基于仿真技術的單片機課程教學改革實踐

湖南文理學院 王南蘭 楊民生 張君梅

湖南文理學院芙蓉學院 胡朋朋

0 前言

近些年，隨著計算機技術的普及應用，嵌入式系統的應用領域越來越廣闊。在這一市場需求下，許多專業都增設了單片機技術應用課程。單片機技術課程教學不僅要保證學生具備牢固的理論基礎，還要將重點放在培養學生實踐能力上，與一些培訓機構相比，學校的教學條件與教學手段明顯落后，在這種情況下，改變教學內容，轉變教學方式，從而激發學習者學習熱情，提高教學質量。

1 教學內容設計

以往的單片機教學，以理論知識作為重點內容，強調知識的全面和涵蓋內容的廣泛，學生往往懂知識，不會用，學完了容易忘記，知識呈碎片狀。

現以能力培養為主線，把內容分為“工具篇、基礎篇、提高篇”。

（1）“工具篇”，學生通過最初的幾節理論和實踐課，實踐如何點亮一盞發光二級管，設計流水燈，掌握單片機keilc軟件使用方法，Proteus仿真軟件繪制調試方法，單片機程序的下載和燒寫過程。在教學中這個階段，老師要一步一步的教授學習者，然后以反復練習為主，讓學生熟練掌握這些工具。為今后學習單片機的軟硬件基礎知識打下基礎。

（2）“基礎篇”，學習單片機的各個功能部件的組成及工作原理，以及相應的軟件編程。由于實踐課學時往往少于理論課學時，且從原理圖上學習各個功能部比用實際的實驗硬件電路板清晰，學生自主買電路板的占少數，授課時可主要采用仿真電路圖為主，學生課后作業也好軟“硬”結合，較好的掌握各個功能部件的應用。實踐課時分析實際電路硬件設計時要注意的事項，教會學習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上進行修改設計等。這樣學生在學好單片機各個功能的同時，對硬件設計會映像更深刻。仿真和實物教學相得益彰，激發學習者學習熱情，更有助于培養學生的實際能力，提高教學質量。

（3）“提高篇”，在此階段，學習者通過梳理單片機應用系統的典型組成包括：單片機最小應用系統、前向通道、后向通道、人機交互通道、相互通道等。主要掌握單片機應用系統的研制過程中的包括總體設計、硬件設計、軟件設計、仿真調試等幾個階段。學會如何查找并閱讀芯片功能表，按功能要求進行產品功能模塊規劃、硬件電路設計；能充分利用現有資源完成較為綜合的課題設計。這個階段主要以學習者為主、教師為輔。

2 多種教學方式、教學手段的應用

單片機課程知識點多、技術性強、內容抽象是一門既有理論實踐性又很強的一門課程，按照傳統方式來授課，學生入門難度大，很多學生在聽2次課后就產生了厭學情緒，直接影響了學習效果。同時傳統方式的授課方式，理論性強，學生學后動手能力差，能力培養效果不佳。計算機的發展給單片機的講授帶來了新方法，新手段。

2.1 “軟”實踐環境，讓“做中學”成為可能

實現理論教學和實踐教學的融合其實很難，當前廣泛存在的理論課堂加實踐課堂的教學形式，在時間和空間上就將“學”和“做”分離了。仿真技術的發展給單片機的教學帶來了巨大的活力，可以讓學生帶著個人計算機進課堂，利用Protues仿真軟件和Iiccavr軟件，搭建單片機學習的軟實踐環境，邊學邊做。Protues仿真軟件和Iiccavr軟件在理論課堂和實踐課堂之間搭建了一個融合的橋梁。

2.2 “實踐—理論—再實踐”，符合認知規律

先讓學生跟著做，然后再講解其中的原理，最后提出新任務讓學生分組在課堂上完成。例如在講解單片機的定時/計數器一節的課堂教學中，教師首先帶著學生在計算機上完成一個利用定時/計數器控制8個LED實現流水燈的小系統，之后再講解定時/計數器的工作原理，最后給出一個利用定時/計數器驅動蜂鳴器發出不同頻率聲音的任務。教師在“做”中教、學生在“做”中學，避免教學和實踐兩張皮現象。

3 考核方式的改革

單片機課程實踐性較強，在實際操作中，可將考核分為平時成績、實驗成績、考試成績3個部分，需要強調該課程實踐的重要性，適當調整實踐環節分值在總成績中所占比重。平時成績占總成績20%，多布置些實際任務讓學生做；實驗成績占總成績30%，這里不光以實驗報告的質量為評分依據，實驗過程也很重要；考試成績占總成績50%，這里主要是指卷面成績。

4 結語

單片機應用課程對于培養電類人才有著重要的作用，但在實際的教學中還存在著實踐內容和時間大比例低于理論教學等問題，結合仿真技術的實踐化改革，能有效提高教學質量，培養學生能力。

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