅動模塊電路
電機驅動模塊電路原理圖如圖4所示。單片機開啟步進電機,使步進電機處于勻速狀態,步進電機驅動電位器轉動,這樣電阻也均勻增大,同時等間隔對其電壓采樣。
4.軟件設計
程序設計流程圖如圖5所示。
圖5 主程序流程圖
5.測試結果
測試結果如表1-4所示。通過按鍵鍵入所需電阻阻值及設定誤差值,經本儀器檢測,測量結果如表5所示。當被測電阻不符合要求時,報警燈閃亮。
6.結論
由表1、表2、表3、表4、表5的測試數據可知,本儀器測量精確度在1%內,100Ω、1KΩ、10KΩ范圍內任意電阻阻值均能準確測量,量程自動轉換。當被測電阻不符合要求時,報警燈閃亮,符合要求時,報警燈不亮,該裝置具有自動篩選功能。同時采用液晶12864,可顯示曲線或阻值、誤差值等,達到顯示功能。
參考文獻
[1]秦曾煌.電工學[M].北京:高等教育出版社,2009.
[2]孫駱生.電工學基本教程[M].北京:高等教育出版社(4版),2008.
電工電子技術基本教程范文4
關鍵詞:嵌入式系統應用與開發課程;知識處理;難點突破;專業技能
中圖分類號:TP313 文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2014)07-1452-02
1 概述
21世紀,科技發展日新月異。在全球新一輪汽車、通信、消費類電子、工業、醫療、軍事等行業的巨大智能化裝備市場需求下,全球嵌入式產業得到了快速發展;無論是生活中常用的mp3、手機、語言復讀機、PDA、機頂盒、智能電視、智能冰箱,還是工業生產、娛樂中的機器人,以及國防系統無不采用嵌入式技術。因此嵌入式技術已經成為后PC時代IT技術的主力軍。
正是巨大的市場需求,使得嵌入式行業對人才的需求極度旺盛,因此各高校紛紛開設了《嵌入式系統應用與開發》課程,該文以該課程為背景,探討了學生如何才能學好該課程,使得在畢業時能找到理想從事該行業的工作。因為實際情況是每年各公司及國內家電公司如INTEL、TI、SONY、三星、TCL、聯想和康佳等企業紛紛出高薪聘請嵌入式人才,但依然處于企業找不到合適人才,學生畢業找不到合適工作的尷尬局面,這也一直是作為教師的我所思考的問題。
當然形成這種局面的原因很多,如嵌入式技術對人才的專業水平、實際操作能力及技術產品化的要求較高。未經過有針對性的實踐操作,未參與或獨立完成一件嵌入式成品就不能說掌握了嵌入式技術,而成品是否能被社會認可更是企業選擇人才的關鍵。所以企業需要一個平臺來選擇真正實用的人才;學生需要一個平臺來實踐和展示自我;學校需要一個平臺來驗證教學體系是否完善,通過平臺取彼之長。在實際教學中我們采用的是ARM9的實驗平臺,該平臺能讓學生動手自己開發由易到難的程序。
2 明確嵌入式系統應用與開發的重要性
作為嵌入式教學的開始,教師有必要向學生介紹該課程的特點及作用范圍,培養學生學習你該課程及該方向的興趣。同時需要了解學生在學習嵌入式初期所遇到的常見問題,使他們不至于一開始就對該課程的學習產生畏難情緒。因此,需要在如下幾個方面做好對學生的引導工作。
1)學了它在實際中有沒有用?
現在在校學生最關注所學課程有沒有用?尤其是高職高專學生更注重實際能力的培養?那怎樣在實際應用中進行使用呢?由于該課程是計算機相關專業學生的核心課程,所以一定要很肯定地告訴學生學了這門課程非常有用??梢詮奈覀兩磉叺膶嶋H例子出發進行舉例,如現代生活中玩具、家用電器,嵌入式的應用無處不在,大到工業控制、航空領域等都離不開嵌入式。
2)我是否能夠學好該課程?
由于該課程是專業核心課程,它需要前期所學的大量專業基礎課作為鋪墊。同時該課程系統性較強,需要“兩條腿”走路。一條是對硬件有一定的了解,至少能看懂原理圖及相關符號。另一條是要有編程基礎,這里的編程主要采用的是C語言程序設計。要能靈活使用模塊化設計方法進行程序設計,也要能使用指針方便地訪問各硬件模塊。當然不僅要有這些理論知識作為基礎,這門課程也需要實際動手,只有多動手了,才會有更濃的興趣進行深入學習。因此要學好該課程,需要自己多動手在開發板上進行編程控制。例如,可以從簡單的LED燈開始,一開始讓LED燈全熄滅,間隔一段時間后,又修改程序使其全部點亮,最后跑馬燈程序等,由易到難,逐步增加模塊實現功能,這樣學好是沒有問題的。
3)考試要怎么考?
如何考試是在校大學生最關注的問題之一,因此在每學期剛開始上課時,就應該明確告知學生該門課程要如何考以及最終成績的構成方式,讓學生做到心中有數,有的放矢。同時還應告知學生考試不是目的,只是檢驗知識的一種手段,特別是綜合性較強的學科,考試考好了,不一定能力就好。大學的學習不像中學,應多鼓勵學生看不同作者所寫教材,有的知識點在一本教材里沒看懂,但在其它教材里可能講述得非常清楚,因為每個方向不同的專業老師所編同一門教材的側重點不同。若是對程序不懂之處,那就更應該多動手編程,然后下載到開發板上進行調試觀察,這樣知識與能力才能不斷地得到提高。
4)今后在實際工作中能否用到?
對??茖W校的學生,一般要到大二第二學期才開設該課程,很多高校在開設該課程時都有專門的實驗室,這些實驗室里有的平臺就是ARM+Linux。學生在平臺上既要移植操作系統內核,又要在系統上編程實現操作??梢詫⒂械墓镜膶嶋H系統先演示給學生看,讓他們了解所要學的知識與公司所做項目的聯系,通過這樣的引導,讓他們知道所學課程在今后的工作中的重要性。當然在平臺上真正做了東西的學生,對今后工作是很有幫助的
3 注重與其它課程的相關性
該課程系統性較強,需要前期的很多專業課鋪墊,若沒有前期的這些專業課,要學好該課程是不容易的。該課程所需要的前期課程如下:
《數字電子技術》課程使學生對硬件邏輯有直觀的了解?!峨姽W》讓學生能更好地理解電路?!段C原理》課程中的指令及指令地址等知識為后續課程打下基礎?!禤rotel2004制圖》讓學生能根據要求自制原理圖及PCB板?!禖語言程序設計》課程使得學生學習后能靈活地進行編程控制?!禠inux操作系統》課程使得學生學完基本命令后,能夠較好地移植內核到所需要的平臺上。因此嵌入式系統應用與開發不是孤立地一門課程,是綜合性非常強地一門課程。
4 教學的知識處理
我們所選教材是北京航空航天大學出版社的“十二五高等院校規劃教材”本科教材,該教材對ARM體系結構、ARM系統硬件設計做了重點講解,同時還編寫了大量的有關S3C2410的硬件模塊工作原理及編程實現。但對于高職高專層次的學生來說,不需要太多的理論基礎,重在應用。所以,必須對教材內容有選擇地加以處理。且本課程的主要目標是讓學生掌握以ARM處理器為核心的嵌入式系統的開發流程與編程方法,為以后從事嵌入式相關工作打下良好的編程基礎。當教學目標確定后,才能根據以上目標制定教學重點。因此本課程的教學重點為:掌握ARM處理器的基本指令及編程方法,能夠親自動手編寫小程序控制實驗箱上的各小模塊。對于ARM的體系結構,ARM處理器所支持的數據類型、工作模式、寄存器組織及其尋址方式與ARM的32位指令集就成了必須掌握的知識點。而對于其中使用頻率低、難度較大的MMU(存儲器管理單元)、Cache、TAG RAM(物理地址)、總線接口單元、C語言與匯編語言的混合編程應遵循的規則等部分內容,只需弱化處理,即只讓學生了解這些內容就行。還有混編規則也只需要在使用時能夠通過查找資料來注意寄存器、堆棧與參數的使用規則,在使用過程中再去理解這些規則的含義,通過這種方式來加深理解。
此外,為了更好地與實際接軌,我不再使用ADS作為ARM的開發環境,而改用Real View MDK作為開發工具,因為該工具除了能實現ADS所能實現的功能外,還能自動生成完善的啟動代碼并提供圖形化的窗口,從而提高開發效率及能大大縮短開發周期的軟件模擬器。
5 教學的難點突破
嵌入式系統應用與開發是一門難度較大的課程,不僅因為其綜合性較強,還需要學生有一定的電路知識及硬件知識作為背景,如果沒有電路知識基礎,那就談不上要學好該課程。在教學過程中,其難點主要表現在如下方面:
首先,該課程是以ARM2410實驗箱為硬件基礎結構(作為高職高專的學生省去了使用Protel設計原理圖并制版過程),所以第一要務就是要使實驗箱能工作,這就牽涉到基于ARM硬件啟動程序的設計工作。由于是與硬件打交道,因此首先得使用ARM的匯編語言來分配中斷向量表,初始化存儲系統、堆棧、有特殊要求的硬件模塊和應用程序的執行環境,并改變處理器的工作模式。該內容是整個嵌入式開發的第一大難點,由于學生對指令和硬件結構不熟悉,所以對這部分的工作顯得力不從心。我采用的方法是逐個解決的辦法,先初始化將要使用到的模塊,盡量使用簡單易懂的指令實現。比如初始化應用程序的運行環境,并未像教材那樣將ROM與RAM區域進行分開初始化,只需要初始化一個總的運行環境就可。
其次,上層應用就是通過編寫C程序實現,這需要學生對C語言中的算法、三大程序設計方法、函數與指針內容比較熟悉。因為功能實現基本是通過一個一個的函數模塊來完成,同時,對于訪問硬件的具體部分時需要由指針來實現。如對于發光二極管的控制,首先要能根據硬件電路原理圖,找出二極管對應連接處理器的哪個I/O口,而對I/O口的操作是通過對相關各個寄存器的讀/寫實現,該部分內容要由指針來實現,最后設置I/O口的功能為輸出功能。在功能的實現上采用“累加法”,這就牽涉到C語言中的函數及函數調用的使用。先使用一個函數模塊通過對數據寄存器的訪問來實現一個功能,然后逐步添加模塊來實現新增功能。這樣既提高了代碼的可讀性、執行效率和學生編程興趣,又提高了學生編寫程序的能力。
6 結束語
嵌入式系統應用與開發是計算機應用嵌入式專業方向學生的專業核心課程,作為一門綜合性的課程,我們在總結自己的一些教學經驗的基礎上,試圖將與此相關的課程融入到整個專業體系中。讓學生從興趣出發,從實際動手編程調試出發,從而更好地為自己的專業能力打下良好的基礎,以便能更好地服務社會。
參考文獻:
[1] 陳玉仙.關于C語言教學幾個問題的探討[J].電腦知識與技術,2013(13):3111-3113.