基于PROTEUS平臺的任務驅動式高職單片機教學的實踐

[摘要]闡述了在高職單片機課程教學中采用Proteus軟件搭建仿真平臺，運用任務驅動教學法把枯燥的理論講解轉化成學生上機實踐操作，把抽象的指令符號通過仿真形象的展示出來。實踐證明：這種教學方法不僅提高了學生學習單片機的興趣，也增強了學生學習的自主性和創造性，明顯改善了教學效果。

[關鍵字]Proteus平臺；高職學生；單片機教學；任務驅動

[中圖分類號]G712 [文獻標識碼]A [文章編號]2095-3089(2012)01-0005-02

《單片機原理與應用》是電子類專業的一門重要的專業基礎課程。該門課程理論性很強，知識點多，內容抽象，學生難以理解吸收，即便是在本科院校，學生也普遍認為這門課程是塊難啃的“硬骨頭”。且目前仍有高職院校在沿用普通本科的那套教法，課程教學的效果可想而知，本文從分析分析高職學生特點與課程教學現狀入手，介紹本課程的教學改革。

1高職學生特點與單片機課程教學現狀

1.1高職學生特點

(1)文化課基礎差，底子薄。高職學生是第三批錄取的，其分數線已是不高的，若遇到招生小年，有些高職院校為了招滿學生，甚至降分錄取，只要是上了阻檔線的都可以被錄取。因此，學生文化課基礎差，底子薄——那是肯定的。學生學習的難度自然就大，花相同的時間和精力學習相同的內容，高職學生的學習效果顯然要差些。

(2)主動學習意識差，自信心不足。高職學生在中學階段普遍都是班級的中下游學生，受老師的關注較少，心理上長期籠罩著“學不好”的陰影，導致學生缺乏自信，甚至產生“反正學不好，懶得學”的想法，學習的主動性低下。

(3)邏輯思維能力發展較弱。廣大教師的實踐證明：凡是抽象邏輯思維能力較強的學生，其他方面的能力都比較強。而高職學生的抽象邏輯思維能力普遍發展得較差、形象思維力占主導地位。

1.2單片機課程教學現狀

(1)傳統的單片機課程教學采用以課程結構體系為順序進行教學，而不是以人的認識規律為順序，其導致的結果是：因教學順序違背了人的認識規律，必然使學生對各知識點的理解與接受變得困難；使各個知識分離，沒有系統性，學生即使理解了各個知識點，仍很難把各個知識點聯系起來，也很難綜合地運用這些知識點；使學生失去對學習的興趣，例如，以課程結構體系為順序的教學方法在安排教學時，往往是采用“老師主講、學生主聽”的教學方法，先講授“單片機系統的基礎知識”、“單片機的內部結構和工作原理”及“單片機指令系統”這三章理論性很強的課程內容，這就使得學生的腦袋真的成為了知識的填充器，其結果是學生不但難以接受這些知識點，而且會產生對課程的厭惡感。

(2)理論與實踐沒有能很好地聯系、結合在一起。傳統的單片機教學雖也有相當課時的實驗，但這些實驗要么是演示性的實驗，要么是教師在講授完了大量理論之后才進行的實驗，而對于實驗本身來說，之前所講的這些理論的針對性很不強，最后往往使這些實驗都成了驗證性的，起不到鍛煉學生動手能力與實踐能力的效果，更不用說“應用”與創新了。

2單片機教學中引入基于PROTEus平臺的任務驅動教學法的意義

PROTEus是模擬單片機及其外圍器件的很好的EDA工具軟件，它能為學生提供一個感性的認識平臺，“敲敲鍵盤、點點鼠標”的簡單操作，直觀逼真的仿真演示，不僅吸引了學生的興趣，變被動的灌輸為主動的獲取，而且形象的設計效果的顯示讓學生獲得成就感，增強自信，對教學產生了積極的影響。

任務驅動教學法將以往以傳授知識為主的傳統教學理念，轉變為以解決問題、完成任務為主的多維互動式的教學理念，其探究式的學習方式要求每一位學生都能根據自己對當前問題的理解，運用共有的知識和自己特有的經驗提出方案、解決問題。它能激發學生的學習興趣，培養學生的能力特別是實踐能力和創新能力。

任務驅動教學法以學生技能培養為主線，將理論知識點穿插在一個個任務當中，脫離“講授知識為主”的模式。PROTEus平臺的使用，為在單片機教學中運用任務驅動教學法提供了硬件支持。

基于PROTEus的任務驅動式的高職單片機教學，不僅能克服學生文化課基礎差、底子薄的問題，簡單的上機操作對學生而言不是什么難事，學生有興趣；在proteus中用發光二極管、數碼管、點陣、液晶屏等搭建電路仿真電路結果，直觀形象，學生有興趣；以技能培養為主，減少理論學習課時，增加上機實踐操作，在實踐中掌握單片機的基本理論，彌補學生邏輯思維能力不強的欠缺，也實現培養“高素質技能型人才”目標。

3基于PROTEus平臺的任務驅動式高職單片機教學的實踐

根據Proteus軟件的特點以及單片機課程學習規律與高職學生的特點，我們制定出一套基于Proteus平臺的任務驅動的課程教學實施方案。

3.1總體設計

本課程教學大綱規定為68學時，采取教、學、做一體化教學模式，課程全部學時都安排在PROTUES仿真實驗室進行。教學內容以任務為教學單元，打破原有按硬件結構、指令、編程為先后順序的課程結構體系，而是將單片機課程的基本知識分成若干個模塊。在任務的設計中，我們選擇了5個大任務，13個子任務，共60學時。子任務設計相對簡單，所包含的知識點相對較少，且子任務的難度逐級遞進。具體請參見表1－任務安排與要求。

3.2具體實施

課程教學開始，教師一般先安排2-4個學時進行PROU-TEUS軟件的學習與實踐，讓學生熟悉軟件，能實現基本的電路繪制即可。在教學過程中，教師對各任務所需的知識點應做到心中有數，并有意識的傳授相應知識點并拓展知識點。以子任務一跑馬燈控制為例，我們來說明基于PR(YrEUS平臺，運用任務驅動法實現高職單片機課程的一體化教學模式。教師首先在PR(YruES平臺上仿真跑馬燈的運行情況，演示幾種不同的運行模式，比如：8個LED一個一個閃爍；8個LED全亮后全滅，循環3次；8個LED一個一個點亮后再熄滅；④8個LED從兩邊往中間兩個兩個點亮再從中間往兩邊兩兩熄滅等。接著教師布置任務：(1)在proteus中搭建電路；(2)選擇其中一種并編程，并鼓勵學生自我創新運行模式；(3)程序調試并仿真。然后教師詳細分析任務要求，解析完成任務的關鍵點和難點一如何編程，如何控制點亮的時間。教師可引導學生復習上一子任務一單個LED的亮滅中cLR、sETB位操作指令，再引出MOV指令，可引導學生通過上一子任務中延時程序的編寫，來完成不同時間要求的延時小程序的編寫。最后，學生在任務的驅動下，主動去發現問題、解決問題，從而完成任務，最終成為學習的主人。教師在這個過程中，是主導者、組織者、指導者和促進者，授學生以“漁”，而不是授以“魚”。教師在課堂講授之后，主要是細致觀察學生動態，掌握學生的任務進度，適時去加以指導。

3.3實施中的注意事項

1學生明確任務之后，教師可根據任務繁簡、難易程度的不同，讓學生自主探究，獨立完成任務，也可以采用分組討論的形式，小組內安排不同的分工，通過團結協作去完成任務。

2學生在分析任務、討論任務時，教師不要急于講解，而應隨時關注學生分析、完成任務的整個過程，在必要時給予適當的指導，但是不能妨礙學生的獨立思考。比如，在學生學習遇到困難時，教師應該為學生獨立解決問題提供有效的幫助。另外，在學生學習不夠主動時，向學生提出問題，引導他們去探究。

3學生的任務完成之后，教師要及時組織討論、總結和評價。分析評價可讓學生自我評價或相互評價，通過評價反思解決問題的過程，教師作適當點評，并幫助學生作歸納總結。

3.4課程的考核標準

本課程采取過程化考核評價標準。課程共五個大任務，每個任務各占15％。每個任務學習結束后，安排以本任務所要掌握的基本知識、基本方法、基本技能內容相一致的階段考核，階段考核分理論知識考核、技能考核和學生表現，理論知識考核、技能考核各占40％，學生表現占20％。學生表現由教師根據學生在本任務學習過程中的學習態度、課堂提問、操作技能、作業等方面的表現來綜合評價。課程學期結束前安排本課程的期末考核，占25分。階段考核與期末考核兩項得分即為學生本課程的總評成績。

4教學效果分析

在高職單片機課程中引入Proteus仿真軟件，以此為平臺并運用任務驅動教學法，根據先易后難的教學原則，教師把教學目標巧妙地隱含在任務當中，激發學生學習興趣，引導學生在完成任務的過程中理解關鍵知識點，發現新知識，掌握新內容，提高了學生的實踐能力，充分挖掘了學生的創造潛能，培養了團隊合作精神。從我院機電工程系機電一體化技術專業07級、08級學生的教學實踐可以明顯看到，班級學習氛圍濃厚了，學生的理論分析能力、動手實踐能力、綜合運用能力加強了。本課程的教學收到了良好的效果。

參考文獻

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