基于Proteus仿真軟件的項目式教學法在單片機教學中的應用研究

賈興建

摘 要： 針對單片機課程特點，提出以Proteus仿真軟件項目式教學法為主導的教學改革方案，引導學生在實踐中完成知識點的學習，將理論教學和實踐環節有機地結合起來，可使學生較快融入企業，參與實際的單片機設計工作，提升實踐創新能力。

關鍵詞： 單片機 教學改革 Proteus仿真 實踐能力

1.引言

高校教學中有人提出與單片機有關的課程既難教又難學，教學效果不太理想，其主要原因在于：傳統的“老師講、學生聽”的教學方法挫傷學生的學習積極性。針對單片機課程特點，尋求一種能較好地培養學生能力的教學方法是每一位任課教師迫切關注的問題。

對各高校的單片機原理精品課程進行查閱，可以看出各高校對實踐教學非常重視，為了加強實踐教學，近年來，我國的一些學術機構開始致力于虛擬實驗室的研究，雖有了一定發展，但是還存在很多不足：沒有形成較為合理的發展模式和方向，基于Proteus軟件平臺的課程教學，在各個論文期刊也均有發表，各地高校也有研究，然而研究者多、應用者少，真正貫徹與應用實際教學過程中才是虛擬實驗教學的重中之重。可見虛擬實驗教學在國內有一定的理論基礎，將其整合到課堂教學中有巨大的應用價值。

2.教學方法和教學手段

針對不同項目，采用引導教學法、案例分析法、演示教學法等多種教學方法，引導學生積極思考，樂于實踐，強化學習效果。

2.1演示教學法

教學過程中首先演示仿真運行結果，然后提出問題，學生帶著問題和對演示結果的好奇，投入任務的學習之中。對于一些關鍵步驟的理解，可現場修改程序，顯示運行效果，例如最簡單的流水燈，可修改指令改變燈循環點亮的時間，或使奇數燈循環點亮，使學生理解每條指令的功能。

2.2案例分析法

對于一些基本模塊的設計，可采用案例教學法。通過簡單的、具體的任務實例分析、介紹知識點，使學生對單片機有一個感性認識。同時對于第一個綜合項目的設計，也可采用案例分析法，之后學生就可以舉一反三，進行綜合項目的開發設計。

2.3引導教學法

對于一些較難理解的知識點，可采用預先設置故障的方法，引導學生理解。如數碼管的動態顯示，在點亮下一位之前要關閉所有數碼管，否則會亂碼，對于這一點學生很難理解，所以在教學時，先不指明，當學生遇到此問題解決不了時，教師再指導修改，使學生印象深刻，便于理解。

3.項目教學的實施

3.1教學對象

以本校自動化專業大學三年級學生為教學對象，采用Proteus軟件項目式教學法。這一時期的學生已掌握本專業的一些基本理論知識，對電路進行分析設計，繪制電氣原理圖，知道常用的電子元器件，可以進行仿真設計中硬件電路的設計。對于軟件部分，學生可用c語言進行編程設計，完成軟硬件的聯合調試。

3.2教學內容的選取

將項目式教學法引入單片機教學中，關鍵是項目的設計，項目設計是否合理直接影響教學效果優劣，教師在選擇教學項目時，應緊扣教學大綱從實用性、可行性、綜合性等方面考慮。LED流水燈、按鍵、數碼管顯示、液晶顯示、蜂鳴器、定時器、溫度測量等這些具有代表性的小項目是一個綜合性大項目設計的基本模塊，這些項目在日常生產生活中，學生經常看到用到，學生有興趣學習，基本模塊應用好了，可以進行綜合的大項目的開發設計。

3.3教學目標

3.3.1從工程實際需求出發，培養學生從事單片機設計需要的技能和知識、學習方法及基本的生存和發展能力，使學生較快融入企業，參與實際的單片機設計工作。

3.3.2培養的學生在用單片機進行畢業設計時，展現仿真效果，并做出設計實物，在各創新設計大賽中，設計出更具智能化的作品。

3.4教學過程

項目從簡單到復雜，難度從小到大，有個循序漸進的過程。在教學的早期，教師處于主導地位，給學生充分講解每個基本模塊的硬件、軟件設計方法，到后期以學生為主導，教師布置項目任務，學生在掌握基本模塊的應用后，開始進行綜合項目的設計，如恒溫控制系統設計，此項目應用到溫度測量、數碼管顯示、按鍵設置、蜂鳴器報警、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，讓學生有成就感，提高學習興趣。

最終在理論知識、課程設計、動手能力、創新設計等方面進行考核，驗證Proteus項目式教學法對于提高學生的學習興趣和對知識的掌握和應用方面的有效性。

結語

每個項目的運行結果在Proteus軟件平臺上清晰可見，原理圖、仿真結果可視性強，比傳統的硬件開發板更便于理解學習，使學生對單片機及電子設計的興趣大大提升，知識的掌握和應用也有很大提高。實驗例程中包含大量芯片與接插件，由于經費、損耗等因素，傳統硬件開發板受到限制。使用虛擬環境中仿真模型，幾乎等同于真實的元器件，實驗的可操作性遠遠高于真實器件，避免初學者在學習中遇到不必要的麻煩，導致對主干知識理解的偏差。學生不必再考慮元器件的損耗和一些在實驗中容易出現的安全問題，使得他們在實驗過程中更大膽地實現創新設計，為做好后續的課程設計和畢業設計奠定基礎。

參考文獻：

[1]唐煒.基于“項目驅動”的單片機類課程實踐教學改革[J].實驗室研究與探索，2010，29，（5）：130-132.

[2]張瑩，陽璞瓊，吳煒，等.單片機實踐教學改革的研究與應用[J].中國現代教育裝備，2012，（23）：77-78.