摘要：單片機是電子信息專業(yè)一門應用性強，重實踐性的專業(yè)基礎課，直接涉及學生的創(chuàng)新能力和就業(yè)能力，教學團隊從MCS-51單片機過渡到MSP430單片機，通過對多個典型工程應用案例分析，引入工程案例和任務驅動方法開展課堂和實驗實踐教學，經試驗對比，激發(fā)了學生興趣，培養(yǎng)學生工程素養(yǎng)，提高了單片機課程教學效果。

關鍵詞：MSP430單片機；案例模型；任務驅動；工程素養(yǎng)

中圖分類號：G642.0；TP368.1 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）11-0219-02

引言

“單片機”是電子信息類專業(yè)的重要專業(yè)基礎課程，直接涉及學生的創(chuàng)新能力和就業(yè)能力。我校單片機教學主要包括課堂教學、課內實驗教學、基于單片機的電子信息系統(tǒng)創(chuàng)新設計三個部分，課程教學和課內實驗總課時48學時，其中課堂理論教學36學時，實驗教學12學時；電子信息工程專業(yè)創(chuàng)新設計4周、通信工程專業(yè)創(chuàng)新設計3周。從2014年開始我校的電子信息類專業(yè)單片機課程從MCS-51單片機過渡到MSP430單片機，課內教學依據教材，按照MSP430單片機體系結構簡介、指令系統(tǒng)、MSP430單片機內部資源（時鐘晶振、低功耗模式、PIO、定時器、AD和DA接口、UART等）、單片機應用舉例的順序講解相關的概念、知識與應用方法。課內實驗是為配合課堂理論教學而設置，目的是通過實驗促進對課堂知識的理解，使用TI公司的MSP430F6638單片機實驗箱，以及實驗箱所提供的實驗項目均具有實驗程序源代碼，教師容易進行指導，學生容易完成實驗。這些實驗設備和實驗項目初步滿足了我們從MCS-51單片機過渡到MSP430單片機的教學需要，也為進一步改進單片機教學方法提升教學效果積累的經驗。

一、傳統(tǒng)教學方法及存在的不足

從2015年新生開始，我校實行大類招生，電子信息工程和通信工程統(tǒng)一基礎課，從大學第四-第五學期開始選修專業(yè)方向特色課程。大類招生及培養(yǎng)要求厚基礎，單片機及嵌入式技術是當今電子信息的重要基礎技術之一，也是培養(yǎng)創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)能力、提高就業(yè)能力的重要技術基礎課程，是學生參加進行競賽的重要技術基礎。隨著當今全民創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)等社會發(fā)展對學生能力要求的不斷提高，以及我校大類招生需要的提高，這對單片機教學提出的新的更高的要求，主要體現(xiàn)在對實驗和創(chuàng)新設計實習要求的提高，除了基礎性的教學實驗和實習外，還要求面向工程應用能力培養(yǎng)的需要，針對大類招生后學生不同專業(yè)方向，抽象出典型的工程應用案例，按照工程設計的要求，設置由簡單到綜合、由模仿實驗系統(tǒng)硬件軟件到改進或擴展硬軟件設計、最終逐步過渡到自主設計的教學體系。隨著教學要求的提高，現(xiàn)有的教學方法與資源、實驗設備和項目、硬件軟件資源均不能完全滿足要求。

二、課程教學改革

本文主要針對新的教學要求，結合教學和科研團隊近10年單片機教學和相關工程技術研究方面的經驗，探索一種適合大類招生與教學環(huán)境下能夠激發(fā)學生興趣和潛能，增強單片機教學效果的教學方法，課程系統(tǒng)結構圖如圖1所示。在課程內實驗環(huán)節(jié)，根據任務教學和案例教學需要，設置與課堂教學內容配套、由淺入深的單元性且分組可選的趣味性實驗項目，通過實驗進一步明確課程目的，提高學生興趣。

理論課堂教學選取工程案例以任務驅動方法，講述MSP430單片機知識點，讓學生建立單片機工程應用系統(tǒng)概念，掌握單片機體系結構和指令系統(tǒng)、熟知MSP430單片機內部資源，掌握單片機應用同的設計。實驗設置擬在案例模型上模仿工程設計應用系統(tǒng)方法進行，實驗項目選擇案例功能中比較典型的、難度適中的設計任務，分為基礎實驗和提高性實驗等不同層次，基礎實驗必須完成，提高性實驗由學生按興趣自由選擇。第一階段為系統(tǒng)認識實驗，信號燈控制和按鍵檢測功能程序（包括設計思路、程序流程圖、示例代碼，進行演示與詳細講解），以此學習編譯及下載運行方法、獲得對硬件軟件的初步認識；第二階段實驗完成模擬信號檢測及顯示實驗，指導書給出硬件圖、程序設計思路和流程圖，學生模仿著進行硬件和程序設計，完成調試與下載運行；其后從模仿逐步過渡到獨立完成設計與調試。第三階段，由指導教師提供除要求學生完成的功能之外的其他功能程序，指導學生裝配成一個完整的應用程序，并指導學生進行系統(tǒng)軟硬件整體測試。學生實驗考核以學生為主，講述自己應用系統(tǒng)構成、測試、總結與改進，是否完成應用系統(tǒng)功能和指標。在4周的創(chuàng)新設計階段，通過設置10-20個單片機典型的應用課題，在導師指導下，利用一些基本的單元電路和學生自主設計的功能電路相配合，完成工程應用樣機硬件的設計、制作與調試；完成單片機應用軟件的設計與調試，最終完成系統(tǒng)的軟硬件聯(lián)合調試、系統(tǒng)功能與性能指標的測試。為完成此任務，需要研究并抽象出10-20個能激發(fā)學生興趣的典型工程應用案例，給出這些案例的相關功能與技術指標要求，特色單元電路功能要求及參考設計，對信號特點與處理方法、程序設計思想進行適當?shù)恼f明，指導學生完成一個從硬件設計（或硬件集成）、到程序設計調試、整機測試、撰寫設計報告、撰寫使用說明書和維修說明書、生產工藝說明、性能檢測規(guī)范的整個工程設計過程。

課外創(chuàng)新實踐活動。組建單片機創(chuàng)新小組，建立學習興趣小組和QQ討論群，便于相互交流在實際設計過程中遇到的問題以及分析經驗。同時以競賽促進教學，鼓勵學生參加電子競賽如：“全國大學生電子設計大賽”、“飛思卡爾智能汽車大賽”、“互聯(lián)網+大賽”，有興趣的學生還可以參與到老師的項目中。

三、結語

不脫離工程背景直接使用工程案例，教學活動特別是實驗實踐教學具有典型性和靈活性，能兼顧不同專業(yè)特點，激發(fā)學生的興趣，培養(yǎng)學生工程素養(yǎng)。但也存在一定問題，學生在工程文件管理和C語言編程方面存在不足，同時也在考慮是否直接教授STM32單片機，但STM32資源豐富復雜，對單片機入門還需進一步探索教學方法讓學生容易理解單片機微控制器。

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Engineering Ability Oriented Single Chip Computer Teaching Exploration

JIN Hong

（School of Information Science & Engineering，Guilin University of Technology，Guilin，Guangxi 541004，China）

Abstract：Single chip computer is an applied and practical professional basic course for electronic information.It directly relates to the students'innovative ability and employment ability.Our teaching team teaches the course from MCS-51 Single Chip to MSP430 Single Chip.Through the analysis of a typical engineering case，it can use the methods of the engineering case and task driven in classroom and practice teaching.On the experiment contrast，it can stimulate students interest，train students'engineering quality，improve the teaching effect of Single Chip Computer course.

Key words：MSP 430 single chip；engineering case model；task driving；engineering ability