我校计算机硬件课程嵌入式系统教学改革的探索.doc

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1、我校计算机硬件课程嵌入式系统教学改革的探索黄云峰，徐进，程启明上海电力学院电力与自动化工程学院摘要：以我校飞思卡尔HCS12嵌入式系统教学改革为契机，以MC9S12DG128芯片为样本的嵌入式系统为全新开设的计算机硬件专业选修课程，逐步探索与推广嵌入式教学在高校的推广和相应的软件、硬件平台的建设。该课程在教学过程中不但要求学生有全面的数字电路、C语言编程基础、软件工程、机械自动化等背景学科知识，同时，着重培养学生的综合工程实践能力。关键词：飞思卡尔HCS12嵌入式系统教学；MC9S12DG128芯片；MT-IDE嵌入式开发套件1计算机硬件类教学改革的必要

2、性为了全面贯彻落实教育部《关于加强高等学校本科教学工作提高教学质量的若干意见》文件精神，进一步提高学校计算机课程的教学质量和水平，推进计算机基础课程的教学改革，培养高素质的能满足当今社会发展需求的综合性人才。专业和基础课程的课程建设与教学改革在我校按部就班地展开。其中，计算机硬件课程（含单片机、微机原理、嵌入式系统等）教学的教改,其要点是,淡化系统知识传授,强化动手训练和兴趣启发,鼓励自主探索.把计算机硬件的系统知识积累留给学生将来的实践,将课堂理论知识与社会工作实践有机地融合。使学生毕业后能够进行抽象思维和利用科学知识解决问题的创造型的工程师，成为我们

3、国家依靠发明与创新来参与世界市场竞争的重要的、不可替代的人力资资源。而不是在传统教学思维和环境下所造就的，仅仅是具有理工科的基本知识和技能应付考试，却没有经验和能力利用这些知识解决复杂问题的文凭获得者。尽管，计算机硬件课程嵌入式系统教学作为一门实用工程科学教育，其重要性也越来越得到师生的认可与接受，且“计算机硬件课程嵌入式系统教学”作为我校自控、测控、测电、电气等专业的一门计算机专业平台课程教学，本质上已经远远超越了纯理论课范畴,是操作性很强的实践类课程。但理想教学目标与现实的教学成果往往有一定的差距：(1)不同芯片的主要原理虽然相同,但各自有许多不同特

4、点，如果把学习某个芯片作为课程目标则计算机硬件课程就变成了个无底洞。传统的教科书基本遵循芯片规格说明书的框架展开课程和教学章节，脱离学生认识思维规律，脱离学生今后的职业岗位的实际需求，往往陷入盲目的状态。而学生却在没有计算机硬件基本概念和工程常识的前提下，盲人摸象，在暗道中苦苦摸索前行，感到非常枯燥，却又收效甚微。(2)模拟电路看得见，摸得着，很容易理解。而进入数字芯片内部，看不见，学生又缺乏相应的理论知识和逻辑思辨能力，更是云里雾里。从抽象到概念的传统计算机教学方法，确实成立学生学习的一道门槛。(3)从历年的教学实践来看，作为硬件课程必须掌握的汇编语言

5、，反而成了进一步学习计算机系统知识的拦路虎。而缺乏计算机编程语言支持的所谓的计算机知识结构，也就成了飘飘欲坠的空中楼阁。综上所述，计算机硬件教学的改革势在必行。学院专业课程建设的教师经过反复论证后，就我校计算机硬件课程嵌入式系统教学改革提出两个教学改革方向：(1)课程教学采用mcu硬件+c语言的教学结构在有限的教学时间和实践条件下，将高级语言编程工具，如C语言有机地结合到计算机硬件的教学中。“mcu+c”的教学结构更有利于大学生掌握较深的技术细节，并真正应用已学的知识构建一个典型的小型自动化测量或过程控制系统。(2)“测控+系统”的工程概念的推广电自学院

6、在高年级学生中开设的专业课程，大多围绕着自控、测控、测电、电气等专业展开。因此，自动化、测量或电气类专业课程的教学必须突出嵌入式技术的“测控+系统”的理念，这里所谈的“测控+系统”是指“测量、算法、执行”，也即必须注重检测与传感技术、数据处理算法、控制理论和程序设计、电力电子和测控对象的工程特性等。2飞思卡尔HCS12嵌入式系统教学的论证在飞思卡尔公司的“大学计划”的倾力支持、在苏州大学等兄弟院校的全力帮助，在电自学院和计信学院主管领导的多方协调下，我校计算机硬件的专业教师，经过长达一年多的反复论证与选型，将FREESCALE的HCS12芯片作为我校计算

7、机硬件课程嵌入式系统教学的一个发展方向。由于FREESCALE芯片体系在技术上和应用上有很强的代表性与广泛性，学生心态平稳，接受程度高，教师信心强，有比较优越的心理优势；同时，多年来我校在FREESCALE全国大学生智能车模比赛中，屡获佳绩。这些，都为本课程的教学改革奠定了坚实理论与实践基础。(1)MCU计算机硬件嵌入式教学芯片选型的困难尽管国内各高校的MCU教学百花齐放，但对国内嵌入式IDE的发展情况仔细比较分析后不难发现，目前国内的嵌入式集成开发环境对用户来说，或多或少存在以下问题：①要么使用方便且功能强大，但价格昂贵，且源代码不开放；②要么价格可以

8、接受，但功能不强，产品的生命周期短暂；③要么提供源代码，但使用受限，难以获得生产