２０１３年２月 黑龙江教育学院学报 Ｆｅｂ．２０１３ 第３２卷第２期 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ Ｖ０１．３２ Ｎｏ．２ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１—７８３６．２０１３．０２．０２２ 基于“卓越工程师教育培养 计划＂的 单片机课程实践教学的研究与探讨 曲贵波，乔爽，吴东艳，张鹏，张凌志 （黑龙江工程学院，哈尔滨１５００５０） 摘要：单片机课程实践性很强，加强单片机课程实践环节的教学对提高单片机课程的教学质量具有至关重要 的意义。针对传统的单片机课程中实践教学的分割教学、分割实践的弊端进行改革，对课程的实践环节进行合理安 排，加强单片机课程各教学环节的相互联系及连贯性。通过多实践环节同时进行，有助于学生理解课程内容的内在 联系，整体和部分之间联系，培养学生独立思考、分析和解决问题的能力，激发学生学习和实践的主动性，鼓励学生 培养独立创新的意识和能力，取得了较好的教学效果。 关键词：单片机；实践教学；Ｋｅｉｌ；Ｐｒｏｔｅｕｓ 中图分类号：Ｇ６４２．３ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００１—７８３６（２０１３）０２—００５５—０２ 单片机课程是测控、电子、电气、自动化等专业的一门重 环节的教学对提高单片机课程的教学质量具有至关重要的 要的专业课程，掌握单片机技术是对测控、电子、电气、自动 意义。 化等专业学生的一项基本要求。单片机技术对学习者的实 ２．１ 理论教学环节和实践教学环节相互渗透 践动手能力要求较高。针对传统的单片机课程中实践教学 单片机课程重应用的特点决定了本门课程在教学过程 的弊端进行改革，探索如何形成新颖的单片机实践教学模 中与其他课程的明显不同。最显著的不同之处就在于理论 式，对解决单片机课程的理论教学与实验教学脱节、实验教 教学环节和实践教学环节相互渗透、相互交叉。脱离理论基 学内容与应用脱节等问题，激发学生学习单片机课程的兴 础的实践是“空中楼阁”，脱离实践的理论是“纸上谈兵”。 趣，提高学生的动手和创新能力，培养适应社会需求的应用 型人才等具有重要的意义。 在单片机理论授课的时候主要围绕单片机硬件基础、单片机 指令系统、单片机片内功能单元（中断系统、计数器／定时器、 １ 单片机课程实践教学的现状 串行口）、单片机外围扩展（存储器扩展和接口扩展）、单片 国内目前各个高校的单片机实践教学还比较传统，在设 机外围设备接Ｉ＝Ｉ（显示器、打印机、键盘、ＡＤＣ、ＤＡＣ）、单片机 备上基本还处于使用现成的封闭式的实验箱，或者半封闭式 应用等六大部分内容来讲授。在以上六大部分内容的讲授 的仿真头加开发板的模式。这种实践模式不但需要配套的 过程之中，除了单片机硬件基础之外，其余的五大部分内容 仪器设备才能进行相关的实践，资金投入大，实验项目有限， 学生只靠单纯的听课是很难理解和掌握的。 还使学习者的思维受限于具体的硬件实践环境，禁锢了学习 为此，在单片机理论教学环节中有意识地根据具体内容 者的创造性思维，挫伤了学习者的学习兴趣。在实践环节的 来适当地引入一定的实践环节是很必要的。当然在理论教 设置上较少考虑理论教学环节和实践教学环节的相互依存、 学环节引人的实践环节主要是教师根据学生的理解情况，在 相互渗透的关系，存在“理论是理论，实践是实践”的做法， 课堂上现场设计的一些相应的演示，目的是加深学生对相关 人为地割裂了单片机课程中理论和实践的关系。 理论的理解，并没有重点关注学生自己动手能力的提高。 ２单片机课程实践教学的改革 针对不同教学内容的不同特点，在课堂上要引入不同的 实践演示环节。 单片机课程实践性很强，所以如何加强单片机课程实践 ２．１．１ Ｋｅｉｌ ＩｘＶｉｓｉｏｎ系统的应用 收稿日期：２０１２—１２—０２ 基金项目：黑龙江省高等教育教学改革项目（８３１６）；黑龙江工程学院教育教学改革工程项目（ＪＧ２０１１０３２） 作者简介：曲贵波（１９７２一），男，黑龙江哈尔滨人，副教授，从事信息获取及处理、嵌入式系统研究。 一５５— Ｋｅｉｌ Ｉ．ｔＶｉｓｉｏｎ系统是德国Ｋｅｉｌ Ｓｏｆｔｗａｒｅ公司出品的５ｌ系 ＰＣＢ图及电路仿真的能力。利用Ｋｅｉｌ Ｉ￣Ｖｉｓｉｏｎ系统和Ｐｒｏｔｅｕｓ 平台，学生课后可以自主地进行实验，进而形成新颖的实验 教学模式，成功地激发了学生对单片机课程的好奇心及求知 欲，对单片机的实验教学及提高学习者的实践动手能力具有 深远的意义。 列兼容单片机软件开发系统，在Ｋｅｉｌ￣Ｖｉｓｉｏｎ的集成开发环 境中，包含了编译器、汇编器、实时操作系统、项目管理器、调 试器等。在课堂上适当地引入Ｋｅｉｌ￣Ｖｉｓｉｏｎ系统对学生深入 掌握单片机指令系统、单片机中断系统、计数器／定时器、串 行口等部分的内容具有很大的帮助，能让学生直观地见到某 条指令执行的具体过程，及在某指令执行后对单片机相应资 源的影响。Ｋｅｉｌ Ｉ．ＬＶｉｓｉｏｎ系统还能使学生直观地了解单片机 中断系统、计数器／定时器、串行口等内部功能单元工作的具 体流程，而且也能使学生在学习的过程之中较好地掌握Ｋｅｉｌ ｔ￣Ｖｉｓｉｏｎ这个主流的单片机开发系统。 ２．１．２ Ｐｒｏｔｅｕｓ平台的应用 ２．３创新的实践 创新是一个民族进步的灵魂，单片机技术是创新面比较 集中地技术之一。除了在“延伸”的实验教学环节中，要求 学生根据具体的实验目的和要求先自行设计相应的实验方 案来体现创新之外，还在单片机课程的整个授课过程中也鼓 励学生坚持创新实践。结合学校的大学生创新基金及各种 行业竞赛，鼓励学生根据已掌握的知识进一步查阅相关资 料，开阔视野，积极地参与。 Ｐｒｏｔｅｕｓ是２０世纪９Ｏ年代初期由英国的Ｌａｂｃｅｎｔｅｒ Ｅｌｅｃ— ｔｒｏｎｉｃｓ公司推出的著名ＥＤＡ工具软件。Ｐｒｏｔｅｕｓ是目前世界 上最先进、最完整的单片机系统设计与仿真平台，可以实现 通过参与各种比赛，不但能夯实课程的基础，激励学生 学以致用，也能正确地引导学生自觉地涉猎相关的知识，形 成健全的知识体系，有助于学生理解学科、专业、课程之间的 内在联系，整体和部分之间的联系，让学生在掌握和理解单 门课程知识的同时，也掌握了系统工程的方法，为毕业后从 事相关的工作打下坚实的基础。 数字电路、模拟电路及微控制器系统与外设的混合电路系统 的电路仿真、软件仿真、系统协同仿真和ＰＣＢ设计等功能。 在讲解单片机外围设备接口（显示器、打印机、键盘、ＡＤＣ、 ＤＡＣ）内容时，适当地引入Ｐｒｏｔｅｕｓ平台，能很形象直观地展 示给学生单片机应用系统中前向通道、后向通道和人机通道 等部分的实际工作原理和工作过程，对学生对这部分相关知 识的掌握帮助很大。 另外，在课堂上讲授单片机应用部分内容的时候可以利 用Ｋｅｉｌ ｉｘＶｉｓｉｏｎ系统强大的集成开发环境和Ｐｒｏｔｅｕｓ平台优 ３结语 通过对单片机课程实践教学环节的改革，摆脱了按原有 的机械还原论方式安排单片机课程的实践教学环节，按照循 序渐进，认识论螺旋式上升的原则对课程的实践环节进行合 理安排，加强单片机课程各教学环节的相互联系及连贯性， 而不是分割教学、分割实践。通过多实践环节同时进行，有 助于学生理解课程内容的内在联系，整体和部分之间联系， 异的系统仿真能力，将二者设置成“联调”模式。从单片机 应用系统的需求分析、功能模块划分、软硬件功能界定、关键 技术点的突破、元器件选择，一直到系统的实现，让学生在课 堂上有一种亲临设计现场的感觉。 培养了学生独立思考、分析和解决问题的能力，激发了学生 学习和实践的主动性，鼓励学生培养独立创新的意识和能 力，取得了较好的教学效果。 参考文献： ２．２“延伸”的实验教学 单片机课程中的实验教学环节十分重要。在单片机课 程中的实验教学的“延伸”主要是两个方向的“延伸”，即课 前的“延伸”和课后的“延伸”。 课前“延伸”要求学生先根据具体的实验目的和要求先 ［１］吴耀春，秦保军．《单片机原理及应用》课程教学改革实 践与探索［Ｊ］．安阳工学院学报，２０１０，９（２）：１２６—１２８． ［２］屠志恋．单片机教学改革的研究与实践［Ｊ］．教学研究， ２０１１，（３）：５５—５６． 自行设计相应的实验方案，然后根据具体的方案使用Ｋｅｉｌ ｉｘＶｉｓｉｏｎ系统和Ｐｒｏｔｅｕｓ平台来完成仿真设计，并对仿真的过 程及结果进行验证。只有经过课前仿真验证通过后的实验 才能进入实验室在自制的实验板上进行实际实验。课后“延 伸”鼓励学生就实验中发现的问题、课堂中存在的迷惑以及 同学之间相互争论的问题进行课后仿真验证。 ［３］徐迎曦，梁云朋．单片机教学新思路与实践模式探索 ［Ｊ］．中国电力教育，２０ｔ１，（１９）：１２７—１２８． ［４］张叶．单片机开放性实验在教学中的应用实践［Ｊ］．高等 建筑教育，２０１１，２０（２）：１３４—１３６． ［５］刘凤，刘志华．单片机课程实践教学新方法研究［Ｊ］．中 经过前续课堂教学的渗透及“延伸”后的实验教学，使 单纯的单片机实验变成综合训练，不但能使学生完成单片机 实验所要求的基本训练，还能使学生能很好地掌握相关流行 的编译器和仿真平台，有效地训练学生绘制电路原理图、 国现代教育装备，２０１１，（１１）：１１７—１１９． 一５６一