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(chuàng)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(yè)的一門重要的專業(yè)基礎課程。該門課程理論性很強，知識點多，內(nèi)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(xiàn)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(xiàn)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(shù)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(nèi)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(chǎn)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(fā)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(fā)展得較差、形象思維力占主導地位。

1.2單片機課程教學現(xiàn)狀

(1)傳統(tǒng)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(guī)律為順序，其導致的結果是：因教學順序違背了人的認識規(guī)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(tǒng)性，學生即使理解了各個知識點，仍很難把各個知識點聯(lián)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(tǒng)的基礎知識”、“單片機的內(nèi)部結構和工作原理”及“單片機指令系統(tǒng)”這三章理論性很強的課程內(nèi)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(chǎn)生對課程的厭惡感。

(2)理論與實踐沒有能很好地聯(lián)系、結合在一起。傳統(tǒng)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(chuàng)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(chǎn)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(tǒng)教學理念，轉變?yōu)橐越鉀Q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(jù)自己對當前問題的理解，運用共有的知識和自己特有的經(jīng)驗提出方案、解決問題。它能激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)學生的能力特別是實踐能力和創(chuàng)新能力。

任務驅動教學法以學生技能培養(yǎng)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(fā)光二極管、數(shù)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(yǎng)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(xiàn)培養(yǎng)“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(jù)Proteus軟件的特點以及單片機課程學習規(guī)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(guī)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(nèi)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(xiàn)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(shù)，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(xiàn)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(huán)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(chuàng)新運行模式；(3)程序調(diào)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(fā)現(xiàn)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(tài)，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(jù)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(nèi)安排不同的分工，通過團結協(xié)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?shù)闹笇В遣荒芊恋K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?nèi)ヌ骄俊?/p>

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(nèi)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(xiàn)，理論知識考核、技能考核各占40％，學生表現(xiàn)占20％。學生表現(xiàn)由教師根據(jù)學生在本任務學習過程中的學習態(tài)度、課堂提問、操作技能、作業(yè)等方面的表現(xiàn)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(jù)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(fā)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(fā)現(xiàn)新知識，掌握新內(nèi)容，提高了學生的實踐能力，充分挖掘了學生的創(chuàng)造潛能，培養(yǎng)了團隊合作精神。從我院機電工程系機電一體化技術專業(yè)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。

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