论文部分内容阅读
摘 要：单片机课程因其广泛应用于现代各类仪器仪表，以及自动化控制系统设备中，因此，很多高职院校都开设了这类课程。而在单片机教学实践中，因其自身的课程实践性与理论性特点，在学生兴趣教学及培养学生的动手能力上，还存在一些问题和不足。为此，本文将从项目导向下，就单片机课程教学与实训进行结合，以提升课堂教学质量。
关键词：项目导向；单片机；实践教学；Proteus Keil
随着现代自动化技术的广泛应用，单片机技术无论是在工业控制还是电气自动化控制中都得到了快速发展。高职院校在单片机课程的开设中，随着新技术、新应用的深入，对课程教学也提出了新的要求，如机电一体化、电子技术、电气自动化等专业纷纷融入单片机课程。由此可见，作为多数工科院校学生必须掌握的基础课程，在单片机的教学与实践中，还存在一些问题和不足，如对基本理论的掌握，对开发方法的运用等，都需要从专业知识和课程整合上来打下基础。
一、单片机课程教学的特点及问题
在单片机课程教学实践中，因其理论性和实践性统合要求较高，在课堂教学中，既要带领学生掌握有关单片机的基本概念，又要从其硬件结构和软件接口上，理解其运行思路，并能够针对实际需要开发出相应的应用系统。因此，从单片机软件系统、硬件系统，以及调试开发方法等方面，其问题主要有以下几点：一是在课程实践性与理论性衔接不够，从传统单片机课程教材来看，多以单片机的内部结构，包括其指令系统、中断系统、以及与外围设备的接口电路等来进行讲解，而忽视了对单片机在实际应用中的有效方法。如此一来造成的学生理论知识较高，而动手实践能力较低，不利于学生走上工作岗位的有效应用。二是在实验环节缺乏必要的能力培养，单片机实验课程往往是在统一的集成化实验箱里进行的，由于采用集中购置的实验器材，在课程细化实验中难以更好的发挥其实效，特别是实验箱中的固定电路，由于缺乏灵活的变动性，在实验中，学生仅仅依靠几根导线来完成相关实验，并未从实验中获得更好的效果。再者对于实验间的交互与联系上，缺乏实验的启发性和综合性，无法满足学生对单片机课程的掌握需要。三是在课程考核机制上侧重于理论考察，难以实现学生综合能力的全面评价，单片机课程具有理论性与实践性融合的特点，在课程考核与评价中，因实验成绩相对较少，考核方法无法从学生知识与能力的掌握上进行全面考察，特别是对于学生的动手能力、创新能力以及应用能力的考核上，也与高职教育所倡导的应用型人才的教学目标相违背。
二、项目导向下单片机课程教学实践设计
项目导向是将项目目标任务做完课程教学的中心，并从项目目标的贯穿中来强化学生对知识的理解和掌握，并从中提升自身的学习能力、动手能力和创造力。单片机课程教学中融入项目法，主要是围绕单片机的理论知识和实践环节，从课程项目的设计与实施中来引导学生边学边做，从而增长必要的知识与技能。
（一）项目导向下的设计思路
对于课程设计是围绕课程教学目标展开的，单片机课程融入项目制，从过去的章节教学进行全面整合，并从单片机实践内容上来进行优化项目任务，安排各类教学任务和知识点，在体现“理论服务实践”的思路下，结合教学大纲需要确定知识点和范围，并设计出针对性的实训项目，然后围绕分项来确立课程教学重点，对相关知识内容与实验内容进行统合，以编制出配套的教学实验指导书。在项目导向下，对于单片机课程项目要依据循序渐进的原则，从简单的基本知识过渡到复杂的综合项目，并在知识掌握中，区分各类知识点的联系。如对于延时器的运用中，要从计数器的原理上来讲解定时计数器，以获得对延时间隔的认知；对于中断技术的应用，需要从中断程序的设计上来理解，并从知识点的统合中来体验知识的实训性，以激发学生从中感受学习的兴趣。
（二）对单片机课程教学平台的优化
单片机课程的实训环节是其教学的重点和难点，在实训平台构建上，我们采用Proteus和Keil仿真软件为主，并从中来借助于大量的库元件和仿真仪器，来设计出不同需要的电路环境。如对于不同芯片的选择，从先进的技术上来与市场发展相适应；利用仿真分析工具可以降低教学成本，直接从仿真系统中来优化和改进设计电路和程序；利用仿真软件来直接进行程序设计，并从编译后的效果显示中来完善和提升。仿真实验是单片机系统开发的主要方法，也是提升学生分析与综合能力，增强学生排除故障能力的有效方法。如Proteus ISIS仿真软件，可以借此完成对相关电路图的绘制，还能仿真分析和生成印刷电路板，丰富的电子元器件、分立元件和集成电路，更有助于模拟和仿真各类电路系统；对多种单片机系统的支持为应用提供了多样化的仿真环境等。
（三）对单片机课程教学过程的优化
项目导向的单片机课程教学主要围绕四个阶段来展开，即基础知识的学习、常见项目的演示，对于项目的实施过程，以及项目的拓展进行运用。在基础性知识教学中，要从项目规划中理顺各类基础知识，并从中突出重点，引导学生从知识的掌握和学习中，提升学习的针对性和目标性；在项目演示过程中，要从知识点的应用实例中，进一步加大信息量，让整个实验过程都能够激发学生的学习兴趣和愿望；在项目教学实施环节，要从知识的体验上引入动手环节，特别是对相关硬件电路的绘制，对具体功能应用程序的编写与调试，对实验结果及运行中的问题进行探究，增强学生的动手与创新能力；在项目拓展环节，要从具体的项目实训中，结合项目实际来优化项目目标，如从源代码的修改中来获得新的应用，实现新的功能，极大地启发学生乐于创新，敢于实践，为获得较高的单片机综合运用能力奠定基础。
（四）教学案例优化与实施
本文将从广告灯的教学设计案例来探讨项目教学法。首先是绘制电路图，从仿真实效在Proteus软件中绘制硬件电路图；其次在Keil软件中依据项目需要编写程序，并生成hex文件；最后在仿真系统中加载并运行，分析和观察仿真结果。整个教学设计对于单片机的知识点的掌握是有难度的，因此，在教学中要从各个环节入手，带领学生从各个分项中来掌握技能。如对项目进行分解，第一层次是编写一个灯亮的程序；第二个层次上编写闪烁，也就是说增加了延时子程序；第三个层次是完成对8个灯的闪烁程序；第四个层次是对8个灯进行分组控制。依循而帮助学生从电路的修改与完善中，实现由简单到复杂的教学目标。
三、结语
利用项目导向来推进单片机课程教学，特别是在仿真环境的开发与应用中，帮助学生从单片机的结构与原理上，加深对单片机的学习兴趣，并能够从分项学习中，一步步的增强实践能力和创新能力。实践证明，在项目导向下来学习单片机，从学生的问题和体验中，能够更好的激发学生主动思考，并从项目实训中完善自身的知识体系，实现对电路的设计、对程序的调试、对故障的分析、对问题的解决。可见，项目导向下单片机教学设计，对于提升学生的学习效率具有重要的启发与引导意义。■
参考文献
[1] 刘志先.单片机课程教学改革探讨[J]. 钦州学院学报. 2012（03）.
[2] 刘星慧.在单片机教学中应用“边学边做”的教学模式实例[J]. 职业. 2011（06）.
[3] 吴国文.基于Proteus与Keil的单片机项目式教学法[J]. 中国科技信息. 2012（08）.
[4] 曾维鹏，蔡莉莎，吴恒玉.基于“教学做合一”的单片机教学改革研究[J]. 苏州市职业大学学报. 2013（02）.
关键词：项目导向；单片机；实践教学；Proteus Keil
随着现代自动化技术的广泛应用，单片机技术无论是在工业控制还是电气自动化控制中都得到了快速发展。高职院校在单片机课程的开设中，随着新技术、新应用的深入，对课程教学也提出了新的要求，如机电一体化、电子技术、电气自动化等专业纷纷融入单片机课程。由此可见，作为多数工科院校学生必须掌握的基础课程，在单片机的教学与实践中，还存在一些问题和不足，如对基本理论的掌握，对开发方法的运用等，都需要从专业知识和课程整合上来打下基础。
一、单片机课程教学的特点及问题
在单片机课程教学实践中，因其理论性和实践性统合要求较高，在课堂教学中，既要带领学生掌握有关单片机的基本概念，又要从其硬件结构和软件接口上，理解其运行思路，并能够针对实际需要开发出相应的应用系统。因此，从单片机软件系统、硬件系统，以及调试开发方法等方面，其问题主要有以下几点：一是在课程实践性与理论性衔接不够，从传统单片机课程教材来看，多以单片机的内部结构，包括其指令系统、中断系统、以及与外围设备的接口电路等来进行讲解，而忽视了对单片机在实际应用中的有效方法。如此一来造成的学生理论知识较高，而动手实践能力较低，不利于学生走上工作岗位的有效应用。二是在实验环节缺乏必要的能力培养，单片机实验课程往往是在统一的集成化实验箱里进行的，由于采用集中购置的实验器材，在课程细化实验中难以更好的发挥其实效，特别是实验箱中的固定电路，由于缺乏灵活的变动性，在实验中，学生仅仅依靠几根导线来完成相关实验，并未从实验中获得更好的效果。再者对于实验间的交互与联系上，缺乏实验的启发性和综合性，无法满足学生对单片机课程的掌握需要。三是在课程考核机制上侧重于理论考察，难以实现学生综合能力的全面评价，单片机课程具有理论性与实践性融合的特点，在课程考核与评价中，因实验成绩相对较少，考核方法无法从学生知识与能力的掌握上进行全面考察，特别是对于学生的动手能力、创新能力以及应用能力的考核上，也与高职教育所倡导的应用型人才的教学目标相违背。
二、项目导向下单片机课程教学实践设计
项目导向是将项目目标任务做完课程教学的中心，并从项目目标的贯穿中来强化学生对知识的理解和掌握，并从中提升自身的学习能力、动手能力和创造力。单片机课程教学中融入项目法，主要是围绕单片机的理论知识和实践环节，从课程项目的设计与实施中来引导学生边学边做，从而增长必要的知识与技能。
（一）项目导向下的设计思路
对于课程设计是围绕课程教学目标展开的，单片机课程融入项目制，从过去的章节教学进行全面整合，并从单片机实践内容上来进行优化项目任务，安排各类教学任务和知识点，在体现“理论服务实践”的思路下，结合教学大纲需要确定知识点和范围，并设计出针对性的实训项目，然后围绕分项来确立课程教学重点，对相关知识内容与实验内容进行统合，以编制出配套的教学实验指导书。在项目导向下，对于单片机课程项目要依据循序渐进的原则，从简单的基本知识过渡到复杂的综合项目，并在知识掌握中，区分各类知识点的联系。如对于延时器的运用中，要从计数器的原理上来讲解定时计数器，以获得对延时间隔的认知；对于中断技术的应用，需要从中断程序的设计上来理解，并从知识点的统合中来体验知识的实训性，以激发学生从中感受学习的兴趣。
（二）对单片机课程教学平台的优化
单片机课程的实训环节是其教学的重点和难点，在实训平台构建上，我们采用Proteus和Keil仿真软件为主，并从中来借助于大量的库元件和仿真仪器，来设计出不同需要的电路环境。如对于不同芯片的选择，从先进的技术上来与市场发展相适应；利用仿真分析工具可以降低教学成本，直接从仿真系统中来优化和改进设计电路和程序；利用仿真软件来直接进行程序设计，并从编译后的效果显示中来完善和提升。仿真实验是单片机系统开发的主要方法，也是提升学生分析与综合能力，增强学生排除故障能力的有效方法。如Proteus ISIS仿真软件，可以借此完成对相关电路图的绘制，还能仿真分析和生成印刷电路板，丰富的电子元器件、分立元件和集成电路，更有助于模拟和仿真各类电路系统；对多种单片机系统的支持为应用提供了多样化的仿真环境等。
（三）对单片机课程教学过程的优化
项目导向的单片机课程教学主要围绕四个阶段来展开，即基础知识的学习、常见项目的演示，对于项目的实施过程，以及项目的拓展进行运用。在基础性知识教学中，要从项目规划中理顺各类基础知识，并从中突出重点，引导学生从知识的掌握和学习中，提升学习的针对性和目标性；在项目演示过程中，要从知识点的应用实例中，进一步加大信息量，让整个实验过程都能够激发学生的学习兴趣和愿望；在项目教学实施环节，要从知识的体验上引入动手环节，特别是对相关硬件电路的绘制，对具体功能应用程序的编写与调试，对实验结果及运行中的问题进行探究，增强学生的动手与创新能力；在项目拓展环节，要从具体的项目实训中，结合项目实际来优化项目目标，如从源代码的修改中来获得新的应用，实现新的功能，极大地启发学生乐于创新，敢于实践，为获得较高的单片机综合运用能力奠定基础。
（四）教学案例优化与实施
本文将从广告灯的教学设计案例来探讨项目教学法。首先是绘制电路图，从仿真实效在Proteus软件中绘制硬件电路图；其次在Keil软件中依据项目需要编写程序，并生成hex文件；最后在仿真系统中加载并运行，分析和观察仿真结果。整个教学设计对于单片机的知识点的掌握是有难度的，因此，在教学中要从各个环节入手，带领学生从各个分项中来掌握技能。如对项目进行分解，第一层次是编写一个灯亮的程序；第二个层次上编写闪烁，也就是说增加了延时子程序；第三个层次是完成对8个灯的闪烁程序；第四个层次是对8个灯进行分组控制。依循而帮助学生从电路的修改与完善中，实现由简单到复杂的教学目标。
三、结语
利用项目导向来推进单片机课程教学，特别是在仿真环境的开发与应用中，帮助学生从单片机的结构与原理上，加深对单片机的学习兴趣，并能够从分项学习中，一步步的增强实践能力和创新能力。实践证明，在项目导向下来学习单片机，从学生的问题和体验中，能够更好的激发学生主动思考，并从项目实训中完善自身的知识体系，实现对电路的设计、对程序的调试、对故障的分析、对问题的解决。可见，项目导向下单片机教学设计，对于提升学生的学习效率具有重要的启发与引导意义。■
参考文献
[1] 刘志先.单片机课程教学改革探讨[J]. 钦州学院学报. 2012（03）.
[2] 刘星慧.在单片机教学中应用“边学边做”的教学模式实例[J]. 职业. 2011（06）.
[3] 吴国文.基于Proteus与Keil的单片机项目式教学法[J]. 中国科技信息. 2012（08）.
[4] 曾维鹏，蔡莉莎，吴恒玉.基于“教学做合一”的单片机教学改革研究[J]. 苏州市职业大学学报. 2013（02）.