高校單片機課程教學改革

摘要：針對目前在單片機課程教學過程中存在的問題，提出以學生為中心，以單片機應用能力為核心，通過構建由網上教學資源、實驗箱、借助于Proteus軟硬件仿真平臺及在線仿真器組成的項目教學，對單片機課程教學內容、教學方法等進行改革，建立一種將單片機課上教學擴展到課外，實施基于項目式教學的教學理念。實踐證明，Proteus在單片機課程中的應用對解決單片機課程教學枯燥無味的弊病起到非常重要的作用，同時對于激發學生的主動性和創造力，提升學生自身的動手能力及增強學生的整體素質也具有十分重要的意義。

關鍵詞：單片機課程；protues；教學改革；項目教學

中圖分類號：G642.0文獻標志碼：A文章編號：1674-9324（2012）11-0031-02

一、國內單片機教學的現狀

目前國內單片機教學現狀是普遍存在理論與實踐嚴重脫節的現象。傳統的單片機教學，在教學內容上主要是介紹51系列單片機的基本操作、語言匯編、程序設計、定時、I/O及存儲器應用與擴展，串口通訊、A/D和D/A轉化等；在教學形式上，經常是課堂理論教學與少量硬件仿真實驗相結合，實驗教學就是采用單片機教學實驗箱或單片機開發裝置開設的驗證性實驗和訓練性實驗；但是在課程結束后，大多數學生還沒有明白單片機應用系統開發的整個過程，甚至有的學生連單片機開發工具的用途都還弄不清楚，更別說掌握單片機應用系統設計的方法了。

單片機課程在專業人才培養方案中占重要的地位，但傳統教學模式的結果就是導致教學過程枯燥，學生沒有學習興趣，不具備解決實際問題的能力，這樣教師的付出就不能達到理想的教學效果。大部分企業要求畢業生在畢業后能夠馬上上任，并能勝任工作崗位的要求，但是傳統的教學方式使學生對企業的認識不清，很難達到企業的要求，從而產生供需脫節的情景。

二、基于proteus單片機課程教學改革

在單片機課程教學改革中主要從三個方面進行：通過將Proteus引入到單片機教學中，對照學習51匯編語言與C51高級語言，對單片機教學內容進行改革；通過直觀教學引入課堂，科研促進教學，對單片機教學方法進行改革；將單片機課上教學擴展到課外，提高學生實踐動手能力，實施基于項目式教學方法，對單片機教學理念進行改革。

（一）教學內容的改革

1.將Proteus引入到單片機教學中。Proteus仿真軟件是一款包含大量系統資源、軟硬件相結合的仿真系統，具有強大調試功能，在單片機應用系統開發中占有重要地位。將Proteus引入到單片機教學中，使元器件虛擬化，從而讓學生更加容易理解系統的硬件組成。學生可以把編譯好的程序代碼裝入仿真元件中，通過運行仿真系統看到系統的執行效果，從而把抽象的程序具體化，由此來提高學生的學習主動性。

2.對照學習51匯編語言與C51高級語言。傳統的單片機教學過程中只講51匯編語言，因其是對硬件結構依賴性過強，程序的可移植性差。因此，在對單片機教學內容進行改革中，采用對照學習51匯編語言與C51高級語言的方法。在單片機系統開發設計和綜合應用時，要求學生掌握以C51高級語言為主的單片機系統軟件設計方法。對這個教學內容的改革，得到了學生們的好評，獲得良好的教學效果。

（二）教學方法的改革

單片機教學方法的改革最突出的特點是將直觀教學引入課堂和科研促進教學。

1.直觀教學引入課堂。實踐證明將直觀教學引入單片機教學課堂，達到了非常好的教學效果。例如：將不同型號和不同封裝的單片機帶進課堂，在介紹其功能和應用領域時，將具體的應用版帶進課堂，當學生看到如此小的芯片確有如此強大的功能時，那種震撼將會激起學生極大的好奇心，從而會激起學生極大的學習興趣。

2.科研促進教學。課程組教師長期從事科研實踐，主持天津市自然科學基金項目多項，獲教育部科技進步獎和天津市科技進步獎多項，在教學過程中將科研的最新成果引入課堂教學，通過以科研項目為案例進行分析介紹給學生，開闊視野，激發了學生的學習熱情。

（三）教學手段改革

在教學手段的改革上，廣泛使用視頻教學、電子教案、網絡教學等現代教學手段，可采用動態模擬形式將單片機的硬件結構、工作過程和程序設計的過程具體化，讓抽象的、難于理解的內容生動形象化，從而便于學生理解，充分調動學生學習的主動性與積極性。可以極大的激發學生的學習興趣。

（四）教學理念改革

建立一種將單片機課上教學擴展到課外，實施基于項目式教學新的教學理念。

1.將單片機課上教學擴展到課外，提高學生實踐動手能力。只要學生準備一臺電腦，及一根下載線，就可以在課外進行單片機教學，學生可以利用業余時間在宿舍進行學習、討論和研究。在充分利用仿真軟件和實驗板對單片機開發過程熟練掌握之后，教師以項目式教學方式進行培訓指導，同時要求學生自己動手設計制作單片機小系統板，學生設計好之后再由教師把關，并在電子制作室完成制圖和印制板制作、焊接安裝、調試。在整個過程中，學生通過自己的實際制作，不僅提高了學生的實踐能力，更增強了學生的學習興趣。

2.實施基于項目式教學方法。項目式教學方法的實施是把教師在單片機課堂教學中所講授的書本知識與工程實踐相結合。這種結合打破了傳統的教學知識體系，要求按照企業生產中的應用來組織知識點，從而使每一個單元課程都能獨立以具體的項目方式來實現。

主要包括：教師將自己的科研項目分解成相對獨立的一個個具體任務，采用啟發式教學方式對其功能進行剖析；將學生分成若干小組，在教師指導下對相關知識點進行學習，培養學生獨立探索、獨立思考、分析問題和解決問題的能力；最后要求將各個具體任務組合起來，形成完整的項目解決方案。學生在做項目的整個過程中可以掌握各種各樣的知識點，這樣不僅可以在一定程度上提高學生的學習興趣，還能使學生在校學習的內容與企業的生產實際更加貼近，從而縮短學生學習與實際就業之間的差距，改善供需脫節。通過實踐證明，項目式教學法達到了事半功倍的效果。

三、撰寫新教材

在教材建設方面，課程組一直注重教材的建設，近年來先后出版教材、實驗指導書和專著等10部，其中2007年天津大學出版社出版的《微機原理與接口技術》是國家級“十一五”規劃教材，2006年國防工業出版社出版的《單片機原理與接口技術》一書獲國防工業出版社優秀教材一等獎，為了配合《單片機》課程的改革，由何宏教授主編的基于Proteus單片機教材于2012年1月由清華大學出版社出版。

本文針對單片機課程教學中普遍存在的問題，提出以學生為中心，以單片機應用能力為核心，通過借助于Proteus對單片機課程進行教學改革，建立一種新的單片機教學理念：將單片機課上教學擴展到課外，實施基于項目式教學的教學理念。構建由網上教學資源、實驗箱、軟硬件仿真平臺及在線仿真器組成的項目教學，對單片機教學內容、教學方法等進行改革與探索，撰寫新教材。實踐證明，Proteus在單片機課程中的應用對解決單片機課程教學枯燥無味的弊病起到非常重要的作用，同時對于激發學生的主動性和創造力，提升學生自身的動手能力及增強學生的整體素質也具有十分重要的意義。