基于Proteus仿真軟件的項(xiàng)目式教學(xué)法在單片機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用研究

賈興建

摘 要： 針對(duì)單片機(jī)課程特點(diǎn)，提出以Proteus仿真軟件項(xiàng)目式教學(xué)法為主導(dǎo)的教學(xué)改革方案，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)踐中完成知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)，將理論教學(xué)和實(shí)踐環(huán)節(jié)有機(jī)地結(jié)合起來，可使學(xué)生較快融入企業(yè)，參與實(shí)際的單片機(jī)設(shè)計(jì)工作，提升實(shí)踐創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞： 單片機(jī) 教學(xué)改革 Proteus仿真 實(shí)踐能力

1.引言

高校教學(xué)中有人提出與單片機(jī)有關(guān)的課程既難教又難學(xué)，教學(xué)效果不太理想，其主要原因在于：傳統(tǒng)的“老師講、學(xué)生聽”的教學(xué)方法挫傷學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。針對(duì)單片機(jī)課程特點(diǎn)，尋求一種能較好地培養(yǎng)學(xué)生能力的教學(xué)方法是每一位任課教師迫切關(guān)注的問題。

對(duì)各高校的單片機(jī)原理精品課程進(jìn)行查閱，可以看出各高校對(duì)實(shí)踐教學(xué)非常重視，為了加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，近年來，我國(guó)的一些學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)開始致力于虛擬實(shí)驗(yàn)室的研究，雖有了一定發(fā)展，但是還存在很多不足：沒有形成較為合理的發(fā)展模式和方向，基于Proteus軟件平臺(tái)的課程教學(xué)，在各個(gè)論文期刊也均有發(fā)表，各地高校也有研究，然而研究者多、應(yīng)用者少，真正貫徹與應(yīng)用實(shí)際教學(xué)過程中才是虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重中之重。可見虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)在國(guó)內(nèi)有一定的理論基礎(chǔ)，將其整合到課堂教學(xué)中有巨大的應(yīng)用價(jià)值。

2.教學(xué)方法和教學(xué)手段

針對(duì)不同項(xiàng)目，采用引導(dǎo)教學(xué)法、案例分析法、演示教學(xué)法等多種教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生積極思考，樂于實(shí)踐，強(qiáng)化學(xué)習(xí)效果。

2.1演示教學(xué)法

教學(xué)過程中首先演示仿真運(yùn)行結(jié)果，然后提出問題，學(xué)生帶著問題和對(duì)演示結(jié)果的好奇，投入任務(wù)的學(xué)習(xí)之中。對(duì)于一些關(guān)鍵步驟的理解，可現(xiàn)場(chǎng)修改程序，顯示運(yùn)行效果，例如最簡(jiǎn)單的流水燈，可修改指令改變燈循環(huán)點(diǎn)亮的時(shí)間，或使奇數(shù)燈循環(huán)點(diǎn)亮，使學(xué)生理解每條指令的功能。

2.2案例分析法

對(duì)于一些基本模塊的設(shè)計(jì)，可采用案例教學(xué)法。通過簡(jiǎn)單的、具體的任務(wù)實(shí)例分析、介紹知識(shí)點(diǎn)，使學(xué)生對(duì)單片機(jī)有一個(gè)感性認(rèn)識(shí)。同時(shí)對(duì)于第一個(gè)綜合項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，也可采用案例分析法，之后學(xué)生就可以舉一反三，進(jìn)行綜合項(xiàng)目的開發(fā)設(shè)計(jì)。

2.3引導(dǎo)教學(xué)法

對(duì)于一些較難理解的知識(shí)點(diǎn)，可采用預(yù)先設(shè)置故障的方法，引導(dǎo)學(xué)生理解。如數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示，在點(diǎn)亮下一位之前要關(guān)閉所有數(shù)碼管，否則會(huì)亂碼，對(duì)于這一點(diǎn)學(xué)生很難理解，所以在教學(xué)時(shí)，先不指明，當(dāng)學(xué)生遇到此問題解決不了時(shí)，教師再指導(dǎo)修改，使學(xué)生印象深刻，便于理解。

3.項(xiàng)目教學(xué)的實(shí)施

3.1教學(xué)對(duì)象

以本校自動(dòng)化專業(yè)大學(xué)三年級(jí)學(xué)生為教學(xué)對(duì)象，采用Proteus軟件項(xiàng)目式教學(xué)法。這一時(shí)期的學(xué)生已掌握本專業(yè)的一些基本理論知識(shí)，對(duì)電路進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，繪制電氣原理圖，知道常用的電子元器件，可以進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)中硬件電路的設(shè)計(jì)。對(duì)于軟件部分，學(xué)生可用c語言進(jìn)行編程設(shè)計(jì)，完成軟硬件的聯(lián)合調(diào)試。

3.2教學(xué)內(nèi)容的選取

將項(xiàng)目式教學(xué)法引入單片機(jī)教學(xué)中，關(guān)鍵是項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，項(xiàng)目設(shè)計(jì)是否合理直接影響教學(xué)效果優(yōu)劣，教師在選擇教學(xué)項(xiàng)目時(shí)，應(yīng)緊扣教學(xué)大綱從實(shí)用性、可行性、綜合性等方面考慮。LED流水燈、按鍵、數(shù)碼管顯示、液晶顯示、蜂鳴器、定時(shí)器、溫度測(cè)量等這些具有代表性的小項(xiàng)目是一個(gè)綜合性大項(xiàng)目設(shè)計(jì)的基本模塊，這些項(xiàng)目在日常生產(chǎn)生活中，學(xué)生經(jīng)?？吹接玫?，學(xué)生有興趣學(xué)習(xí)，基本模塊應(yīng)用好了，可以進(jìn)行綜合的大項(xiàng)目的開發(fā)設(shè)計(jì)。

3.3教學(xué)目標(biāo)

3.3.1從工程實(shí)際需求出發(fā)，培養(yǎng)學(xué)生從事單片機(jī)設(shè)計(jì)需要的技能和知識(shí)、學(xué)習(xí)方法及基本的生存和發(fā)展能力，使學(xué)生較快融入企業(yè)，參與實(shí)際的單片機(jī)設(shè)計(jì)工作。

3.3.2培養(yǎng)的學(xué)生在用單片機(jī)進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)，展現(xiàn)仿真效果，并做出設(shè)計(jì)實(shí)物，在各創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽中，設(shè)計(jì)出更具智能化的作品。

3.4教學(xué)過程

項(xiàng)目從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，難度從小到大，有個(gè)循序漸進(jìn)的過程。在教學(xué)的早期，教師處于主導(dǎo)地位，給學(xué)生充分講解每個(gè)基本模塊的硬件、軟件設(shè)計(jì)方法，到后期以學(xué)生為主導(dǎo)，教師布置項(xiàng)目任務(wù)，學(xué)生在掌握基本模塊的應(yīng)用后，開始進(jìn)行綜合項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，如恒溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，此項(xiàng)目應(yīng)用到溫度測(cè)量、數(shù)碼管顯示、按鍵設(shè)置、蜂鳴器報(bào)警、繼電器控制等基本模塊，最終通過仿真軟件Proteus直觀地看到溫度顯示及控制的效果，讓學(xué)生有成就感，提高學(xué)習(xí)興趣。

最終在理論知識(shí)、課程設(shè)計(jì)、動(dòng)手能力、創(chuàng)新設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行考核，驗(yàn)證Proteus項(xiàng)目式教學(xué)法對(duì)于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和對(duì)知識(shí)的掌握和應(yīng)用方面的有效性。

結(jié)語

每個(gè)項(xiàng)目的運(yùn)行結(jié)果在Proteus軟件平臺(tái)上清晰可見，原理圖、仿真結(jié)果可視性強(qiáng)，比傳統(tǒng)的硬件開發(fā)板更便于理解學(xué)習(xí)，使學(xué)生對(duì)單片機(jī)及電子設(shè)計(jì)的興趣大大提升，知識(shí)的掌握和應(yīng)用也有很大提高。實(shí)驗(yàn)例程中包含大量芯片與接插件，由于經(jīng)費(fèi)、損耗等因素，傳統(tǒng)硬件開發(fā)板受到限制。使用虛擬環(huán)境中仿真模型，幾乎等同于真實(shí)的元器件，實(shí)驗(yàn)的可操作性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于真實(shí)器件，避免初學(xué)者在學(xué)習(xí)中遇到不必要的麻煩，導(dǎo)致對(duì)主干知識(shí)理解的偏差。學(xué)生不必再考慮元器件的損耗和一些在實(shí)驗(yàn)中容易出現(xiàn)的安全問題，使得他們?cè)趯?shí)驗(yàn)過程中更大膽地實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，為做好后續(xù)的課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。

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