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摘要：针对目前在单片机课程教学过程中存在的问题，提出以学生为中心，以单片机应用能力为核心，通过构建由网上教学资源、实验箱、借助于Proteus软硬件仿真平台及在线仿真器组成的项目教学，对单片机课程教学内容、教学方法等进行改革，建立一种将单片机课上教学扩展到课外，实施基于项目式教学的教学理念。实践证明，Proteus在单片机课程中的应用对解决单片机课程教学枯燥无味的弊病起到非常重要的作用，同时对于激发学生的主动性和创造力，提升学生自身的动手能力及增强学生的整体素质也具有十分重要的意义。
关键词：单片机课程；protues；教学改革；项目教学
中图分类号：G642.0文献标志码：A文章编号：1674-9324（2012）11-0031-02
一、国内单片机教学的现状
目前国内单片机教学现状是普遍存在理论与实践严重脱节的现象。传统的单片机教学，在教学内容上主要是介绍51系列单片机的基本操作、语言汇编、程序设计、定时、I/O及存储器应用与扩展，串口通讯、A/D和D/A转化等；在教学形式上，经常是课堂理论教学与少量硬件仿真实验相结合，实验教学就是采用单片机教学实验箱或单片机开发装置开设的验证性实验和训练性实验；但是在课程结束后，大多数学生还没有明白单片机应用系统开发的整个过程，甚至有的学生连单片机开发工具的用途都还弄不清楚，更别说掌握单片机应用系统设计的方法了。
单片机课程在专业人才培养方案中占重要的地位，但传统教学模式的结果就是导致教学过程枯燥，学生没有学习兴趣，不具备解决实际问题的能力，这样教师的付出就不能达到理想的教学效果。大部分企业要求毕业生在毕业后能够马上上任，并能胜任工作岗位的要求，但是传统的教学方式使学生对企业的认识不清，很难达到企业的要求，从而产生供需脱节的情景。
二、基于proteus单片机课程教学改革
在单片机课程教学改革中主要从三个方面进行：通过将Proteus引入到单片机教学中，对照学习51汇编语言与C51高级语言，对单片机教学内容进行改革；通过直观教学引入课堂，科研促进教学，对单片机教学方法进行改革；将单片机课上教学扩展到课外，提高学生实践动手能力，实施基于项目式教学方法，对单片机教学理念进行改革。
（一）教学内容的改革
1.将Proteus引入到单片机教学中。Proteus仿真软件是一款包含大量系统资源、软硬件相结合的仿真系统，具有强大调试功能，在单片机应用系统开发中占有重要地位。将Proteus引入到单片机教学中，使元器件虚拟化，从而让学生更加容易理解系统的硬件组成。学生可以把编译好的程序代码装入仿真元件中，通过运行仿真系统看到系统的执行效果，从而把抽象的程序具体化，由此来提高学生的学习主动性。
2.对照学习51汇编语言与C51高级语言。传统的单片机教学过程中只讲51汇编语言，因其是对硬件结构依赖性过强，程序的可移植性差。因此，在对单片机教学内容进行改革中，采用对照学习51汇编语言与C51高级语言的方法。在单片机系统开发设计和综合应用时，要求学生掌握以C51高级语言为主的单片机系统软件设计方法。对这个教学内容的改革，得到了学生们的好评，获得良好的教学效果。
（二）教学方法的改革
单片机教学方法的改革最突出的特点是将直观教学引入课堂和科研促进教学。
1.直观教学引入课堂。实践证明将直观教学引入单片机教学课堂，达到了非常好的教学效果。例如：将不同型号和不同封装的单片机带进课堂，在介绍其功能和应用领域时，将具体的应用版带进课堂，当学生看到如此小的芯片确有如此强大的功能时，那种震撼将会激起学生极大的好奇心，从而会激起学生极大的学习兴趣。
2.科研促进教学。课程组教师长期从事科研实践，主持天津市自然科学基金项目多项，获教育部科技进步奖和天津市科技进步奖多项，在教学过程中将科研的最新成果引入课堂教学，通过以科研项目为案例进行分析介绍给学生，开阔视野，激发了学生的学习热情。
（三）教学手段改革
在教学手段的改革上，广泛使用视频教学、电子教案、网络教学等现代教学手段，可采用动态模拟形式将单片机的硬件结构、工作过程和程序设计的过程具体化，让抽象的、难于理解的内容生动形象化，从而便于学生理解，充分调动学生学习的主动性与积极性。可以极大的激发学生的学习兴趣。
（四）教学理念改革
建立一种将单片机课上教学扩展到课外，实施基于项目式教学新的教学理念。
1.将单片机课上教学扩展到课外，提高学生实践动手能力。只要学生准备一台电脑，及一根下载线，就可以在课外进行单片机教学，学生可以利用业余时间在宿舍进行学习、讨论和研究。在充分利用仿真软件和实验板对单片机开发过程熟练掌握之后，教师以项目式教学方式进行培训指导，同时要求学生自己动手设计制作单片机小系统板，学生设计好之后再由教师把关，并在电子制作室完成制图和印制板制作、焊接安装、调试。在整个过程中，学生通过自己的实际制作，不仅提高了学生的实践能力，更增强了学生的学习兴趣。
2.实施基于项目式教学方法。项目式教学方法的实施是把教师在单片机课堂教学中所讲授的书本知识与工程实践相结合。这种结合打破了传统的教学知识体系，要求按照企业生产中的应用来组织知识点，从而使每一个单元课程都能独立以具体的项目方式来实现。
主要包括：教师将自己的科研项目分解成相对独立的一个个具体任务，采用启发式教学方式对其功能进行剖析；将学生分成若干小组，在教师指导下对相关知识点进行学习，培养学生独立探索、独立思考、分析问题和解决问题的能力；最后要求将各个具体任务组合起来，形成完整的项目解决方案。学生在做项目的整个过程中可以掌握各种各样的知识点，这样不仅可以在一定程度上提高学生的学习兴趣，还能使学生在校学习的内容与企业的生产实际更加贴近，从而缩短学生学习与实际就业之间的差距，改善供需脱节。通过实践证明，项目式教学法达到了事半功倍的效果。
三、撰写新教材
在教材建设方面，课程组一直注重教材的建设，近年来先后出版教材、实验指导书和专著等10部，其中2007年天津大学出版社出版的《微机原理与接口技术》是国家级“十一五”规划教材，2006年国防工业出版社出版的《单片机原理与接口技术》一书获国防工业出版社优秀教材一等奖，为了配合《单片机》课程的改革，由何宏教授主编的基于Proteus单片机教材于2012年1月由清华大学出版社出版。
本文针对单片机课程教学中普遍存在的问题，提出以学生为中心，以单片机应用能力为核心，通过借助于Proteus对单片机课程进行教学改革，建立一种新的单片机教学理念：将单片机课上教学扩展到课外，实施基于项目式教学的教学理念。构建由网上教学资源、实验箱、软硬件仿真平台及在线仿真器组成的项目教学，对单片机教学内容、教学方法等进行改革与探索，撰写新教材。实践证明，Proteus在单片机课程中的应用对解决单片机课程教学枯燥无味的弊病起到非常重要的作用，同时对于激发学生的主动性和创造力，提升学生自身的动手能力及增强学生的整体素质也具有十分重要的意义。
关键词：单片机课程；protues；教学改革；项目教学
中图分类号：G642.0文献标志码：A文章编号：1674-9324（2012）11-0031-02
一、国内单片机教学的现状
目前国内单片机教学现状是普遍存在理论与实践严重脱节的现象。传统的单片机教学，在教学内容上主要是介绍51系列单片机的基本操作、语言汇编、程序设计、定时、I/O及存储器应用与扩展，串口通讯、A/D和D/A转化等；在教学形式上，经常是课堂理论教学与少量硬件仿真实验相结合，实验教学就是采用单片机教学实验箱或单片机开发装置开设的验证性实验和训练性实验；但是在课程结束后，大多数学生还没有明白单片机应用系统开发的整个过程，甚至有的学生连单片机开发工具的用途都还弄不清楚，更别说掌握单片机应用系统设计的方法了。
单片机课程在专业人才培养方案中占重要的地位，但传统教学模式的结果就是导致教学过程枯燥，学生没有学习兴趣，不具备解决实际问题的能力，这样教师的付出就不能达到理想的教学效果。大部分企业要求毕业生在毕业后能够马上上任，并能胜任工作岗位的要求，但是传统的教学方式使学生对企业的认识不清，很难达到企业的要求，从而产生供需脱节的情景。
二、基于proteus单片机课程教学改革
在单片机课程教学改革中主要从三个方面进行：通过将Proteus引入到单片机教学中，对照学习51汇编语言与C51高级语言，对单片机教学内容进行改革；通过直观教学引入课堂，科研促进教学，对单片机教学方法进行改革；将单片机课上教学扩展到课外，提高学生实践动手能力，实施基于项目式教学方法，对单片机教学理念进行改革。
（一）教学内容的改革
1.将Proteus引入到单片机教学中。Proteus仿真软件是一款包含大量系统资源、软硬件相结合的仿真系统，具有强大调试功能，在单片机应用系统开发中占有重要地位。将Proteus引入到单片机教学中，使元器件虚拟化，从而让学生更加容易理解系统的硬件组成。学生可以把编译好的程序代码装入仿真元件中，通过运行仿真系统看到系统的执行效果，从而把抽象的程序具体化，由此来提高学生的学习主动性。
2.对照学习51汇编语言与C51高级语言。传统的单片机教学过程中只讲51汇编语言，因其是对硬件结构依赖性过强，程序的可移植性差。因此，在对单片机教学内容进行改革中，采用对照学习51汇编语言与C51高级语言的方法。在单片机系统开发设计和综合应用时，要求学生掌握以C51高级语言为主的单片机系统软件设计方法。对这个教学内容的改革，得到了学生们的好评，获得良好的教学效果。
（二）教学方法的改革
单片机教学方法的改革最突出的特点是将直观教学引入课堂和科研促进教学。
1.直观教学引入课堂。实践证明将直观教学引入单片机教学课堂，达到了非常好的教学效果。例如：将不同型号和不同封装的单片机带进课堂，在介绍其功能和应用领域时，将具体的应用版带进课堂，当学生看到如此小的芯片确有如此强大的功能时，那种震撼将会激起学生极大的好奇心，从而会激起学生极大的学习兴趣。
2.科研促进教学。课程组教师长期从事科研实践，主持天津市自然科学基金项目多项，获教育部科技进步奖和天津市科技进步奖多项，在教学过程中将科研的最新成果引入课堂教学，通过以科研项目为案例进行分析介绍给学生，开阔视野，激发了学生的学习热情。
（三）教学手段改革
在教学手段的改革上，广泛使用视频教学、电子教案、网络教学等现代教学手段，可采用动态模拟形式将单片机的硬件结构、工作过程和程序设计的过程具体化，让抽象的、难于理解的内容生动形象化，从而便于学生理解，充分调动学生学习的主动性与积极性。可以极大的激发学生的学习兴趣。
（四）教学理念改革
建立一种将单片机课上教学扩展到课外，实施基于项目式教学新的教学理念。
1.将单片机课上教学扩展到课外，提高学生实践动手能力。只要学生准备一台电脑，及一根下载线，就可以在课外进行单片机教学，学生可以利用业余时间在宿舍进行学习、讨论和研究。在充分利用仿真软件和实验板对单片机开发过程熟练掌握之后，教师以项目式教学方式进行培训指导，同时要求学生自己动手设计制作单片机小系统板，学生设计好之后再由教师把关，并在电子制作室完成制图和印制板制作、焊接安装、调试。在整个过程中，学生通过自己的实际制作，不仅提高了学生的实践能力，更增强了学生的学习兴趣。
2.实施基于项目式教学方法。项目式教学方法的实施是把教师在单片机课堂教学中所讲授的书本知识与工程实践相结合。这种结合打破了传统的教学知识体系，要求按照企业生产中的应用来组织知识点，从而使每一个单元课程都能独立以具体的项目方式来实现。
主要包括：教师将自己的科研项目分解成相对独立的一个个具体任务，采用启发式教学方式对其功能进行剖析；将学生分成若干小组，在教师指导下对相关知识点进行学习，培养学生独立探索、独立思考、分析问题和解决问题的能力；最后要求将各个具体任务组合起来，形成完整的项目解决方案。学生在做项目的整个过程中可以掌握各种各样的知识点，这样不仅可以在一定程度上提高学生的学习兴趣，还能使学生在校学习的内容与企业的生产实际更加贴近，从而缩短学生学习与实际就业之间的差距，改善供需脱节。通过实践证明，项目式教学法达到了事半功倍的效果。
三、撰写新教材
在教材建设方面，课程组一直注重教材的建设，近年来先后出版教材、实验指导书和专著等10部，其中2007年天津大学出版社出版的《微机原理与接口技术》是国家级“十一五”规划教材，2006年国防工业出版社出版的《单片机原理与接口技术》一书获国防工业出版社优秀教材一等奖，为了配合《单片机》课程的改革，由何宏教授主编的基于Proteus单片机教材于2012年1月由清华大学出版社出版。
本文针对单片机课程教学中普遍存在的问题，提出以学生为中心，以单片机应用能力为核心，通过借助于Proteus对单片机课程进行教学改革，建立一种新的单片机教学理念：将单片机课上教学扩展到课外，实施基于项目式教学的教学理念。构建由网上教学资源、实验箱、软硬件仿真平台及在线仿真器组成的项目教学，对单片机教学内容、教学方法等进行改革与探索，撰写新教材。实践证明，Proteus在单片机课程中的应用对解决单片机课程教学枯燥无味的弊病起到非常重要的作用，同时对于激发学生的主动性和创造力，提升学生自身的动手能力及增强学生的整体素质也具有十分重要的意义。