基于Proteus仿真软件的项目式教学法在单片机教学中的应用研究

贾兴建

摘 要： 针对单片机课程特点，提出以Proteus仿真软件项目式教学法为主导的教学改革方案，引导学生在实践中完成知识点的学习，将理论教学和实践环节有机地结合起来，可使学生较快融入企业，参与实际的单片机设计工作，提升实践创新能力。

关键词： 单片机 教学改革 Proteus仿真 实践能力

1.引言

高校教学中有人提出与单片机有关的课程既难教又难学，教学效果不太理想，其主要原因在于：传统的“老师讲、学生听”的教学方法挫伤学生的学习积极性。针对单片机课程特点，寻求一种能较好地培养学生能力的教学方法是每一位任课教师迫切关注的问题。

对各高校的单片机原理精品课程进行查阅，可以看出各高校对实践教学非常重视，为了加强实践教学，近年来，我国的一些学术机构开始致力于虚拟实验室的研究，虽有了一定发展，但是还存在很多不足：没有形成较为合理的发展模式和方向，基于Proteus软件平台的课程教学，在各个论文期刊也均有发表，各地高校也有研究，然而研究者多、应用者少，真正贯彻与应用实际教学过程中才是虚拟实验教学的重中之重。可见虚拟实验教学在国内有一定的理论基础，将其整合到课堂教学中有巨大的应用价值。

2.教学方法和教学手段

针对不同项目，采用引导教学法、案例分析法、演示教学法等多种教学方法，引导学生积极思考，乐于实践，强化学习效果。

2.1演示教学法

教学过程中首先演示仿真运行结果，然后提出问题，学生带着问题和对演示结果的好奇，投入任务的学习之中。对于一些关键步骤的理解，可现场修改程序，显示运行效果，例如最简单的流水灯，可修改指令改变灯循环点亮的时间，或使奇数灯循环点亮，使学生理解每条指令的功能。

2.2案例分析法

对于一些基本模块的设计，可采用案例教学法。通过简单的、具体的任务实例分析、介绍知识点，使学生对单片机有一个感性认识。同时对于第一个综合项目的设计，也可采用案例分析法，之后学生就可以举一反三，进行综合项目的开发设计。

2.3引导教学法

对于一些较难理解的知识点，可采用预先设置故障的方法，引导学生理解。如数码管的动态显示，在点亮下一位之前要关闭所有数码管，否则会乱码，对于这一点学生很难理解，所以在教学时，先不指明，当学生遇到此问题解决不了时，教师再指导修改，使学生印象深刻，便于理解。

3.项目教学的实施

3.1教学对象

以本校自动化专业大学三年级学生为教学对象，采用Proteus软件项目式教学法。这一时期的学生已掌握本专业的一些基本理论知识，对电路进行分析设计，绘制电气原理图，知道常用的电子元器件，可以进行仿真设计中硬件电路的设计。对于软件部分，学生可用c语言进行编程设计，完成软硬件的联合调试。

3.2教学内容的选取

将项目式教学法引入单片机教学中，关键是项目的设计，项目设计是否合理直接影响教学效果优劣，教师在选择教学项目时，应紧扣教学大纲从实用性、可行性、综合性等方面考虑。LED流水灯、按键、数码管显示、液晶显示、蜂鸣器、定时器、温度测量等这些具有代表性的小项目是一个综合性大项目设计的基本模块，这些项目在日常生产生活中，学生经常看到用到，学生有兴趣学习，基本模块应用好了，可以进行综合的大项目的开发设计。

3.3教学目标

3.3.1从工程实际需求出发，培养学生从事单片机设计需要的技能和知识、学习方法及基本的生存和发展能力，使学生较快融入企业，参与实际的单片机设计工作。

3.3.2培养的学生在用单片机进行毕业设计时，展现仿真效果，并做出设计实物，在各创新设计大赛中，设计出更具智能化的作品。

3.4教学过程

项目从简单到复杂，难度从小到大，有个循序渐进的过程。在教学的早期，教师处于主导地位，给学生充分讲解每个基本模块的硬件、软件设计方法，到后期以学生为主导，教师布置项目任务，学生在掌握基本模块的应用后，开始进行综合项目的设计，如恒温控制系统设计，此项目应用到温度测量、数码管显示、按键设置、蜂鸣器报警、继电器控制等基本模块，最终通过仿真软件Proteus直观地看到温度显示及控制的效果，让学生有成就感，提高学习兴趣。

最终在理论知识、课程设计、动手能力、创新设计等方面进行考核，验证Proteus项目式教学法对于提高学生的学习兴趣和对知识的掌握和应用方面的有效性。

结语

每个项目的运行结果在Proteus软件平台上清晰可见，原理图、仿真结果可视性强，比传统的硬件开发板更便于理解学习，使学生对单片机及电子设计的兴趣大大提升，知识的掌握和应用也有很大提高。实验例程中包含大量芯片与接插件，由于经费、损耗等因素，传统硬件开发板受到限制。使用虚拟环境中仿真模型，几乎等同于真实的元器件，实验的可操作性远远高于真实器件，避免初学者在学习中遇到不必要的麻烦，导致对主干知识理解的偏差。学生不必再考虑元器件的损耗和一些在实验中容易出现的安全问题，使得他们在实验过程中更大胆地实现创新设计，为做好后续的课程设计和毕业设计奠定基础。

参考文献：

[1]唐炜.基于“项目驱动”的单片机类课程实践教学改革[J].实验室研究与探索，2010，29，（5）：130-132.

[2]张莹，阳璞琼，吴炜，等.单片机实践教学改革的研究与应用[J].中国现代教育装备，2012，（23）：77-78.