基于Proteus 軟件的教學(xué)方法研究和實(shí)踐

孟憲偉

(雞西大學(xué) 電氣與信息工程系，黑龍江 雞西 158100)

基于Proteus 軟件的教學(xué)方法研究和實(shí)踐

孟憲偉

(雞西大學(xué) 電氣與信息工程系，黑龍江 雞西 158100)

通過分析單片機(jī)教學(xué)中存在的問題，提出了運(yùn)用Proteus仿真軟件進(jìn)行仿真教學(xué)的觀點(diǎn)，并根據(jù)高校教學(xué)過程中出現(xiàn)的問題，提出了教學(xué)改革策略。

Proteus軟件 ；單片機(jī)；仿真教學(xué)；教學(xué)方法

單片機(jī)技術(shù)是現(xiàn)代電子工程領(lǐng)域一門迅速發(fā)展的技術(shù)，應(yīng)用于各種嵌入式系統(tǒng)中，單片機(jī)的理論知識很抽象，難于理解，因此在教學(xué)中采用單片機(jī)仿真軟件——Proteus來彌補(bǔ)單片機(jī)教學(xué)中的不足。本文通過對Proteus軟件的教學(xué)仿真過程，找出教學(xué)中存在的問題，并提出合理的教學(xué)建議。

一 單片機(jī)教學(xué)中存在的問題

1.基礎(chǔ)理論枯燥，學(xué)習(xí)主動(dòng)性差。

經(jīng)調(diào)查研究，現(xiàn)在?？浦袑W(xué)習(xí)單片機(jī)的學(xué)生中，有一部分是文科生，對硬件電路知識不懂或不感興趣，理科學(xué)生也只是懂得一些基本電路知識，而單片機(jī)又是一門實(shí)踐性強(qiáng)、非常抽象的課程，也是比較枯燥的，從最基本的理論知識學(xué)起，涉及的理論廣、內(nèi)容多，而課堂教學(xué)中又缺乏演示，上課的效果不理想，所以學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中主動(dòng)性非常差。

2.理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)脫節(jié)。

傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)是分開進(jìn)行的，學(xué)生只能是機(jī)械的去記憶，而傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)需要的硬件設(shè)備價(jià)格高，且專業(yè)性強(qiáng)，有一定的危險(xiǎn)性，必須由專業(yè)教師現(xiàn)場指導(dǎo)，而教師的學(xué)時(shí)又受限制，所以學(xué)生的實(shí)驗(yàn)課效果不佳，造成理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)脫節(jié)。

二 單片機(jī)教學(xué)的改進(jìn)策略

1. 教學(xué)內(nèi)容的改進(jìn)。

講授單片機(jī)課程必須合理運(yùn)用教學(xué)方法，改革教學(xué)內(nèi)容，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，改變學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度，由被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)。根據(jù)學(xué)生的接收程度，有針對性地選擇教學(xué)內(nèi)容，更好地完成教學(xué)計(jì)劃，因此在教學(xué)中引入Proteus仿真系統(tǒng)。

Proteus軟件是英國Labcenter electronics公司的EDA工具軟件，該軟件可以對很多單片機(jī)和電子技術(shù)電路設(shè)計(jì)進(jìn)行系統(tǒng)仿真。電路仿真是互動(dòng)的，針對微處理器的應(yīng)用，還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，并實(shí)現(xiàn)軟件源碼級的實(shí)時(shí)調(diào)試。Proteus軟件從原理圖、布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，在電子設(shè)計(jì)中引入Proteus仿真軟件，可以建立直觀的仿真思想，它具有硬件投入少、可自行調(diào)試電路、實(shí)驗(yàn)過程中損耗小、與工程實(shí)踐最為接近的特點(diǎn)。在教學(xué)實(shí)踐中，可調(diào)試單片機(jī)程序，可仿真單片機(jī)外圍的工作，豐富了學(xué)生實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了教學(xué)效果，彌補(bǔ)了理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的脫節(jié)。

2. 教學(xué)方法的改進(jìn)。

在理論教學(xué)中要以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，教材為輔，鍛煉學(xué)生獨(dú)立分析問題、解決問題的能力，建立提高能力為主的教學(xué)模式。

(1)一體化教學(xué)方法。

教學(xué)過程中將理論和實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行緊密結(jié)合，實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容要突破依賴于專門的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，充分應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，讓學(xué)生在課內(nèi)、課外進(jìn)行電路的設(shè)計(jì)、仿真和驗(yàn)證，然后進(jìn)行PCB的設(shè)計(jì)與制作。由于硬件電路知識抽象，學(xué)生難懂，教師講得吃力，卻收不到應(yīng)有的效果，所以要及時(shí)進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)，科學(xué)地確定教學(xué)目標(biāo)，做好課程整體設(shè)計(jì)，確定本課程的學(xué)習(xí)情境，以行動(dòng)為導(dǎo)向，以項(xiàng)目為載體，以任務(wù)為驅(qū)動(dòng)，學(xué)做結(jié)合。具體實(shí)施過程：項(xiàng)目的選取(來自企業(yè))——確定設(shè)計(jì)方案——原理圖設(shè)計(jì)——PCB板制作——焊接——調(diào)試——形成產(chǎn)品。此過程從項(xiàng)目的選取到產(chǎn)品的形成，是體現(xiàn)一體化教學(xué)的思路，使學(xué)生及時(shí)消化、鞏固理論知識。

(2)模塊化教學(xué)方法。

模塊式教學(xué)法是按照教學(xué)過程的基本環(huán)節(jié)，把教學(xué)內(nèi)容按教學(xué)目標(biāo)合理劃分的教學(xué)方法。各模塊之間即是相互獨(dú)立，又是相互交叉的。Proteus軟件的應(yīng)用我們采取從基礎(chǔ)知識入門和綜合應(yīng)用兩個(gè)模塊著手。

在基礎(chǔ)入門中先介紹用Proteus畫電路原理圖和進(jìn)行電子測量的基本方法，然后在數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)用Proteus的動(dòng)畫演示功能，可以通過紅色(高電平)和藍(lán)色(低電平)小方塊顯示每個(gè)器件引腳上電平的實(shí)時(shí)變化規(guī)律，這樣就能很好地幫助學(xué)生理解和掌握電路的功能。在模擬電路實(shí)驗(yàn)中，借助Proteus強(qiáng)大的模擬仿真功能，在教學(xué)中可以很方便地給學(xué)生一邊演示、一邊講解各種電路的特性和工作原理。

在綜合應(yīng)用模塊中，通過基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生對類微處理器的功能仿真和外圍器件的調(diào)試已經(jīng)具備了運(yùn)用能力，然后教學(xué)生用Proteus軟件進(jìn)行C語言程序調(diào)試的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以自己繪制電路原理圖，自己編制程序，在仿真軟件里進(jìn)行調(diào)試，然后安裝到目標(biāo)實(shí)驗(yàn)板，觀察運(yùn)行結(jié)果。還可以做很多設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)，對提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，具有非常實(shí)用的意義。

(3)真演示教學(xué)方法。

單片機(jī)課堂教學(xué)的時(shí)候，教師可以采用現(xiàn)場演示的方法，給學(xué)生以更形象生動(dòng)地闡述說明。比如：可根據(jù)題目將班里的學(xué)生分組，每個(gè)組準(zhǔn)備一道例題，并現(xiàn)場用Proteus 演示講解，教師可根據(jù)每個(gè)組的課堂表現(xiàn)計(jì)入平時(shí)成績。還可配合提問的方式與學(xué)生互動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生自己去分析某條匯編指令的功能。這種教學(xué)方法是以知識點(diǎn)為依據(jù)，以學(xué)生實(shí)際接受能力為前提，設(shè)計(jì)出合理的任務(wù)。

(4)任務(wù)驅(qū)動(dòng)型實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。

在實(shí)驗(yàn)授課中我們可以采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)型教學(xué)方法，它是以知識點(diǎn)為依據(jù)，以學(xué)生知識背景和接受能力為前提，設(shè)計(jì)出合理的任務(wù)。教師通過提出設(shè)計(jì)任務(wù)，讓學(xué)生對任務(wù)進(jìn)行分析，掌握所涉及的知識，在教師的指導(dǎo)下繪制仿真電路原理圖、程序設(shè)計(jì)，運(yùn)行Proteus模擬軟件。這種教學(xué)方法主要教會學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)，通過自評和互評，以及指導(dǎo)教師進(jìn)行及時(shí)點(diǎn)評和理論指導(dǎo)，通過這個(gè)過程，學(xué)生在討論中學(xué)習(xí)，在討論中提高。

三 結(jié)語

在Proteus軟件的教學(xué)中，理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)完全整合在一起，理論教學(xué)內(nèi)容要例舉實(shí)際應(yīng)用，實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容要突破依賴于專門的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，讓學(xué)生在“學(xué)中做，做中學(xué)”， 采用教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體的教學(xué)理念，根據(jù)學(xué)生在不同階段的學(xué)習(xí)需求，實(shí)時(shí)地調(diào)整教學(xué)方法，在節(jié)省成本的同時(shí)，極大地培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有效地提高了學(xué)生的單片機(jī)技術(shù)實(shí)踐能力。

[1]王史春.基于PROTEUS在硬件電路一體化教學(xué)中研究與實(shí)踐[J].中國科技教育，2011.

[2]周靈彬，任開杰．基于PROTEUS的電路與PCB設(shè)計(jì)[M].北京:電子工業(yè)出版社，2010．

[3]張文濤．PROTEUS仿真軟件應(yīng)用[M].北京:華中科技大學(xué)出版社，2010.

[4]李云勝. Proteus在電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].信息化研究， 2010(4)．

ClassNo.:G642DocumentMark：A

(責(zé)任編輯：鄭英玲)

DiscussionofTeachingMethodsReformBasedonProteusSoftware

Meng Xianwei

This article analyses the problems of chip microcomputer teaching , and proposes to carry out the simulation teaching with the Proteus software.Some strategies to reform the teaching are also put forward in the paper.

Proteus software; chip microcomputer; simulation teaching; teaching method

孟憲偉，碩士，實(shí)驗(yàn)師，雞西大學(xué)電氣與信息工程系。

1672-6758(2012)07-0014-2

G642

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