钟署云 吴细花 长沙职业技术学院 410217
【文章摘要】
本文针对学校教学条件有限,不能提供足够的单片机实验硬件设备及场地,理论教学过程中缺乏直观对象的载体以及过多空洞抽象的理论知识等问题,利用Proteus 能对单片机及其外围电路进行仿真的强大功能,将Proteus 仿真软件引入到课堂教学中,作为单片机实验的手段,更好的降低学习本课程的难度。
【关键词】
Proteus ;单片机;仿真;实验教学
0 引言
近年来,随着单片机制造技术的飞速发展及其开发条件的普及,用一小片体积很小的单片机替代复杂而庞大的数字电路和模拟电路也成为电子产品开发的趋势。目前,单片机开发的产品广泛应用在家电、通信、工商业、航空和军事方面。因此,单片机是职业学校机电专业必修的一门重要课程,学好单片机能帮助电子类专业的学生实现更好、更优的就业。然而,单片机的学习并非像传统电子线路那样直观,它是软/ 硬件结合的技术。而学校条件有限,不能提供足够的单片机实验硬件设备及场地,学生学了不能实践,无法实践,这就大大增加了单片机学习的抽象感,降低了学生学习的兴趣及积极性,不利于本课程教学的开展。而Labcenter 公司推出的Proteus 单片机仿真软件几乎不做任何硬件投资,也能获得一个非常真实的实验环境,学习者不仅可以自己设计电路,还可以将自己设计的程序载入仿真系统,体验成功的喜悦。因此,将Proteus 仿真软件引入到课堂教学中,作为单片机实验的手段,不但能加强教学的形象直观性,减低学生的学习难度,同时也达到节约教学成本的目的。
1 Proteus 仿真软件的优点
Proteus 是英国Labcenter Electronics公司开发的EDA 工具软件,主要由原理布图的方法绘制电路并进行仿真的ISIS和PCB 自动布线或人工布线电路仿真的ARES 两个程序组成。其运行于Windows操作系统上,可以动态实时仿真、分析各种模拟器件和集成器件。针对微处理器及其外围电路,可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程,并实现软件代码级的调试。使用Proteus 仿真软件进行虚拟单片机实验,有着明显的优势:
1)Proteus 支持单片机及其常用外围电路的仿真,同时支持数字电路仿真、模拟电路仿真,还带有各种虚拟仪器等。用户可采用诸如总线驱动器74LS373、锁存器74LS164、数码管、LCD 图形模块、键盘、蜂鸣器、实时时钟DS1302 等动态外设模型对设计进行仿真,能直观的看到运行后的输入输出效果。
2)Proteus 提供调试功能。Proteus 自身只带汇编编译器,不支持C 语言,但可以与Keil 集成开发环境连接,将汇编语言和C 语言编写的程序编译好后,进行软、硬件结合的系统仿真,像使用仿真器一样调试程序。Proteus 系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能。
3)Proteus 支持主流单片机的仿真。其支持的单片机类型很多,由51 系列、AVR 系列、PIC 系列以及各种外围芯片。相比普通实验板只能支持51 系列或一小部分芯片,仿真更能帮助学习者掌握更多的知识。
4)硬件投入少,内容全面,与实际硬件电路接近,能锻炼学生解决实际工程问题的能力。将Proteus 引入课堂教学只需要一台多媒体电脑就能将实验内容直观展现出来,且对学生可根据不同功能要求设计相应电路,这就极大地克服单片机实验箱在教学中模块固定化的劣势,也培养学了生生应用硬件知识、借助计算机手段来解决实际问题的综合能力和素质,培养了学生的应用能力和创新精神。
2 Proteus 仿真软件在单片机教学中的应用
Proteus 软件界面友好,功能强大,直观性好,在教学中引入Proteus 仿真软件,能弥补单片机理论教学的不足,使学生增强动手能力,培养学习兴趣,消除对本课》 转048 页
化教育提供了良好条件,为提高聋生自主学习提供了有利的环境。课堂上要求学生敢想、敢问、敢做,多动脑筋去思考,多动手操作,做学习的主人。例如:在学生熟练掌握Word 编辑排版后,布置课堂任务:根据提供的素材来制作数码产品宣传片的电子版报,自行编排版面,插图可用自选图形或者自己画简笔画。学生积极性高、课程气氛活跃,有学生知道插入图片和艺术字的方法,有学生知道版面美工,有学生知道排版等等。文字的、图片的位置在哪里比较合适,一次次比较,反复去改变位置、大小,作品完成得漂亮、美观。作品完成好后通过进行作品欣赏,作品对比,提高了编辑排版能力。
2.3 注重实践,养成自主学习的习惯
教师要经常设计问题让学生来思考,引导学生提出问题,力求找到解决问题的方法,逐步养成自主学习的良好习惯。
2.4 常练基本功,掌握熟练的专业技能键盘指法和五笔输入法是《计算机应用基础》课程基本技能,在每堂课安排几分钟利用打字软件进行中文、英文录入练习,要持之以恒地在实践中强化训练,达到熟能生巧。每个学期安排中文、英文录入竞赛,力求在每个学期都有进步。争取在毕业时能够达到社会岗位要求的打字水平。
3 特殊的教学设计
3.1 分类教学
在备课的备学生环节,要考虑聋生的实际情况,并根据聋生目前所掌握的计算机水平分成高中低三类,明确各类学生的教学内容和教学目标,确定组织教学的模式。高等层次的同学基础好、起点高、领悟能力强,在教学进度安排上可以快些,其他的时间可以拓宽课程知识的深度,加深知识难度和加大知识的广度,丰富学生的计算机操作技能,充分发挥学习潜力。中等层次学生具备有初步计算机操作技能、但操作还不熟练、没成系统,制订的教学内容不适宜增加知识的广度,从知识技能的深度上入手,加强基本功训练,增加操作技巧和综合技能的训练。偏下层次的学生基础较差、甚至以前很少接触计算机,制订的教学内容重点学习计算机基本操作、要求掌握计算机基本技能。例如:在设计Windows 操作系统章节的教学内容,跳过鼠标、键盘、窗口等基本操作,重点学习Windows 系统设置、附件应用等,这样能更好激发学生的学习兴趣,又能帮助解决日常操作电脑过程中遇到小问题。
3.2 小老师辅助教学
授课时先讲解基础理论知识,选出班上接受能力最强、最优秀的学生作为班上的小老
3.3 一帮一教学
按聋生的知识层次分组,建立一帮一的学习小组。知识层次较好的学生辅导知识层次较差的学生,通过已经学会的学生帮助尚未弄懂的学生,最终达到都能掌握知识的目的,并且由那些最后才弄懂的学生展示其作品,既分享了他们成功的喜悦,也肯定了那些辅导他们的学生的努力,融洽了课堂教学气氛,激发了学习兴趣。
3.4 加强课堂练习
教师精讲知识点重点部分,演示重点操作步骤,让学生模仿着课本实例来操作一遍,加深对理论知识的理解,初步体会到操作成功的快乐,增强学生自主学习的动力,并能在实践中掌握操作方法、操作技能。每堂课布置与教学进度一致的练习项目,课堂练习项目根据聋生个人能力水平区别对待,但是前提条件是要独立完成。耐心辅导有困难的学生,适当补充相关的基础知识;鼓励能力强的学生完成进阶案例,以巩固操作,逐步养成自主学习的良好习惯。
4 灵活的教学方法
4.1 任务驱动法
“任务驱动”教学法具有“以任务为主线、教师为主导、学生为主体”的基本特征。任务要新颖,能贴近学生生活,创设与当前学习主题相关的、和学生生活、日常学习相联系的学习情景,使学习贴近生活,更加直观和形象。任务要有层次,能关注全体学生。任务要整体规划,能体现实用价值,要有明确的学习目标和总体框架,将一章或几章的教学内容设计为一个综合性的、有实用意义的“大任务”,每节课的学习内容则蕴含了大任务中的某一个小任务,前后知识的学习就结合得更加紧密,同时也能让学生在课堂有限的上机时间内完成较复杂的作品,从而获得较大的成就感。
《计算机应用基础》课程可以分为以下几个大的任务来进行教学——任务1Windows 模块:熟练Windows 基本操作,学会管理文件、磁盘,使用控制面板设置个性化操作环境,使用附件为学习提供方便。任务2 Word 模块:利用Word 软件设计编排,设计编排主题为“新学期新收获”的电子版报(文档编辑排版,图文混排);设计编排“计算机专业月刊”的电子版报(文档编辑排版,表格制作与计算,图文混排,生成目录的高级编辑技巧)。任务3Excel 模块:利用Excel 软件建立工作簿,制作学生通讯录工作表(快速输入数据,单元格、文字格式化);制作学生成绩工作表(工作表基本操作,利用公式函数进行数据计算,图表建立,数据排序、分类汇总等进行数据管理分析,打印输出)。任务4PowerPointWindows 模块:利用PowerPoint软件制作学校宣传片;制作贺卡。操作内容包括:幻灯片基础操作(文字内容的确定),通过多媒体素材合理取舍来美化幻灯片,设置幻灯片动画效果,设置幻灯片放映方式。
4.2 演示讲解法
演示讲解法是聋生最直接、常用的教学方法。聋生接收能力较强,将所学的知识通过观察,消化,理解演变成自己的,从而达到再创作能力。在教学中采取边示范边讲解的方法,通过一个个实例把学生应学的技巧、方法融合进去。
4.3 设疑导入法
部分聋生思考问题简单,学习方法欠灵活,在理论教学中采取设障碍、提问题的方式来启发引导学生进行深入的研究思考、议论,寻找答案,既活跃了课堂气氛,又加深了学生的印象,最后作总结性讲解。既拓宽了学生的思路又保证了教学质量。在教学Excel 函数计算数据时,演示函数应用时故意输入错误函数格式,显示错误提示,让学生找错误所在。要学生检查函数的格式是否正确,并弄清楚函数中各参数的中文含义和用法。
4.4 归类法
由于聋生形象思维能力比较强,采取形象的分门别类的方法。在Excel 图表教学中,将所制作的图表分成不同的类型平面、三维,复杂、简单,向学生展示不同的图表效果,讲授不同的制作及处理技巧,学起来清楚明了,能很快掌握。
4.5 分析总结
掌握计算机的知识和技能需要一个过程,需要有锲而不舍的精神。由简入繁,由浅入深,层层递进。组织学生对预习阶段所得到的认识进行分析和总结,掌握操作的特点和步骤,总结操作技巧。师生一起分析、总结,加深学生的印象,使学生的认识得到强化和升华。在利用Excel 软件制作学生成绩工作表教学,确定如何计算总分、平均分、成绩等级、排名、各科成绩优秀率、不合格人数?分别用到哪些函数来完成相应的计算?根据计算结果判断函数的参数使用是否正确?学生们能够积极参与,思维非常活跃,课堂气氛热烈,对函数的格式、功能的应用进一步巩固。
4.6 小组学习,合作学习
以3-4 个学生为小组组成学习小组,通过学习小组的合作学习来完成相同的学习任务,有效地提高学生的集体合作能力、相处能力,培养学生的团队协作精神,极大促进按时完成学习任务。学生之间的合作学习,可以相互交流、提高,师生之间的共同探究,及时解决问题,获取新知识,受到新启发。各展所长、相互促进、相互吸取有用信息的学习方式。在利用PowerPoint 软件制作学校宣传片教学中,要求学生分组完成操作。根据学生特长自由组合来完成任务:有学生文字录入速度快就可以输入宣传片文字内容,有学生会灵活使用搜索引擎搜索、下载宣传片素材就可以上网下载多媒体素材,有学生可以美化幻灯片、设置幻灯片动画效果、设置幻灯片放映方式。
信息技术的飞速发展为聋生展现了一个广阔的信息空间,更加方便他们更多了解社会,能够融入健全人的生活圈,以便更好地适应社会。通过对这群特殊学生的教学经历,也让老师们在健全学生的教学中受益非浅。聋生高职教育作为我院的特色专业虽然面临困难,但前途光明,坚定信心,大力深化高职聋生教育教学改革,开创高职聋生教学的新局面。让聋生真正做到残而不废,学会一技之长,成为对社会有用的人才,更好地面对生活、幸福生活。
【参考文献】
[1] 张琳.大学计算机基础课程教学模式探讨.教育与教学研究.2009 年第13 期.
[2] 洪小平.高职计算机专业基础课程案例驱动教学模式设计—以《计算机导论》课程为例.《出国与就业( 就业版)》,2011 年12 期.
[3] 秦文明.计算机专业教学模式的价值探索.《价值工程》.2012 年18期.