談MSP430單片機課程設(shè)計教改
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摘要：針對msp430單片機課程設(shè)計的特點，重點從組織教學(xué)內(nèi)容、改善教學(xué)方法以及改革成績評定方法上下功夫，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，使他們能夠通過課程設(shè)計這個重要的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，把所學(xué)知識和理論應(yīng)用到實踐當(dāng)中去。此次教改取得了較好的教學(xué)效果，同時，所提出的教學(xué)方法和措施對其他實踐類課程的教學(xué)改革也具有一定的借鑒意義。
關(guān)鍵詞：MSP430；教學(xué)改革；課程設(shè)計
0引言
隨著時代的進(jìn)步和微電子技術(shù)的發(fā)展，以及目前物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用，單片機技術(shù)作為物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)之一，得到了更廣闊的發(fā)展機會和應(yīng)用前景。為適應(yīng)這個市場對人才的需要，高校單片機課程的教學(xué)內(nèi)容也逐步由MCS－51系列過渡到相對復(fù)雜但功耗更低的MSP430系列。首先，在MSP430單片機的教學(xué)內(nèi)容上，目前的教材基本是以單片機生產(chǎn)商提供的技術(shù)手冊為主，大體上延續(xù)了以往傳統(tǒng)MCS－51系列的教學(xué)思路，即以單片機的知識點為主線進(jìn)行單元技術(shù)教學(xué)。這對短時間集中實踐環(huán)節(jié)課程設(shè)計類的教學(xué)明顯不太適用。所以在教學(xué)內(nèi)容的組織上需要根據(jù)學(xué)生理論課知識掌握的具體情況和實踐課程的特點，重新組織教學(xué)內(nèi)容。其次，在教學(xué)方法上，由于學(xué)生在前期已經(jīng)完成了MSP430單片機的理論學(xué)習(xí)，如何在短時間內(nèi)把學(xué)過的知識應(yīng)用到實踐當(dāng)中去，把理論學(xué)習(xí)中分散的各個知識點通過一個個由淺入深的設(shè)計題目系統(tǒng)有機地組合在一起，使得學(xué)到的知識在系統(tǒng)上和深度上有質(zhì)的提高。這也是課程設(shè)計不同于理論教學(xué)而需要重新設(shè)計整合的地方。最后，在學(xué)生成績評定方法上，為了調(diào)動學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性，發(fā)掘每個學(xué)生的潛力，在成績的評定上做了一定的探索和嘗試。
1教改實施的主要內(nèi)容
1．1教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法的改革
相比于MCS－51系列單片機，MSP430系列單片機不僅在理論上有一定的難度和深度，而且在設(shè)計的靈活性和創(chuàng)新性上有更大的可操作空間。課程設(shè)計環(huán)節(jié)在實踐教學(xué)中起著承上啟下的關(guān)鍵性作用，一方面是將所學(xué)的基礎(chǔ)知識（模擬電路、數(shù)字電路、C語言等）融會貫通綜合運用的過程，另一方面也是為以后的畢業(yè)設(shè)計以及電子設(shè)計類競賽打下良好的實踐基礎(chǔ)。有鑒于此，在教學(xué)內(nèi)容的編排設(shè)計上，既要體現(xiàn)對MSP430單片機重點知識的理解把握，又要結(jié)合設(shè)計題目對所涉及的知識點更進(jìn)一步深化學(xué)習(xí)。所以在本次教改中，對教學(xué)內(nèi)容和方法做了一定的調(diào)整，主要在以下幾個方面進(jìn)行嘗試和探索：（1）理論與實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的銜接整合。由于學(xué)生對MSP430單片機理論在學(xué)習(xí)和理解與實踐上有一定的距離，所以在課程設(shè)計的前期有必要對在設(shè)計過程中常用的模塊做進(jìn)一步的強化學(xué)習(xí)，快速解決理論上的難點和疑惑。在教學(xué)方法上，也不同于以往的理論教學(xué)，突出了以關(guān)鍵模塊為主要掌握內(nèi)容，通過對模塊電路圖邏輯關(guān)系的深入細(xì)致的講解，加強了學(xué)生對MSP430單片機關(guān)鍵模塊的功能理解。為此，在講授每個模塊時，都給學(xué)生發(fā)一張清晰放大的模塊邏輯功能電路圖，以逐個過關(guān)的考核方式，使學(xué)生能在很短的時間內(nèi)迅速掌握MSP430單片機的主要內(nèi)容。同時，也著重強調(diào)該模塊在實際設(shè)計當(dāng)中的一些具體的應(yīng)用以及一些注意事項，在這點上，由于MCS－51單片機的內(nèi)容和功能相對比較簡單，所以在以往的理論教學(xué)中大都是簡單介紹一下，其應(yīng)用設(shè)計部分學(xué)生通過自學(xué)的方式來掌握。而MSP430單片機由于其結(jié)構(gòu)更復(fù)雜、應(yīng)用更廣泛，雖然學(xué)生在理論教學(xué)過程中也學(xué)過相關(guān)的知識并做過一些驗證性實驗，但是對大多數(shù)學(xué)生來說知識的掌握還是停留在理論上，對基本知識理解深度不夠，導(dǎo)致學(xué)生困惑的問題還有很多。致使學(xué)生綜合性實驗?zāi)芰^弱，完成課程設(shè)計和實際應(yīng)用設(shè)計的難度較大。因此要注重研究實際應(yīng)用中典型問題背后的原因，深化和細(xì)化基本知識的講授，這對實際應(yīng)用和提高可起到至關(guān)重要的作用。因此需要強化理論與實踐銜接環(huán)節(jié)的教學(xué)，不斷挖掘基本知識內(nèi)容的深度，特別是實際應(yīng)用這一部分很有必要在老師的指導(dǎo)下完成。比如，在講授最常用的也是最重要的定時器A捕獲功能的時候，除了講述定時器A的邏輯結(jié)構(gòu)和使用規(guī)則外，對其輸出端口的八種工作模式，還通過重點補充在每種工作模式下常用的設(shè)計實例的分析講解加以介紹和總結(jié)。這種重點講授和逐一考核相結(jié)合的教學(xué)方法在本次教改過程中取得了很好的教學(xué)效果，使學(xué)生能在此基礎(chǔ)上更容易地進(jìn)入到高級層次的應(yīng)用設(shè)計當(dāng)中。（2）實踐開發(fā)平臺的選擇。目前各高校大都使用各種功能完備的實驗箱或開發(fā)板，其明顯的弊端就是由于實驗箱上各接口的連接都是固定的，學(xué)生大多數(shù)不會主動去了解這種連接后形成的電路工作原理；沒有經(jīng)歷過從設(shè)計、元器件連接、調(diào)試到完成全過程的鍛煉；而且實驗箱上資源有限，對一些能力比較強的學(xué)生來說不能進(jìn)行更多種硬件方案的設(shè)計和創(chuàng)新。基于上述原因，本次教改沒有使用以往MCS－51單片機那樣各種功能和結(jié)構(gòu)都固定的實驗箱，而是選用了MSP430單片機核心板外加按鍵輸入模塊和數(shù)碼管顯示輸出模塊等構(gòu)成的最小系統(tǒng)，這樣的選擇是因為MSP430單片機的引腳復(fù)用功能非常普遍，把MSP430單片機的所有外接引腳都空出來供學(xué)生選擇使用一方面可以增強學(xué)生對端口的認(rèn)識，也使學(xué)生更深刻的體驗MSP430單片機強大的實現(xiàn)功能。而且也為以后外加溫度模塊、紅外線模塊、重力感應(yīng)模塊等更多模塊的選擇提供了堅實的基礎(chǔ)。另一反面也使學(xué)生在課程設(shè)計過程中有更大的自由度和選擇空間，創(chuàng)造了一個寬松的硬件實驗環(huán)境和發(fā)揮創(chuàng)造性的空間，增大了課程設(shè)計的吸引力。通過應(yīng)用這個開發(fā)平臺促使學(xué)生主動去熟悉引腳的各項功能、自己設(shè)計電路的實驗方案、自己選擇應(yīng)用的設(shè)計模塊以及最終完成的功能，同時，這些實驗手段的綜合應(yīng)用，促進(jìn)了學(xué)生對理論教學(xué)的理解，使學(xué)生的實際動手能力得到了提高和鍛煉，從學(xué)生最終的設(shè)計成果上看也確實達(dá)到了這種效果。（3）基于項目引領(lǐng)的實驗?zāi)Ｊ健Ｕn程設(shè)計不同于一般的驗證性實驗課程，它是在理論教學(xué)的基礎(chǔ)上，以實踐和創(chuàng)新為主線，以提高學(xué)生綜合能力為目標(biāo)的教學(xué)環(huán)節(jié)。以往MCS－51單片機課程設(shè)計由于硬件結(jié)構(gòu)相對簡單、外圍接口功能單一，留給學(xué)生自由設(shè)計的空間比較有限，所以教學(xué)模式采用傳統(tǒng)“灌輸式”的教學(xué)方法，給學(xué)生的設(shè)計任務(wù)大都是相對單一的題目。本次教改借著硬件開發(fā)平臺更新?lián)Q代的機會，有條件在教學(xué)模式上做了進(jìn)一步的探索，采用了基于項目引領(lǐng)的實驗教學(xué)模式。該教學(xué)模式旨在提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，從宏觀教學(xué)的角度考慮，是一種以學(xué)生為中心的教學(xué)模式，將整個課程設(shè)計的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計成一個基本涵蓋了本課程重點教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計項目庫，其中對每個重要知識點都有多個難度等級不同的設(shè)計項目，學(xué)生可以根據(jù)自己的能力和興趣選擇并完成基本涵蓋每個知識點的多個設(shè)計題目。設(shè)計項目庫中的題目難度系數(shù)的差異化、多樣化既是因材施教教育理念的一種體現(xiàn)，也是以往課程設(shè)計教學(xué)經(jīng)驗的一種總結(jié)。通過這樣的教學(xué)設(shè)計，加大了學(xué)生對課程的興趣，逐漸地積累成就感，并最終能較快地進(jìn)入設(shè)計者的角色，能較好地完成實際應(yīng)用的設(shè)計。
1．2教改效果的評定
教改效果主要通過學(xué)生成績的評定來考察。因此，對學(xué)生成績的評定方法也進(jìn)行了初步的探索。學(xué)生成績評定是教師教學(xué)過程的重要環(huán)節(jié)，對教師的“教”與學(xué)生的“學(xué)”具有重要指導(dǎo)作用。傳統(tǒng)的教學(xué)評價模式顯然不能夠體現(xiàn)學(xué)生在課程設(shè)計過程中的全部工作，因此，需要建立多元化評價體系，既要重視學(xué)生在設(shè)計過程中體現(xiàn)出來的創(chuàng)意、創(chuàng)新等能力水平的評價，又要考慮到每個學(xué)生的基礎(chǔ)和能力的差別，保護(hù)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，設(shè)立合理的考核分?jǐn)?shù)比值，提高學(xué)生在設(shè)計過程中的分值。這種多元化的考核辦法既能夠充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，提高學(xué)生的創(chuàng)新意識以及競爭意識。同時也從不同角度動態(tài)地反映了學(xué)生在課程設(shè)計過程中的學(xué)習(xí)情況以及學(xué)習(xí)效果。在此次教改過程中也對此進(jìn)行了初步探索，取得了一定的效果。
2總結(jié)
MSP430單片機課程設(shè)計是電子類專業(yè)一門重要的實踐課程。尤其是在創(chuàng)新型人才培養(yǎng)方面具有很強的實踐意義，通過本次的教學(xué)改革，分別在教學(xué)環(huán)節(jié)、開發(fā)平臺的選擇、實驗?zāi)Ｊ?、成績評定方法等四個方面提出了的改革思路和具體的實施辦法，并在隨后的教學(xué)過程得以實施，這些改革的實施在教學(xué)實際中呈現(xiàn)了良好的教學(xué)效果。
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作者:陳德斌 陸清茹 單位:東南大學(xué)成賢學(xué)院