新人才培养模式下单片机与微机原理教改探讨

高 林

（湖北民族学院 信息工程学院，湖北 恩施 445000）

随着我国改革深入和产业结构调整，涌现了一批以信息技术、新能源、新材料等为代表的新兴产业。战略性新兴产业是以重大技术突破和重大发展需求为基础，对经济社会全局和长远发展具有重大引领带动作用[1]。在此背景下，湖北省教育厅在全省普通高等学校范围内启动实施战略性新兴(支柱)产业人才培养计划[2]。而所谓新人才培养模式，就是以“校企合作”的形式培养战略性、支柱性产业所需要的应用型、复合型、技能型人才。学院电气和电子专业根据这种情况，提出“3+1”培养模式，即“前3年在学校学习，后1年在企业培训”，为此学院还与相关企业签订了人才培养协议。在这种人才培养模式下，必然存在课程“学时被压缩、时间更集中、更强调实践性环节”等现实情况，其中，微机原理和单片机原理课程所受影响尤为典型。

微机原理和单片机原理分别作为两门比较传统的课程在电类专业中广泛开设[3]。原本是分两个学期进行，微机原理是先导课程，单片机原理是后续课程。而在新的人才培养模式下，已经改为同一学期开设。这两门课程的内容既相关又有明显的区别，尤其是在使用的芯片、编程的方式及实验过程等方面非常类似[4]，因而，在一个学期开设，既要避免内容重复，又要互相比较和促进。下面将从教学过程和教学手段两个方面对如何在同一学期很好地完成这两门课程的教学进行探讨，以适应当前战略性新兴(支柱)产业人才培养目标。

1 教学过程

随着新人才培养模式的建立，电气和电子专业微机原理课程由48+8（理论+实验）学时变成40+16学时，单片机原理课程由28+20学时变成20+20学时，由分两个学期开设变为一个学期内完成。这样，在课程学时适当减少的同时，又加强了实践性教学环节，以提高学生的实践动手能力。这两门课程无论是理论课还是实验课，在内容上有很多相似之处，那么在教学过程的安排上就要考虑这种相似性，以便教学时互相对照，因而采用“比较教学法”能够提升教学效果。

“比较教学法”是指在一定条件下，将教学活动中的两个或两个以上的认识对象，按照某种标准进行对照比较，以确认认识对象属性的同异、地位的主次、作用的大小、性能的优劣、关联的模式或问题的难易，以达到辨识、了解和把握对象本质特性的一种方法[5]。在两门课程教学过程中采用这种方法能够强化基础理论的讲解、减少内容的重复、使新旧内容前后贯通并提高学生学习兴趣，下面从理论课程和实验内容两个方面进行比较。

1.1 理论课程

新人才培养模式下，微机原理理论课为40学时，单片机原理为20学时，因而前者更偏向原理讲解，而后者偏向实际应用。两门课程的理论课安排如表1所示。

表1 微机原理与单片机原理理论课程安排

理论课安排从1-10周，首先分别介绍8086和51单片机的硬件结构，这是两门课的硬件基础。接下来讲解编程语言，微机原理课程详细讲解汇编语言，而51单片机由于前面开设过C语言课程，故而只须简要介绍，占用学时较少。在接口技术部分，8086本身只是微处理器，因而其外围电路部分几乎全部需要扩展，包括存储器、简单I/O接口、并口、串口、中断控制器、定时器/计数器、A/D转换器和D/A转换器等，而且外围各种扩展芯片的工作原理也需要详细讲解。而对于51单片机来说，本身就是一个单芯片微机，内部包括存储器、串口、中断系统、定时器/计数器等，而外围只需要根据实际扩展并口、A/D转换器和D/A转换器等，而且只讲应用，不讲原理，例如第6周理论课，微机原理已经讲了可编程并口芯片8255A工作原理和8086与8255A的连接，那么在单片机课上就只须说明如何通过51单片机扩展8255A接口芯片就行。

1.2 实验内容

微机原理实验为16学时，单片机实验为20学时，在工程实际中后者用的更多，因而前者主要开设基础验证性实验，后者则在基础实验后，还要开设综合性、设计性实验。两门课程的实验内容安排如表2所示。

表2 微机原理与单片机原理实验内容安排

由于微机原理课程之前没学过汇编语言，因而需要通过两个软件实验让学生熟悉汇编语言编程特点，单片机则不需要开设C语言软件实验。在硬件接口实验方面，微机原理需要完成并口、串口、中断控制、定时/计数器、D/A转换和A/D转换等接口扩展实验，而单片机则除了完成自身并口、定时/计数器、外部中断、串口实验外，还有简单I/O口扩展、8255扩展并口、D/A转换器和A/D转换器等实验。而且关于并口、串口、中断控制、定时/计数器、D/A转换和A/D转换的六个实验，在两门实验课上还能够互相对比，让学生找出其中的异同。最后，单片机原理还要安排一个综合性、设计性实验，先由教师出题，将前面若干个基础实验进行综合并加上一些应用设计，然后让学生选题，最后完成一个具有特定功能的单片机系统。

2 教学手段

图1 Proteus软件在微机原理与单片机原理课程中应用总体框图

除了“比较教学法”以外，采用其他先进教学手段和教学方法是也提高教学质量的重要手段[6]。因而，在两门课程的教学中引入Proteus虚拟仿真软件，能够培养学生的创新思维和综合开发能力[7]。Proteus软件可以对51单片机、8086CPU及相关接口芯片提供支持，还提供了示波器、信号发生器等虚拟仪表，是一个全开放性的仿真实验平台，相当于一个设备齐全的综合性实验室[8]。Proteus软件在微机原理与单片机原理课程中应用的总体框图如图1所示。

Proteus软件应用于微机原理，是以8086CPU为中心；应用于单片机原理，则以51单片机为中心。其外围电路主要分成4个部分，分别是：

1）显示输出，包括发光二极管、数码管、16*16点阵和液晶显示等电路。

2）按键输入，包括独立式键盘和行列式键盘。

3）共用I/O接口，包括并口扩展芯片8255、简单I/O口、D/A转换器和A/D转换器等。

4）8086扩展，包括存储器、串口扩展芯片 8251、定时器/计数器8253和中断控制器8259等。这部分电路51单片机不需要，因为其内部已经包含相应功能。

在两门课程教学中，当讲到接口电路实例时，首先用Proteus软件完成硬件电路，然后用EMU8086软件（微机原理）编程[9]或者用Keil C软件（单片机原理）编程[10]，最后将程序文件装载到Proteus电路中进行仿真并查看结果。这样教学能使实例形象化，而且将运行过程也形象化，只需要有计算机和相关的软件就可以[11]，不需要实验箱，成本低廉，使用简便。

3 结语

在战略性新兴(支柱)产业人才培养模式下，虽然将微机原理与单片机原理课程合并到一个学期开设，但是在两门课程的理论和实验教学中引入“比较教学法”后，还辅以Proteus虚拟仿真软件这种先进的教学手段，就能够帮助教师强化对微机系统基本工作原理的讲解，减少内容的重复，通过对比来介绍两门课程中各种接口电路的连接方式，以提升教学效果，而且通过Proteus仿真，能使电路实例的分析和运行形象化，从而提高学生的学习兴趣，培养他们的实践动手能力和创新思维。

［1］胡健,孙金花.理工科高校战略性新兴产业人才培养设想及对策研究[J].科学咨询：科技·管理，2013(7)：58-59.

［2］钟儒刚,俞佳君.战略性新兴产业计划人才培养的几点思考[J].咸宁学院学报,2011,31(8)：1-2.

［3］蔡述庭,刘银萍,谢云,等.微机原理及单片机技术课程教学改革研究[J].实验科学与技术,2011,9(5)：70-72.

［4］赵晚昭,周柳娜,赵晚春,等.微机原理及单片机课程改革浅谈[J].物联网技术,2012(7)：74-76.

［5］万智萍,何碧霞,王凤.比较教学法在重点课程建设上的新模式：以微机原理及应用课程为例[J].内蒙古民族大学学报,2011,17(3)：181-182.

［6］谢国强.基于Proteus的《单片机接口技术》仿真教学应用[J].软件导刊,2013,12(5)：105-106.

［7］陈越,顾晖,梁惺彦.Proteus虚拟仿真在微机原理教学中的应用[J].电子技术应用,2012,38(1)：106-108.

［8］张洁,梁惺彦,陈越.Proteus仿真软件在微机原理教学中的应用[J].福建电脑,2011(10)：202-203.

［9］李现国,张艳.Proteus仿真在微机原理及接口技术教学中的应用[J].实验技术与管理,2010,27(12)：125-127.

［10］赵月静,陈继荣,张永弟.单片机原理及应用课程创新实践教学改革[J].实验技术与管理,2013,30(1)：176-179.

［11］陈令荣.仿真软件在单片机教学中的应用[J].计算机光盘软件与应用,2013(3)：247-248.