基于仿真技術(shù)的單片機(jī)課程教學(xué)改革實(shí)踐

湖南文理學(xué)院 王南蘭 楊民生 張君梅

湖南文理學(xué)院芙蓉學(xué)院 胡朋朋

0 前言

近些年，隨著計算機(jī)技術(shù)的普及應(yīng)用，嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣闊。在這一市場需求下，許多專業(yè)都增設(shè)了單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用課程。單片機(jī)技術(shù)課程教學(xué)不僅要保證學(xué)生具備牢固的理論基礎(chǔ)，還要將重點(diǎn)放在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力上，與一些培訓(xùn)機(jī)構(gòu)相比，學(xué)校的教學(xué)條件與教學(xué)手段明顯落后，在這種情況下，改變教學(xué)內(nèi)容，轉(zhuǎn)變教學(xué)方式，從而激發(fā)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)熱情，提高教學(xué)質(zhì)量。

1 教學(xué)內(nèi)容設(shè)計

以往的單片機(jī)教學(xué)，以理論知識作為重點(diǎn)內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)知識的全面和涵蓋內(nèi)容的廣泛，學(xué)生往往懂知識，不會用，學(xué)完了容易忘記，知識呈碎片狀。

現(xiàn)以能力培養(yǎng)為主線，把內(nèi)容分為“工具篇、基礎(chǔ)篇、提高篇”。

（1）“工具篇”，學(xué)生通過最初的幾節(jié)理論和實(shí)踐課，實(shí)踐如何點(diǎn)亮一盞發(fā)光二級管，設(shè)計流水燈，掌握單片機(jī)keilc軟件使用方法，Proteus仿真軟件繪制調(diào)試方法，單片機(jī)程序的下載和燒寫過程。在教學(xué)中這個階段，老師要一步一步的教授學(xué)習(xí)者，然后以反復(fù)練習(xí)為主，讓學(xué)生熟練掌握這些工具。為今后學(xué)習(xí)單片機(jī)的軟硬件基礎(chǔ)知識打下基礎(chǔ)。

（2）“基礎(chǔ)篇”，學(xué)習(xí)單片機(jī)的各個功能部件的組成及工作原理，以及相應(yīng)的軟件編程。由于實(shí)踐課學(xué)時往往少于理論課學(xué)時，且從原理圖上學(xué)習(xí)各個功能部比用實(shí)際的實(shí)驗(yàn)硬件電路板清晰，學(xué)生自主買電路板的占少數(shù)，授課時可主要采用仿真電路圖為主，學(xué)生課后作業(yè)也好軟“硬”結(jié)合，較好的掌握各個功能部件的應(yīng)用。實(shí)踐課時分析實(shí)際電路硬件設(shè)計時要注意的事項，教會學(xué)習(xí)者如何閱讀該說明文件、如何分析芯片工作時序圖、如何理解典型電路和程序、如何在典型電路的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改設(shè)計等。這樣學(xué)生在學(xué)好單片機(jī)各個功能的同時，對硬件設(shè)計會映像更深刻。仿真和實(shí)物教學(xué)相得益彰，激發(fā)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)熱情，更有助于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際能力，提高教學(xué)質(zhì)量。

（3）“提高篇”，在此階段，學(xué)習(xí)者通過梳理單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的典型組成包括：單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)、前向通道、后向通道、人機(jī)交互通道、相互通道等。主要掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的研制過程中的包括總體設(shè)計、硬件設(shè)計、軟件設(shè)計、仿真調(diào)試等幾個階段。學(xué)會如何查找并閱讀芯片功能表，按功能要求進(jìn)行產(chǎn)品功能模塊規(guī)劃、硬件電路設(shè)計；能充分利用現(xiàn)有資源完成較為綜合的課題設(shè)計。這個階段主要以學(xué)習(xí)者為主、教師為輔。

2 多種教學(xué)方式、教學(xué)手段的應(yīng)用

單片機(jī)課程知識點(diǎn)多、技術(shù)性強(qiáng)、內(nèi)容抽象是一門既有理論實(shí)踐性又很強(qiáng)的一門課程，按照傳統(tǒng)方式來授課，學(xué)生入門難度大，很多學(xué)生在聽2次課后就產(chǎn)生了厭學(xué)情緒，直接影響了學(xué)習(xí)效果。同時傳統(tǒng)方式的授課方式，理論性強(qiáng)，學(xué)生學(xué)后動手能力差，能力培養(yǎng)效果不佳。計算機(jī)的發(fā)展給單片機(jī)的講授帶來了新方法，新手段。

2.1 “軟”實(shí)踐環(huán)境，讓“做中學(xué)”成為可能

實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的融合其實(shí)很難，當(dāng)前廣泛存在的理論課堂加實(shí)踐課堂的教學(xué)形式，在時間和空間上就將“學(xué)”和“做”分離了。仿真技術(shù)的發(fā)展給單片機(jī)的教學(xué)帶來了巨大的活力，可以讓學(xué)生帶著個人計算機(jī)進(jìn)課堂，利用Protues仿真軟件和Iiccavr軟件，搭建單片機(jī)學(xué)習(xí)的軟實(shí)踐環(huán)境，邊學(xué)邊做。Protues仿真軟件和Iiccavr軟件在理論課堂和實(shí)踐課堂之間搭建了一個融合的橋梁。

2.2 “實(shí)踐—理論—再實(shí)踐”，符合認(rèn)知規(guī)律

先讓學(xué)生跟著做，然后再講解其中的原理，最后提出新任務(wù)讓學(xué)生分組在課堂上完成。例如在講解單片機(jī)的定時/計數(shù)器一節(jié)的課堂教學(xué)中，教師首先帶著學(xué)生在計算機(jī)上完成一個利用定時/計數(shù)器控制8個LED實(shí)現(xiàn)流水燈的小系統(tǒng)，之后再講解定時/計數(shù)器的工作原理，最后給出一個利用定時/計數(shù)器驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出不同頻率聲音的任務(wù)。教師在“做”中教、學(xué)生在“做”中學(xué)，避免教學(xué)和實(shí)踐兩張皮現(xiàn)象。

3 考核方式的改革

單片機(jī)課程實(shí)踐性較強(qiáng)，在實(shí)際操作中，可將考核分為平時成績、實(shí)驗(yàn)成績、考試成績3個部分，需要強(qiáng)調(diào)該課程實(shí)踐的重要性，適當(dāng)調(diào)整實(shí)踐環(huán)節(jié)分值在總成績中所占比重。平時成績占總成績20%，多布置些實(shí)際任務(wù)讓學(xué)生做；實(shí)驗(yàn)成績占總成績30%，這里不光以實(shí)驗(yàn)報告的質(zhì)量為評分依據(jù)，實(shí)驗(yàn)過程也很重要；考試成績占總成績50%，這里主要是指卷面成績。

4 結(jié)語

單片機(jī)應(yīng)用課程對于培養(yǎng)電類人才有著重要的作用，但在實(shí)際的教學(xué)中還存在著實(shí)踐內(nèi)容和時間大比例低于理論教學(xué)等問題，結(jié)合仿真技術(shù)的實(shí)踐化改革，能有效提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生能力。

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