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基于16位单片机的应用实践教学探讨

作者:未知

  摘要:高等教育与行业脱节严重阻碍着国家战略发展规划。随着工程教育改革的推进,作为对人才培养起承上启下关键作用的单片机课程建设亟待革新。本文以MSP430系列单片机为切入点,对基于16位单片机的应用实践课程进行研究探讨,坚持以人为本,以学生为教学主体的原则,有针对性地组织教学内容、革新教学方式方法和教学考核等几大主要环节进行探索,调动学生的主观能动性,使学生真正成为学习的主体,通过分析教学效果,发现此次课程教改起到了一定的积极促进作用。
  关键词:16位单片机;MSP430;工程教育改革;教学方式方法
  中图分类号:G642.0     文献标志码:A     文章编号:1674-9324(2019)19-0220-02
   近年来,我国开始高度重视工程教育,从工程教育人才培养的目标来看,工程教育模式下的课程教学改革需要从教育教学理念、体制机制、课程内容、教学方法等方面实现与社会行业对接[1-3]。
  单片机课程是一门专业基础课程,传统的教材按照理论体系进行编写,虽然严谨,但学生从原理学到硬件再学到编程,不仅耗时而且效果也不好,结果仍然不会独立自主搭建一个完整单片机系统[4-5]。
  MSP430是美国TI公司生产的超低功耗、高性能16位混合信号处理器。自TI推出以来,凭借其优越的性能备受业内工程师欢迎[6-7]。
  本文以MSP430为核心,以LaunchPad开发板为基础平台,以Code Composer Studio为开发环境,内容涉及嵌入式C语言、电子技术基础、微机原理以及传感器技术等相关课程,探索了单片机应用技术课程教学改革方案,具体从教学内容、教学方式方法、教学考核革新及教学效果等内容展开。
  一、教学内容与方式方法的改革
  (一)教学内容
  与传统MCS-51单片机相比,MSP430系列单片不仅理论上有一定难度和深度,在设计的灵活性和创新性方面也有很大的可操作空间。MSP-EXP430G2 LaunchPad是TI公司推出的一款MSP430开发板,提供了具有集成仿真功能的14/20引脚DIP插座目标板,可通过Spy Bi-Wire(2线JTAG)协议对系统内置的MSP430超值系列器件(G系列)进行快速编程和调试。主要涉及的内容如下。
  1.MSP430G2单片机原理部分。MSP430系列单片机、时钟与休眠模式、通用IO口、ADC模数转换、定时/计数器、FLASH控制器、通信接口、比较器、调试接口。
  2.嵌入式C语言。MSP430单片机的位操作、寄存器配置、宏定义、中断的使用、函数与文件管理。
  3.Code Composer Studio开发环境。下载和安装CCS、新建CCS普通工程、MSP430ware、CCS-Grace。
  4.MSP430 LaunchPad。供電单元、电源指示、负压的问题、仪器仪表共地的问题、滤波电容、电源线耦合干扰、去耦电容。
  5.基础实验。WDT定时器、LED驱动、串口通信、按键中断、定时器与计数器的应用、输入电压AD检测、PWM信号发生。
  6.进阶实验。多路电源开关、风速测试仪、窗帘电机控制器、数字频率计、自行车里程表、热释电红外超声检测等。
  本课程教学内容繁多,不同于以往的单片机教学课程,每一个章节模块都深究细挖,本教改更像是传统单片机课程的一个辅融合了很多相关课程学生在学习本课程时通过打开自己的思维,融会贯通,最后会有一个质的飞跃。
  (二)教学方式方法
  本教改课程内容的实施方法可概括为:总分总+理论实践+项目驱动。
  1.总分总。贯穿于课程整个过程中,每一个知识板块先进行整体讲解,然后再具体某一个模块,最后再反馈到整体,让学生有理可依,有据可查。
  2.理论实践。课程前半段,以理论基础讲解为主,同时辅助相应实验,加深理解体会。
  3.项目驱动。课程后半段需要学生独立完成一些小项目,可以参考相关学科竞赛和科创活动,然后通过撰写论文报告及实际操作演示,促进学生形成一定的独立实践素养。
  学习一门课程,所谓入门就是需要知其然,想要知其所以然就需要刨根问底。首先通过总体的概述,由整体到细节,引导入门;而理论知识是基础,基础打好了才可以融会贯通;课程实践对学习一门工科来说是必不可少,点线面式的各个击破知识点可以牢固的树立起一套完善的系统,立足当下,放眼未来;以项目化来驱动教学,辅以一定的学科竞赛和科创活动,极大地激发同学们的学习热情,激发了他们的潜能和创新创造力,使他们与其他学生相比较,各方面都有很大的提高。
  二、教学考核革新及教学效果
  (一)教学考核
  教学考核是课程完结的最后一百米,在学生心目中,评价的关键是公平、公正、公开,这是建立评价方法的基础。本教改课程在考核时不仅仅关注实验结果,更看重学生的思维方式方法以及人生观、价值观和世界观这三观的形成。如果发现问题要及时反馈,以作正确的引导。考核的形式包括自评、同学之间的评价,以及师长考评等。
  针对课程不同的学习阶段,需要辅以不同的考核方式。初期,主要是针对每个模块进行原理性的知识点考察,通过笔试和口述的形式督促同学们;课程中期时,同学们已经做了一些实验,有了一定的实践动手,这个时候就需要针对他们对整体概念的掌握有一个考核,由点及线,由线及面,以考察同学们知其然并知其所以然的能力为主;课程后期需要放宽眼界,立足本课程,放眼专业行业等社会需求,做到教育回归工程本源。
  以上的前、中、后期都是贯穿于该课程日常教学中。另外,还有一个很重要的工作就是把要教学回归到学生自身,发挥同学们的主观能动性,在前、中、后期不同阶段,针对不同课题,使同学们通过课下查阅资料,动手实践,然后在课堂上进行自我展示,于此同时,剩下的每位同学都是评委,结合切身体会给予报告以评价,锻炼同学们的综合素质。
  (二)教改效果
  通过本课程教改之后,包括学生成绩等各方面都有了一定的显著效果,很好地锻炼了学生的学习实践能力。通过本课程教改实践,学生们普遍反映,对知识的掌握比以往更扎实,彼此之间的联系也变得更紧密了,也锻炼了良好的学习习惯和学习的方式方法,以后再接触相似课程或项目,起码不会不知所措,会有的放矢。很多同学在参加学科竞赛和科创活动时,都表现得游刃有余。当然,在与学生们的各项互动中,任课老师也是很有收获的,有效实现了教学相长。
  通过此次课程教改,对学生和老师来说,无论是课上课下还是课内课外都有了很大的促进作用。
  三、结束语
  本文以MSP430系列单片机为切入点,对基于16位单片机的应用实践课程进行研究探讨,期间,坚持以人为本,以学生为教学主体的原则,不断丰富完善教程,积极听取学生意见和建议,有针对性地对组织教学内容、革新教学方式方法和教学考核等几大主要环节进行探索,调动学生的主观能动性,使学生真正成为学习的主体,通过分析教学效果,发现此次课程教改起到了一定的积极促进作用。
  参考文献:
  [1]李慧,曾凡菊.工程教育模式下单片机应用技术课程的教学改革[J].现代经济信息,2017,(12):442-442.
  [2]吴爱萍,盛党红.应用型本科院校单片机原理与应用课程教改探索[J].中国现代教育装备,2010,(11):69-70.
  [3]王远飞.《单片机及应用》精品课程建设要点[J].电子测试,2016,(3):134-135.
  [4]叶泉.单片机课程的创客式教学改革与实践[J].中国现代教育装备,2018,(3).
  [5]王楠,陈应舒.基于创新型应用人才培养模式的单片机课程教改方法研究[J].教育教学论坛,2017,(8):93-95.
  [6]章安良.“MSP430电子系统设计”课程教学及实践探索[J].常州工学院学报,2014,27(4):93-96.
  [7]陈德斌,陆清茹.MSP430单片机课程设计教改探索[J].通信电源技术,2017,34(3):154-155.
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