基于理实一体化的单片机原理及应用课程改革探索与研究

王小娟（鄂尔多斯职业学院）

基于理实一体化的单片机原理及应用课程改革探索与研究

王小娟
（鄂尔多斯职业学院）

单片机原理及应用是一门综合计算机、电子、自动化控制等的技术，具有很强的应用型和实用性，是高职高专电气自动化、机电一体化等专业的专业课。本门课程实践性强、内容抽象，与实际应用联系紧密，采用传统的授课方式，学生难以理解、掌握。以降低学生学习难度、激发学生学习兴趣、提高学生学习效果为动机，从引入PROTUES仿真教学、采用“任务驱动法”教学模式、选取C语言为设计语言三个方面进行综合教学改革，从而提高单片机课程教学质量，培养出实践能力、综合应用知识能力均较强的学生，能很好地将本门课程所学知识应用到工作岗位上。

课程改革；仿真教学；任务驱动法

传统单片机原理及应用课程教学方式是以单片机的知识结构为主线，学习单片机的原理部分——单片机硬件结构、中断系统、定时器/计数器、串行口应用、系统扩展等。原理部分内容抽象，对高职学生来说学习难度大。应用部分是在所学理论知识的基础上，将理论用于实践，实践性强，与实际应用联系非常紧密。单片机应用以硬件和程序作为基础和支撑，前面知识一知半解，使单片机系统设计的学习和掌握变得难上加难。对于非计算机专业的高职学生，要学习如此复杂的单片机软、硬件知识，传统的以讲授为主的教学模式显然不能适应高职学生学习的需要，改革教学模式势在必行。在本课程的教学中实施了以任务驱动模式为主的项目教学法，加大实践在教学中的比重，力争实现理实一体化教学。

一、引入PROTEUS仿真教学，激发学生的学习兴趣

PROTEUS软件是由英国Labcenter Electronics公司开发的功能强大的EDA工具软件。其运行环境为Windows系统，操作简单，不仅具有PCB设计、Schematic Drawing仿真功能，还能仿真单片机及外围器件，是目前对单片机进行模拟实验的最好软件。PROTEUS软件可在目标板没有进行制作前，事先对其合理性、功能等指标进行设计、调整，还能在没有目标板的情况下实现对单片机软件的开发和调试，从而进行完整的模拟开发。

单片机原理及应用课程的具体目的是培养学生的软件编程能力及硬件设计能力。但由于课程教学课时以及经费的限制，学生很难亲自动手将软件和硬件进行实际操作。使用PROTEUS软件可以实现单片机应用系统仿真模拟。在教学实践过程中，教师通过计算机和多媒体指导学生使用计算机操作KEIL uVision2软件和PROTEUS软件。学生首先使用KEIL uVision2软件练习程序编写，将程序编辑、编译、链接后生成“.hex”的可执行文件；然后利用PROTUES软件平台搭建实际硬件电路；最后在PROTEUS平台加载可执行文件，进行仿真运行。

将PROTEUS与KEIL uVision2软件相结合仿真，不但可以丰富教师教学手段，还可以使学生既能进行单片机系统软件程序设计，又能进行单片机外围接口电路的设计，并立即看到程序运行和电路工作的过程和结果。在提高学生学习兴趣的基础上锻炼了学生实践动手的能力，既降低了教学成本，又提高了教学效果。与此同时，还能解决实验箱不能实现功能模块的有关限制性。

二、选取任务驱动教学模式，提高学生学习效率

1.以“必需、够用”为原则，在教学内容上改革

针对本课程实践性强的特点，应以“强化能力，重在应用”为指导思想。通过对部分毕业生和相关企业、行业的调研，在教学内容的选取上应以培养技能型专业人才为出发点，以满足岗位职业技能需求为最终目标，以真实的工作任务为载体进行教学过程的设计，以“必需、够用”为原则设计教学内容，注重职业岗位技能训练，增加实践教学的学时，培养学生的实际应用能力。

2.教学过程主要采用“任务驱动法”，理论教学紧扣“实际应用”

“任务驱动法”是理论教学全过程都以单片机应用的典型工程实用案例进行分析讲述的一种教学方法。授课时以“任务”演示作为引入，以实现“任务”为主线介绍单片机各相关理论知识。将单片机课程的内容融入几个典型的单片机任务中，将理论教学和实践教学融为一体，将“单片机理论”“单片机仿真”与“单片机实操”融为一体，将传统教学方法与现代化教学方法融为一体。使学生在实践中学习理论知识，使所学的理论知识在实践中得以验证；同时用理论指导实践，培养学生的操作技能，实现理论和实践的有机结合。这样学习目标更明确，带着具体的任务去学习，既增加了学习兴趣，又提高了学生学习的主动性和自觉性。

3.结合以“单片机实验开发板”为主，以“单片机实验箱”为辅的实验教学模式

“开发板”为电路板的形式，虽然体积很小但包含了“单片机”实验的各个部分，可以根据需要对其进行扩展。另外，此单片机“开发板”要求学生自己动手焊接、调试，可加强学生对硬件电路的认识和手工焊接能力的锻炼，为今后学生自主开发、设计单片机应用系统奠定了一定的硬件基础。

三、以C语言为主，与市场接轨，降低学生学习难度

C语言是目前世界上使用最广泛的高级程序设计语言之一。C语言已被人们普遍接受，它在系统软件、数据处理、科学工程数值计算等多个领域的软件开发中起着越来越重要的作用。C语言结构紧凑、语句简洁，是介于高级语言和汇编语言之间的一类语言，具有像汇编语言那样直接访问硬件的功能。

单片机应用系统的程序设计，既可以采用汇编语言，也可以采用C语言。汇编语言虽然具有接近硬件和执行效率高等优点，但开发单片机难度高、效率低且周期长。C语言虽然执行效率不如汇编语言，但是C语言的突出优点是可读性和可移植性好，既有高级语言的优点，又不失对硬件的控制，可以尽量少地对硬件进行操作，非常适合开发单片机。C语言中有丰富的函数，可以直接调用，大大降低了编程者的工作负担。引入C语言进行教学，学生掌握起来相对较快，不用过多考虑硬件，编写程序较容易。经过调研，目前在高科技电子领域实际应用中，单片机的开发多采用C语言编程。故采用C语言代替汇编语言开发单片机。

通过理实一体化课程教学改革，将任务驱动法、仿真法、实验教学法相结合，将“教、学、做”融为一体，培养学生单片机系统的应用能力，并将C语言应用于单片机课程，降低了学生的学习难度。经过课程改革，可提高学生学习兴趣、提高学生主动学习的积极性，教学效率和教学质量也有一定提高。单片机原理及应用教学改革是一个长期的过程，需要教师不断学习、积累经验、探索完善、拓展知识结构、加强科学研究，同时不断改进教学方法，提高教学效率，使学生在知识的掌握与实践能力的提升方面受益。

［1］余永华.单片机课程理实一体化教学模式改革［J］.读与写，2015（3）：314.

［2］张子红，王昊.依托实训基地和单片机学习板的单片机课程改革［J］.高师理科学课，2015，35（1）：74-77.

［3］张淑萍.单片机课程教学应用PROTRUS仿真技术的相关研究［J］.时代教育，2015（4）：116.

［4］许燕萍，周伟.高职高专单片机课程改革探索［J］.科技视界，2015：108.

［5］易江平.电子设计竞赛引导下的单片机与C语言课程整合研究［J］.企业导报，2015（5）：102.

·编辑李琴芳

2014年度鄂尔多斯职业学院科研基金项目（EJY1403）高职单片机原理及应用课程理实一体化教学改革研究。

王小娟（1984—），女，内蒙古鄂尔多斯市人，鄂尔多斯职业学院，自动化，讲师。