基于仿真技术的单片机课程教学改革实践

湖南文理学院 王南兰 杨民生 张君梅

湖南文理学院芙蓉学院 胡朋朋

0 前言

近些年，随着计算机技术的普及应用，嵌入式系统的应用领域越来越广阔。在这一市场需求下，许多专业都增设了单片机技术应用课程。单片机技术课程教学不仅要保证学生具备牢固的理论基础，还要将重点放在培养学生实践能力上，与一些培训机构相比，学校的教学条件与教学手段明显落后，在这种情况下，改变教学内容，转变教学方式，从而激发学习者学习热情，提高教学质量。

1 教学内容设计

以往的单片机教学，以理论知识作为重点内容，强调知识的全面和涵盖内容的广泛，学生往往懂知识，不会用，学完了容易忘记，知识呈碎片状。

现以能力培养为主线，把内容分为“工具篇、基础篇、提高篇”。

（1）“工具篇”，学生通过最初的几节理论和实践课，实践如何点亮一盏发光二级管，设计流水灯，掌握单片机keilc软件使用方法，Proteus仿真软件绘制调试方法，单片机程序的下载和烧写过程。在教学中这个阶段，老师要一步一步的教授学习者，然后以反复练习为主，让学生熟练掌握这些工具。为今后学习单片机的软硬件基础知识打下基础。

（2）“基础篇”，学习单片机的各个功能部件的组成及工作原理，以及相应的软件编程。由于实践课学时往往少于理论课学时，且从原理图上学习各个功能部比用实际的实验硬件电路板清晰，学生自主买电路板的占少数，授课时可主要采用仿真电路图为主，学生课后作业也好软“硬”结合，较好的掌握各个功能部件的应用。实践课时分析实际电路硬件设计时要注意的事项，教会学习者如何阅读该说明文件、如何分析芯片工作时序图、如何理解典型电路和程序、如何在典型电路的基础上进行修改设计等。这样学生在学好单片机各个功能的同时，对硬件设计会映像更深刻。仿真和实物教学相得益彰，激发学习者学习热情，更有助于培养学生的实际能力，提高教学质量。

（3）“提高篇”，在此阶段，学习者通过梳理单片机应用系统的典型组成包括：单片机最小应用系统、前向通道、后向通道、人机交互通道、相互通道等。主要掌握单片机应用系统的研制过程中的包括总体设计、硬件设计、软件设计、仿真调试等几个阶段。学会如何查找并阅读芯片功能表，按功能要求进行产品功能模块规划、硬件电路设计；能充分利用现有资源完成较为综合的课题设计。这个阶段主要以学习者为主、教师为辅。

2 多种教学方式、教学手段的应用

单片机课程知识点多、技术性强、内容抽象是一门既有理论实践性又很强的一门课程，按照传统方式来授课，学生入门难度大，很多学生在听2次课后就产生了厌学情绪，直接影响了学习效果。同时传统方式的授课方式，理论性强，学生学后动手能力差，能力培养效果不佳。计算机的发展给单片机的讲授带来了新方法，新手段。

2.1 “软”实践环境，让“做中学”成为可能

实现理论教学和实践教学的融合其实很难，当前广泛存在的理论课堂加实践课堂的教学形式，在时间和空间上就将“学”和“做”分离了。仿真技术的发展给单片机的教学带来了巨大的活力，可以让学生带着个人计算机进课堂，利用Protues仿真软件和Iiccavr软件，搭建单片机学习的软实践环境，边学边做。Protues仿真软件和Iiccavr软件在理论课堂和实践课堂之间搭建了一个融合的桥梁。

2.2 “实践—理论—再实践”，符合认知规律

先让学生跟着做，然后再讲解其中的原理，最后提出新任务让学生分组在课堂上完成。例如在讲解单片机的定时/计数器一节的课堂教学中，教师首先带着学生在计算机上完成一个利用定时/计数器控制8个LED实现流水灯的小系统，之后再讲解定时/计数器的工作原理，最后给出一个利用定时/计数器驱动蜂鸣器发出不同频率声音的任务。教师在“做”中教、学生在“做”中学，避免教学和实践两张皮现象。

3 考核方式的改革

单片机课程实践性较强，在实际操作中，可将考核分为平时成绩、实验成绩、考试成绩3个部分，需要强调该课程实践的重要性，适当调整实践环节分值在总成绩中所占比重。平时成绩占总成绩20%，多布置些实际任务让学生做；实验成绩占总成绩30%，这里不光以实验报告的质量为评分依据，实验过程也很重要；考试成绩占总成绩50%，这里主要是指卷面成绩。

4 结语

单片机应用课程对于培养电类人才有着重要的作用，但在实际的教学中还存在着实践内容和时间大比例低于理论教学等问题，结合仿真技术的实践化改革，能有效提高教学质量，培养学生能力。

[1]李秀滢,段晓毅,赵成,李雪梅.实践为主导的单片机课程立体化教学模式的探索[J].实验技术与管理,2018,35(1):190-193.

[2]朱文彬,王海燕.单片机C语言课程教学改革实践[J].科技风,2018,3:21-23.

[3]王春荣,夏尔冬,熊昌炯,高浩,晋芳伟.应用型本科办学的单片机原理课程改革探索[J].实验室研究与探索,2017,36(12):237-239.