單片機課程教學改革的實踐探索

作者簡介：姓名：嚴敏，出生年月： 1982年9月，性別：女，籍貫： 江蘇揚州，最高學歷：碩士研究生，現在職稱：助講，主要研究方向： 電子信息技術及微控制器應用，工作單位:江蘇省揚州商務高等職業學校；

摘要：本文針對目前職業學校在單片機課程教學中存在的問題進行了單片機課程教學改革的實踐探索。在教學方法上采用項目式教學法，在教學內容上增加Keil C51編程語言的教學和Proteus仿真軟件的教學。教師只有不斷豐富教學內容，改進教學方法，才能培養學生的動手能力和創新能力，實現教與學的最佳統一。

關鍵詞：單片機課程 教學改革 項目式教學法 Keil C51 Proteus

中圖分類號：G420 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795(2012)01 (a)-0000-00

Abstract:In accordance with problems in the teaching of the course of MCU in vocational schools，this paper presents the reform and practice of teaching of the couse of MCU. Using teaching method based on project-driven and the teaching content based on Keil C51 language program and simulation software Proteus.Only by continuously enriching the teaching content and inproving teaching method，in order to develop students’ practical ability and creative ability to achieve the optimum unity of teaching and learning.

Keywords:the course of MCU;Teaching reform;project-driven method;Keil C51;Proteus。

隨著電子技術和計算機技術的不斷發展，單片機技術已經成為電子技術領域中的一個亮點。導彈的導航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網絡通信與數據傳輸，工業自動化過程的實時控制和數據處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統，錄象機、攝像機、全自動洗衣機的控制以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機，更不用說自動控制領域的機器人、智能儀表、醫療器械了。因此，單片機課程被職業院校列為電子、自動化、機電一體化等相關專業的核心課程之一。然而，單片機課程教學的效果并不理想，學生學完之后仍然從事不了單片機的簡單應用和開發工作。針對這一現象，筆者根據近年來的單片機教學實踐經驗對單片機課程的教學進行了改革，大大提高了學生的學習興趣，取得了比較好的效果。

1單片機課程教學存在的問題

1.1理論教學的弊端

傳統的單片機的教學十分注重理論知識的學習，缺少與實際應用的聯系；教學方法墨守成規，沒有真正體現技能培養；教學內容的編排、設計缺乏靈活性，即單片機概述—單片機內部結構與原理—單片機指令系統—匯編語言程序設計—中斷系統和定時/計數器—輸入/輸出和串行通信—單片機的擴展，從而造成了學生學習過程的枯燥乏味，學習的積極性不高，容易產生厭學情緒，教師也覺得很難教的局面。

1.2實踐教學的弊端

單片機是一門實踐性很強的課程，學生只有通過硬件電路的設計、軟件程序的編寫、整個系統的仿真調試等一個完整的實訓過程，才能較好地掌握單片機的理論知識和實踐技能。然而，目前大多數職業院校的單片機實訓設備都是采用一些廠家提供的現成的實驗箱，其硬件電路都是模塊化的，學生幾乎不需要進行任何設計，只需簡單地進行各模塊接口之間的導線連接，而且實訓項目的軟件程序編寫多以驗證性的為主。因此，學生的動手能力在一定程度上受到了限制，從而影響了學習的積極性和創新性。

2單片機課程教學的改革

針對以上提到的單片機課程教學中存在的問題，結合自己的單片機課程教學實踐與不斷地探索，提出幾點有關單片機課程教學改革的建議。

2.1采用項目式教學法

“項目式教學法”是廣泛應用于職業教育課程的一種行之有效的教學方法。就單片機課程而言，就是把單片機課程內容融匯到帶有實際產品特質的實踐性項目中，課程講授也就是圍繞項目的設計、裝配、調試等過程展開，課程在總體設計上淡化理論、突出實踐。

在單片機項目式教學過程中，教師通過設計一個個實訓項目從而讓學生掌握知識和技能。例如：在學習循環移位指令RR時，可以設計“8個LED發光二極管自左向右輪流點亮”的項目；在學習控制轉移指令DJNZ時，可以設計“單個LED閃爍20次控制”的項目；在學習單片機定時器T0時，可以設計“制作一個音樂盒”的項目……。每一個實訓項目都在Proteus軟件上完成硬件電路的設計和調通，而在Keil uVision2軟件上完成軟件程序的編寫與調試工作，得到HEX格式目標文件。之后將所得的HEX格式目標文指定到Proteus軟件中的MCU芯片中。運行之后在Proteus界面上觀察仿真結果以檢驗所設計系統的正確性，從而使單片機系統設計在一定程度上擺脫了硬件電路的限制。這樣，將知識目標和能力目標穿插到一個個項目任務中去，學生通過自己分析問題、解決問題，極大地提高了學習的能力和興趣。

項目式教學法實現了單片機知識體系的項目化，打破了理論、實踐課程之間的分界，使學生“在做中學，在學中做，做學結合，以做為主”，真正將理念知識與實踐技能有機地結合起來，讓學生在實踐過程中掌握單片機的技能和知識點。項目式教學法注重學生動手能力、應用能力、創新能力等能力因素的培養，加強與實際生產過程的聯系，從而促進了學生面向社會的職業能力的提升。

2.2 增加keil C51編程語言的教學

匯編語言具有精簡、高效及實時控制的特點，成為單片機開發的主要工具，目前大部分單片機教材的程序設計也都是基于匯編語言的，但是匯編語言程序的代碼可讀性差、移植性不好，另外，調試匯編語言程序要比調試高級語言程序困難得多。學生要想在短時間內記住111條匯編指令并且熟練應用于編程，這就更困難了。

現在市場上單片機的開發己經普遍采用Keil C51高級語言。Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發系統。和匯編語言相比，C51高級語言具有程序結構清晰、可讀性好、易于維護等優點，一條C51語言相當于幾條匯編指令，完成同樣功能程序的行數也大大縮小，更便于復雜算法的實現和調試。C51與C語言有很多相同點，數據類型、運算符及表達式、基本語句都很相似，加上多數學校的單片機課程一般都安排在C語言課程之后，有了C語言作為基礎，給教師教學和學生學習都帶來很大的方便，學生寫起程序來也更容易上手。因此，在教學內容上，教師除了講解單片機匯編語言，還應該以Keil uVision2為開發平臺，講解C51的開發流程。讓學生既掌握匯編指令，又熟悉C51的開發過程，在面對實際系統需求時，能夠充分發揮兩者各自的優勢，高效地完成開發過程。

2.3 增加Proteus仿真軟件的教學

傳統的單片機實踐教學僅僅停留在模塊化的實驗箱上完成相應的實驗項目，加上許多學校實驗設備的更新和維護難以跟上，并且很難滿足學生人手一套，從而影響技能訓練的效果。而在實踐教學上引入Proteus仿真軟件來做單片機的仿真分析和設計無疑是很方便的。

Proteus仿真軟件除了具有和其他EDA工具一樣的電路仿真（模擬電路、數字電路以及數模混合電路仿真）等功能外，還可以仿真51單片機，AVR單片機，PIC單片機，以及部分ARM芯片。支持的外圍器件也很多，包括A/D，LCD，LED數碼管，溫度，時鐘等芯片。同時還支持PLC、匯編語言和Keil C語言的程序設計，使得學生在程序調試中、系統仿真時，不僅可以觀察到單片機內部寄存器和存儲器等內容的變化，而且可以直觀地看到外圍器件的工作情況，這樣便于學生檢查程序中出現的錯誤，尤其是在項目式教學中，每一個項目都是獨立的實踐結果，通過Proteus形象、生動的仿真演示設計效果，能夠為學生提供一個感性的認識平臺，增加了學習的透明度，同時也使學生進一步明白了自己要設計的項目所應呈現的效果，獲得了成就感，從而在單片機項目設計過程中，有了更明確的設計思路和設計目標。只有這樣才能逐步提高學生的創造性，提高學生的單片機項目開發能力。

此外，對于課堂外的時間，由于實訓室平時不開放，很多學生課外可能就無法接觸單片機了，Protues仿真軟件很大程度上解決了這個問題，學生在自己的PC機就可以進行課后作業的訓練。對于課堂上的每一個項目任務，教師要求學生課后采用Proteus仿真軟件進行相關修改，這樣不但可以鞏固學生對課堂教學內容的吸收，同時還可以增強學生的思維和動手能力，提高學生單片機學習的興趣。

3結語

本文根據目前職業學校在單片機課程教學中存在的問題進行了單片機課程教學改革的的不斷實踐與探索。在教學方法上采用項目式教學法，在教學內容上增加C51編程語言的教學和Proteus仿真軟件的教學，即以項目任務為載體，利用Proteus和Keil這兩個軟件搭建一個單片機虛擬教學平臺應用于單片機教學過程中。隨著單片機技術的迅速發展，教師應不斷豐富教學內容，改進教學方法，調動學生學習的積極性，培養學生的動手能力和創新能力，實現教與學的最佳統一，以適應科技時代不斷發展的需要。

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