姚健 劉喜雙

引言：?jiǎn)纹瑱C(jī)在工業(yè)控制、智能儀器等方面有著廣泛的應(yīng)用，單片機(jī)課程是應(yīng)用電子技術(shù)及相關(guān)專業(yè)非常重要的專業(yè)課程，課程的理論性和實(shí)踐性強(qiáng)，課程難度大，學(xué)生不易理解和掌握，學(xué)習(xí)興趣不高，實(shí)踐能力差。將Proteus軟件應(yīng)用于單片機(jī)項(xiàng)目化教學(xué)改革，使項(xiàng)目案例直觀、生動(dòng)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，降低課程難度，提高學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用能力。

單片機(jī)于20世紀(jì)70年代問(wèn)世以來(lái)，已被廣泛的應(yīng)用在工業(yè)自動(dòng)化、自動(dòng)檢測(cè)與控制、智能儀器儀表、家用電器、機(jī)電一體化設(shè)備、汽車電子等各個(gè)方面[1]。因此，單片機(jī)是應(yīng)用電子技術(shù)及相關(guān)專業(yè)非常重要的一門專業(yè)課程，但單片機(jī)涉及到硬件與軟件兩方面的內(nèi)容，課程的理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)，課程具有較高的難度，對(duì)教師和學(xué)生的要求都比較高。在單片機(jī)課程的教學(xué)中，學(xué)生通常會(huì)感覺(jué)理論知識(shí)抽象，不易理解和掌握，對(duì)于實(shí)踐操作無(wú)從下手，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高，課程的教學(xué)效果不理想，需要對(duì)課程進(jìn)行教學(xué)改革。

一、單片機(jī)教學(xué)中存在的主要問(wèn)題

單片機(jī)課程涉及單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理分析，系統(tǒng)外圍電路設(shè)計(jì)和軟件程序的編制，雖然在目前的教學(xué)中使用了多媒體教學(xué)，使單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理更形象、具體，擴(kuò)充了課堂的信息容量，但課程的理論性強(qiáng)，教師如果只是針對(duì)理論知識(shí)進(jìn)行分析和講解，而沒(méi)有將其融入到具體的應(yīng)用案例中，學(xué)生缺少感性認(rèn)知，對(duì)理論知識(shí)的理解和應(yīng)用有較大難度，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性不高。實(shí)踐教學(xué)方面，通常的教學(xué)模式是在理論知識(shí)講授完成后安排相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課，理論與實(shí)驗(yàn)之間存在較大的時(shí)間間隔，實(shí)驗(yàn)時(shí)學(xué)生對(duì)相關(guān)的理論知識(shí)已經(jīng)遺忘，需要教師將理論課內(nèi)容重復(fù)講述一遍，占用了較長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)時(shí)間，學(xué)生實(shí)際操作的時(shí)間有限，實(shí)驗(yàn)方式主要是學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行電路連線，通過(guò)電腦進(jìn)行程序編制并下載至單片機(jī)運(yùn)行，由于實(shí)驗(yàn)箱的電路結(jié)構(gòu)相對(duì)固化，實(shí)驗(yàn)中硬件電路的設(shè)計(jì)主要就是學(xué)生按照原理圖進(jìn)行按線，缺少實(shí)際應(yīng)用的訓(xùn)練，而且能夠完成的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有限，開(kāi)放性差[2]。而且由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備和場(chǎng)地的限制，往往是3～4名學(xué)生共用一套實(shí)驗(yàn)設(shè)備，平均每個(gè)學(xué)生動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)有限，而且個(gè)別學(xué)生還存在渾水摸魚(yú)的現(xiàn)象。學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力差，不能獨(dú)立完成簡(jiǎn)單的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作。

針對(duì)上述單片機(jī)課程教學(xué)中存在的主要問(wèn)題，結(jié)合高職院校學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)和學(xué)生特點(diǎn)，對(duì)單片機(jī)課程進(jìn)行項(xiàng)目化教學(xué)改革，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，切實(shí)有效地提高學(xué)生知識(shí)接受能力和實(shí)踐動(dòng)手能力，提高課堂教學(xué)效果。

二、單片機(jī)課程項(xiàng)目化教學(xué)改革

采用按項(xiàng)目重構(gòu)課程內(nèi)容，以實(shí)例組織單元教學(xué)的形式重組教學(xué)內(nèi)容。項(xiàng)目化教學(xué)打破了傳統(tǒng)的強(qiáng)調(diào)知識(shí)體系結(jié)構(gòu)，以知識(shí)點(diǎn)為序編排教學(xué)內(nèi)容的做法，用項(xiàng)目分解知識(shí)點(diǎn)，以產(chǎn)品制作為載體，將單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需要的基本知識(shí)和基本技能穿插在每個(gè)任務(wù)的完成過(guò)程中進(jìn)行講解，每一個(gè)任務(wù)只講解完成本任務(wù)所需要的基本知識(shí)、基本方法和基本技能，將知識(shí)化整為零，降低課程的學(xué)習(xí)難度。同時(shí)項(xiàng)目化教學(xué)將理論知識(shí)融入到實(shí)踐操作之中，使抽象的理論知識(shí)具體化、象形化，更易于學(xué)生理解和掌握，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還可以提高學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力。但是在進(jìn)行項(xiàng)目化教學(xué)改革的過(guò)程中，除了要精心設(shè)置各項(xiàng)目教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)選與生產(chǎn)實(shí)際密切相關(guān)的實(shí)踐操作案例，還要建立與項(xiàng)目?jī)?nèi)容配套的實(shí)踐操作平臺(tái)，否則項(xiàng)目化教學(xué)改革就只是空中樓閣。

三、Proteus在單片機(jī)項(xiàng)目化教學(xué)中的應(yīng)用

Proteus軟件是英國(guó)Labcenter公司推出的一款單片機(jī)開(kāi)發(fā)平臺(tái)，可以在沒(méi)有單片機(jī)硬件的條件下，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行虛擬仿真，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)系統(tǒng)的軟、硬件協(xié)同設(shè)計(jì)。將Proteus軟件應(yīng)用于單片機(jī)項(xiàng)目化教學(xué)改革中，教師可以在多媒體教室，不需要硬件開(kāi)發(fā)環(huán)境的條件下，進(jìn)行課程的項(xiàng)目化教學(xué)，演示項(xiàng)目案例的設(shè)計(jì)過(guò)程，仿真運(yùn)行效果。如此，教師在課堂上可以邊講、邊進(jìn)行操作演示，使學(xué)生對(duì)于單片機(jī)的工作原理及系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)過(guò)程有更深入的理解，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力[3]。教學(xué)過(guò)程直觀、生動(dòng)，可以極大的激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生課堂的參與度。而且Proteus軟件界面友好，操作方便，教師在課堂教學(xué)過(guò)程中可以靈活方便的對(duì)系統(tǒng)線路和程序進(jìn)行修改與調(diào)試，擴(kuò)展課程的知識(shí)、方法和技能，提高課堂教學(xué)效率。下面以數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示為例，介紹Proteus軟件在課堂教學(xué)中的應(yīng)用。

首先進(jìn)行硬件電路設(shè)計(jì)，從原件庫(kù)中選取元器件，進(jìn)行連線，將硬件電路設(shè)計(jì)好，如圖1所示，其中P1口為段選碼輸出，P2口為位選碼輸出。

圖1 動(dòng)態(tài)掃描顯示電路設(shè)計(jì)及仿真效果

然后根據(jù)硬件電路在Keil軟件中進(jìn)行程序編制，如圖2所示。通過(guò)Keil軟件編譯生成HEX文件，加載到Proteus中進(jìn)行仿真，運(yùn)行效果如圖1所示。

圖2 程序代碼

此外，還可以利用Proteus軟件建立虛擬實(shí)驗(yàn)室，可以不受實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地、時(shí)間和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的限制，學(xué)生只要有電腦就可以隨時(shí)隨地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，而且對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目沒(méi)有限制，教師可以安排設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，讓學(xué)生在課后進(jìn)行操作練習(xí)，不但可以加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力，還可以培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力[4]。

四、結(jié)束語(yǔ)

將Proteus仿真軟件應(yīng)用于單片機(jī)課程的項(xiàng)目化教學(xué)改革之中，可以使教學(xué)案例直觀、形象，不但可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有效降低課程的理解難度，還可以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力。教學(xué)實(shí)踐表明，Proteus軟件在單片機(jī)課程教學(xué)改革中發(fā)揮了重要作用，取得了較好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)

[1]楊鎮(zhèn)博，張加宏.Proteus軟件在單片機(jī)教學(xué)改革中的應(yīng)用[J].科技信息.2013（5）.

[2]莊乾成.基于Proteus仿真的單片機(jī)項(xiàng)目化教學(xué)改革[J].遼寧高職學(xué)報(bào).2014（10）.

[3]張琳芳.基于Proteus技術(shù)的單片機(jī)教學(xué)改革研究[J].河南工程學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）.2014（6）.

[4]王京港，張翠平.基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)及Proteus仿真的單片機(jī)教學(xué)改革探索[J].中國(guó)電力教育.2013（22）.

（作者單位：浙江工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院）

作者簡(jiǎn)介

姚?。?981-），女，哈爾濱人，講師，碩士，主要從事電氣工程與自動(dòng)化教學(xué)研究。

劉喜雙（1977-），男，哈爾濱人，副教授，碩士，主要從事電氣工程與自動(dòng)化教學(xué)研究。單位：浙江工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，電子工程系。