鉴于中国科学院博士研究生院嵌入式系统管理专业研究生的特点，本科生之间的巨大差异和对高校文化的重视工程实践技能，在教授集成微控制器原理和应用课程时，提出了差异化的教育目标，并采用了课程和理论实践。
合教学的教学方法，结合课堂设计经验，工程项目的完整经验和设计的多层次实践教学方法以及教学评估方法课程结合了逐步评估和最终评估。着科学技术的发展和社会需求的提高，信息技术已进入以嵌入式系统为代表的后PC时代。入式技术已成为21世纪最可行的先进技术之一。养掌握嵌入式技术的人才已成为世界。各个国家/地区教授计算机科学的目标。成微控制器是集成系统的中央控制单元，集成微控制器教学的发展是集成系统教学的关键要素。IEEE和ACM这两个主要学术组织在2004年发布的计算机工程教学计划（Computer Engineering 2004，简称CE2004）明确规定了集成微控制器的具体教育内容，该课程应包括在系统课程中。合Ⅲ。际上，从单芯片的第一门课程到基于32位ARM嵌入式处理器系统的相关课程，都是围绕集成微控制器提供的，这在世界各地的主要大学中都非常流行。息技术与工程管理学院是中国科学院研究生院的研究生院。主要培训软件工程，计算机技术，电子和通信工程与控制工程领域的研究生工程专业学生。学院于2003年开始实施嵌入式系统工程专业。过几年的努力，该系统逐渐实施了嵌入式定向课程系统。为基础课程，集成微控制器的原理和应用在课程系统中占有重要地位。下是从教学目标，教学方法，教学内容，实践教学和评估方法等方面对该课程进行的详细说明，最后讨论了教学效果。施和课程改进的方向。授集成微控制器原理和应用课程的主要课程是软件工程，计算机技术，电子和通信工程以及控制工程的工程学硕士。传统的工程学硕士相比，工程学硕士的文化更加注重其工程实践的训练和解决实际工程问题的能力，恒温阀芯这迫使教师解释这些问题。本的理论知识，但也要结合理论和实践，并提供有关特定工程问题的教育内容。外，中国科学院工程硕士学位的学生具有本科学位大，工作经验丰富，素质和能力差异大的特点。
了适应这一特点，在制定计划的教育目标时，我们必须全局考虑，对基础较差和经验丰富的学生进行不同对待，并制定差异化的教育目标。充分考虑到上述因素之后，本课程的教学目标制定如下：集成微控制器的原理和应用：通过学习本课程，学生将掌握集成处理器的体系结构并掌握1-2基于此架构。成的微控制器及其接口设计技术，对集成的软件开发过程有深入的了解，可以熟练地选择和使用集成的软件和工具来完成培训软件和硬件系统应用程序的设计集成。实现上述教育目标时，教师必须为基础较差的学生掌握一个集成的微控制器；对于有经验的学生，他们必须在当前学习的基础上通过比较学习来学习另一种类型的整合。型微控制器。育目标反映了学生的差别待遇，可以满足不同层次学生的需求。育目标对材料电路的设计没有太多要求，可以满足中国科学院研究生对嵌入式系统的特点和实际需求。教育目标中，“能够选择并熟练使用集成软件和工具来完成培训软件和嵌入式硬件系统应用程序的设计”是一种能力要求反映了技术设计能力的重要性，并且满足了总工程师的培训目标。立主要大学在与嵌入式系统有关的教学课程中进行了很多有益的探索和实践，并就教学方式即教学方式基本达成共识。载系统应该采用理论与实践相结合的教学方式。尚。完成集成微控制器原理和应用课程的教学工作时，我们采用了“讲解课堂理论，实践课堂经验，完成实验设计，设计”的教学模式。个层次的工程项目和评估”。大多数使用观察和确认体验的课堂体验不同，本课程的课堂体验采用设计体验，每个体验都是一个小型的开发项目，需要学生使用灵活地在课堂上学习理论知识，以分析实验要求。
编程完成实验项目。整的体验设计要求学生根据需求分析，软件设计，实施和测试之后的软件开发过程，完成集成在开发板上的小型软件的开发。完成所有基本的课堂体验。程项目的设计包括让学生选择一个微控制器来执行分析和真正的工业嵌入式产品的设计报告。三个层次的实践联系相互结合，可以充分培训和增强学生的实践能力。CE2004首次将嵌入式系统作为计算机工程知识系统中的知识领域包括在内，并详细指定了嵌入式系统中包含的10个知识单元以及其中每个单元所包含的知识点。识。
照CE2004的规定，结合本课程制定的教学目标，集成微控制器原理和应用课程的理论教学内容共包括5个知识单元。识单元1是嵌入式系统的历史和概述。识点包括嵌入式系统的历史，定义，组成，开发功能，设计过程，应用领域和发展趋势。
识单元1的主要目标是使学生获得对嵌入式系统的全球了解，并了解嵌入式系统的过去，现在和将来。识单元2是集成处理器。识点包括板载处理器的组成，板载处理器的类型（从4种不同的分类标准中进行了解释，例如集成级别，处理器数量，架构和生产公司），以及ARM处理器的开发（历史记录，分类和应用程序）。识单元2的主要目标是使学生了解嵌入式处理器的组成原理，充分了解嵌入式系统领域中应用处理器的多样性，并避免“只有树木，而不是森林。知识单元3是典型的嵌入式处理器体系结构，我们选择ARM体系结构对其进行说明。键知识点包括ARM处理器注册表模型，ARM处理器编程模型，ARM异常中断处理，ARM处理器存储模型，编码和ARM处理器指令系统。使用ARM汇编语言进行编程，ARM汇编和混合C编程，ARM开发工具（汇编器，编译器，链接器和调试器）。识单元3包含来自3个知识单元的几个知识点，例如集成微控制器，集成编程和CC2004中集成的工具。识单元4是集成微控制器的组成和接口，我们以Samsung S3C2440微控制器为例。识点包括微控制器，存储器控制器，中断控制器，时钟系统，电源管理，DMA控制器和各种外围控制器的结构。这些知识点中，存储器控制器，中断控制器，时钟系统，电源管理和DMA控制器是要解释的关键内容，对于其他各种外围控制器，其原理主要讲解了基本原理和应用思想，并且具体的使用细节要求学生在课后学习芯片的教科书。练阅读芯片手册是掌握嵌入式系统开发（特别是底层编程）的基础，因此该学习单元的手册就是芯片手册。
于有学习技能的学生，我们要求他们在下课时学习ATMEL AT91SAM9G45微控制器，同时学习S3C2440微控制器，并与$ 3C2440比较它们的异同。的是满足不同层次学生的需求，并提供差异化的教学。识单元5是集成应用程序的编程。
识点包括集成的软件体系结构，应用程序映像文件的组成，系统引导加载代码等。过学习该知识单元，学生可以了解组装，编译和连接集成应用程序的过程，了解应用程序映像的特定组成以及如何加载和启动，以及培养为裸机系统开发完整的集成应用程序软件的能力。前，嵌入式系统的教育实验平台主要有三种类型：基于ARM微控制器的教育平台，基于DSP处理芯片的教育平台和平台。-基于FPGA的教学表格。于ARM微控制器在32位嵌入式系统处理器市场中的份额很高，以ARM微控制器为例来说明嵌入式微控制器的基本理论和应用技术可能会更好地响应市场。入式工程为了满足技术人才的需求，我们选择了一个基于三星3C2440微控制器的嵌入式教学平台（使用ARM920T内核）。台系统组成的结构如图1所示。该教学平台的结构图中，S3C2440是基于ARM920T处理器的集成微控制芯片，该芯片集成了两个总线，AHB和APB，以及连接到该总线的存储器控制器，中断控制器和时钟电源管理单元。USB主从控制器，看门狗，定时器，PWM控制器，GPIO控制器，SD / MMC控制器和其他外围控制器。储器包括64M SDRAM，4M NOR FLASH和64M NAND FLASH；人机界面设备包括一个6英寸640×480像素TFT LCD显示模块，一个触摸屏，一个4×5键盘模块和四个用于连接LED显示指示器的GPIO。口和通信设备包括一个串行端口，一个USB主接口，一个USB从接口，两个以太网接口，一个音频输入和输出接口以及一个摄像头接口。验设备支持多个层次的实验，集成微控制器原理的所有实验和应用过程均在实验平台上完成。算机实验的作用非常重要，并且是教学活动的重要组成部分。据体验的性质，我们可以将课堂体验分为观察体验，确认体验和设计体验。
计经验要求学生根据经验的要求设计实验过程。前两次经历相比，他们可以更好地训练学生的构想能力和独立工作能力。此，我们的课堂体验使用设计体验的类型。
据教学的理论内容，我们总共设计了16个课堂体验。些课堂经验和知识点之间的对应关系如表1所示。1中的16种经验（实验1除外）都是为学生设计的。中，实验4和实验5使用汇编语言和语言c分别驱动连接到GPIO引脚的LED灯。生比较汇编语言和C语言之间的异同，以访问外围寄存器。验6使用请求方法实现同步功能，实验8使用中断方法执行相同的功能，学生掌握两种I / O访问方法的异同通过比较实验9主要练习32位微控制器每个模块所需的不同时钟频率的产生以及处理器时钟频率的编程调整，以便学生可以掌握麦克风。制器时钟；经验10到经验16练习主要外围I / O微控制器的接口编程技术。课程期间内，课堂体验可能不会包括所有外围控制器，但是由于学习了这些典型的外围控制器，学生可以轻松地按类别掌握其他模块的使用。分的经验要求学生分组合作，充分利用所学知识，利用课后时间设计小型集成应用程序软件，并完成调试工作。验平台。了吸引学生的兴趣，全部实验都以游戏对象的形式进行，我们为学生设计了多个游戏项目：世界时钟，五子棋，电子菜单，科学计算器，河内塔，控制器交通信号灯，俄罗斯方块等教师还鼓励学生选择其他常见的娱乐游戏作为完整的实验设计项目。成完整的实验项目后，学生必须根据实验项目规范的要求完成实验设计，书面项目文档必须至少包括以下几个方面：需求分析，设计软件，软件测试，使用说明，运行结果，项目划分和摘要讨论。容。过综合的经验，学生不仅锻炼了综合的设计和实践技能，而且提高了他们的沟通和团队合作能力。堂经验和综合经验的结合很好地塑造了学生使用特定集成微控制器的实践能力。是要灵活地使用集成的微控制器设计工程项目，学生还必须通过特定的工程设计实践进行练习。成微控制器的原理和应用以及管理工程与信息技术学院课程系统中的另一门课程，“集成系统的分析和设计”（在同一学期中），在这两节课后，老师们组织了一个共同的聚会。程项目设计工作要求学生根据典型的嵌入式系统产品并在集成微控制器上尽可能多地使用在课程中学习的微控制器，进行详细的产品设计。们在每个学年提供不同的设计项目。如，近年来，涉及的主题是IC卡公民身份证系统，税控收银机系统，数字水印技术应用系统等。该注意的是，工程项目的设计仅由有能力学习并希望提高其工程项目设计能力的学生进行。据近年来的实际情况，大约一半的学生提交了项目设计规范，平均长度超过30页。些非常原始且有价值的设计解决方案中的一些可以直接用于工业生产实践中。了采用一种评估方法，不仅可以测试学生对知识的掌握程度，而且可以鼓励学生认真学习，我们采用了分步评估和最终评估相结合的方法。具体地说，集成微控制器的原理和应用课程总共有4个课堂经验，其中包括15个设计经验，每个实验得分在0到2分之间。每次课堂体验结束时，老师会验证学生是否已完成该体验并将其标记出来。种方法有效地鼓励学生认真学习。程结束后，有一个完整的理论考试，总分为40分。考试用于检查学生对集成微控制器基本原理的掌握程度。整的体验要求学生在完成理论考试的一个月内自由组合并完成。整经验提交的内容包括项目文件和项目程序，其中项目文件占15分，项目程序完成占15分。成全部体验后，学生会与老师达成一致，然后老师会进行现场检查和评分。为一项附加要求，工程项目的设计不会在最终成绩中考虑，仅针对有兴趣选择完成的学生。学生设计过程中，老师会提供一些建议。上述评估方法中，课堂经验，理论考试和全面经验分别占总分的30％，40％和30％。堂经验和理论考试对每个学生来说都更加客观和直接；完整的实验是由学生合作进行的。分时，老师首先会给每组评分。组中每个学生的分数取决于他们的具体内容和完成情况。组分数会根据分数尽可能细化，以反映学生的实际水平。
国科学院研究生院已经实施了课程网站评估系统，以鼓励学生在课程结束后评估在线课程。估的内容包括教学态度，教学内容，教学方法和教学效果。包含4个项目和7个项目，每个项目的得分为1到5分。据最近三年的统计结果，每年大约有90％的学生参加在线评估，并且课程评估的结果非常好（平均分数高于4.6分）。估结果表明，学生认为课程内容符合综合管理硕士课程的培训目标（4.8分）；该课程对他们的工作有很大帮助（4.7分）；将理论与课程实践相结合的教学方法是适当的（4.6分）；课程评估方法灵活，可以从理论和实践的角度正确评估学生对课程的掌握程度（4.4分）。些学生认为实验课时很短，应该从16学时增加到20学时。些学生认为集成微控制器原理和应用课程的上课时间太少，建议从40课时增加到60课时。生的安排比较满意（4.6分）。学生评估的结果来看，学生对教学内容，教学方法，评估方法等的选择非常满意，课程达到了教学目标的要求。学实践表明，本课程所采用的“班级理论讲解，课堂经验实践，完整的实验设计，工程项目设计和多层次评估”的教学方法是适合本学科工作的。成微控制器原理的教学和应用课程。时要强调的是，理论课内容的教学始终采用以教师为中心的传统教学方法。这种教学方法中，尽管学生可以在课堂上随时问问题，但他们总是被动地听老师讲课，不能充分行使主观能动性。理论教学中尝试以学生为中心的先进教学理念，更好地利用学生的主观能动性，是改进集成微控制器和应用课程原理的下一个方向。
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