高 林

（湖北民族學(xué)院 信息工程學(xué)院，湖北 恩施 445000）

隨著我國改革深入和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，涌現(xiàn)了一批以信息技術(shù)、新能源、新材料等為代表的新興產(chǎn)業(yè)。戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)是以重大技術(shù)突破和重大發(fā)展需求為基礎(chǔ)，對經(jīng)濟社會全局和長遠發(fā)展具有重大引領(lǐng)帶動作用[1]。在此背景下，湖北省教育廳在全省普通高等學(xué)校范圍內(nèi)啟動實施戰(zhàn)略性新興(支柱)產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)計劃[2]。而所謂新人才培養(yǎng)模式，就是以“校企合作”的形式培養(yǎng)戰(zhàn)略性、支柱性產(chǎn)業(yè)所需要的應(yīng)用型、復(fù)合型、技能型人才。學(xué)院電氣和電子專業(yè)根據(jù)這種情況，提出“3+1”培養(yǎng)模式，即“前3年在學(xué)校學(xué)習(xí)，后1年在企業(yè)培訓(xùn)”，為此學(xué)院還與相關(guān)企業(yè)簽訂了人才培養(yǎng)協(xié)議。在這種人才培養(yǎng)模式下，必然存在課程“學(xué)時被壓縮、時間更集中、更強調(diào)實踐性環(huán)節(jié)”等現(xiàn)實情況，其中，微機原理和單片機原理課程所受影響尤為典型。

微機原理和單片機原理分別作為兩門比較傳統(tǒng)的課程在電類專業(yè)中廣泛開設(shè)[3]。原本是分兩個學(xué)期進行，微機原理是先導(dǎo)課程，單片機原理是后續(xù)課程。而在新的人才培養(yǎng)模式下，已經(jīng)改為同一學(xué)期開設(shè)。這兩門課程的內(nèi)容既相關(guān)又有明顯的區(qū)別，尤其是在使用的芯片、編程的方式及實驗過程等方面非常類似[4]，因而，在一個學(xué)期開設(shè)，既要避免內(nèi)容重復(fù)，又要互相比較和促進。下面將從教學(xué)過程和教學(xué)手段兩個方面對如何在同一學(xué)期很好地完成這兩門課程的教學(xué)進行探討，以適應(yīng)當(dāng)前戰(zhàn)略性新興(支柱)產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)目標。

1 教學(xué)過程

隨著新人才培養(yǎng)模式的建立，電氣和電子專業(yè)微機原理課程由48+8（理論+實驗）學(xué)時變成40+16學(xué)時，單片機原理課程由28+20學(xué)時變成20+20學(xué)時，由分兩個學(xué)期開設(shè)變?yōu)橐粋€學(xué)期內(nèi)完成。這樣，在課程學(xué)時適當(dāng)減少的同時，又加強了實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，以提高學(xué)生的實踐動手能力。這兩門課程無論是理論課還是實驗課，在內(nèi)容上有很多相似之處，那么在教學(xué)過程的安排上就要考慮這種相似性，以便教學(xué)時互相對照，因而采用“比較教學(xué)法”能夠提升教學(xué)效果。

“比較教學(xué)法”是指在一定條件下，將教學(xué)活動中的兩個或兩個以上的認識對象，按照某種標準進行對照比較，以確認認識對象屬性的同異、地位的主次、作用的大小、性能的優(yōu)劣、關(guān)聯(lián)的模式或問題的難易，以達到辨識、了解和把握對象本質(zhì)特性的一種方法[5]。在兩門課程教學(xué)過程中采用這種方法能夠強化基礎(chǔ)理論的講解、減少內(nèi)容的重復(fù)、使新舊內(nèi)容前后貫通并提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，下面從理論課程和實驗內(nèi)容兩個方面進行比較。

1.1 理論課程

新人才培養(yǎng)模式下，微機原理理論課為40學(xué)時，單片機原理為20學(xué)時，因而前者更偏向原理講解，而后者偏向?qū)嶋H應(yīng)用。兩門課程的理論課安排如表1所示。

表1 微機原理與單片機原理理論課程安排

理論課安排從1-10周，首先分別介紹8086和51單片機的硬件結(jié)構(gòu)，這是兩門課的硬件基礎(chǔ)。接下來講解編程語言，微機原理課程詳細講解匯編語言，而51單片機由于前面開設(shè)過C語言課程，故而只須簡要介紹，占用學(xué)時較少。在接口技術(shù)部分，8086本身只是微處理器，因而其外圍電路部分幾乎全部需要擴展，包括存儲器、簡單I/O接口、并口、串口、中斷控制器、定時器/計數(shù)器、A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器等，而且外圍各種擴展芯片的工作原理也需要詳細講解。而對于51單片機來說，本身就是一個單芯片微機，內(nèi)部包括存儲器、串口、中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器等，而外圍只需要根據(jù)實際擴展并口、A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器等，而且只講應(yīng)用，不講原理，例如第6周理論課，微機原理已經(jīng)講了可編程并口芯片8255A工作原理和8086與8255A的連接，那么在單片機課上就只須說明如何通過51單片機擴展8255A接口芯片就行。

1.2 實驗內(nèi)容

微機原理實驗為16學(xué)時，單片機實驗為20學(xué)時，在工程實際中后者用的更多，因而前者主要開設(shè)基礎(chǔ)驗證性實驗，后者則在基礎(chǔ)實驗后，還要開設(shè)綜合性、設(shè)計性實驗。兩門課程的實驗內(nèi)容安排如表2所示。

表2 微機原理與單片機原理實驗內(nèi)容安排

由于微機原理課程之前沒學(xué)過匯編語言，因而需要通過兩個軟件實驗讓學(xué)生熟悉匯編語言編程特點，單片機則不需要開設(shè)C語言軟件實驗。在硬件接口實驗方面，微機原理需要完成并口、串口、中斷控制、定時/計數(shù)器、D/A轉(zhuǎn)換和A/D轉(zhuǎn)換等接口擴展實驗，而單片機則除了完成自身并口、定時/計數(shù)器、外部中斷、串口實驗外，還有簡單I/O口擴展、8255擴展并口、D/A轉(zhuǎn)換器和A/D轉(zhuǎn)換器等實驗。而且關(guān)于并口、串口、中斷控制、定時/計數(shù)器、D/A轉(zhuǎn)換和A/D轉(zhuǎn)換的六個實驗，在兩門實驗課上還能夠互相對比，讓學(xué)生找出其中的異同。最后，單片機原理還要安排一個綜合性、設(shè)計性實驗，先由教師出題，將前面若干個基礎(chǔ)實驗進行綜合并加上一些應(yīng)用設(shè)計，然后讓學(xué)生選題，最后完成一個具有特定功能的單片機系統(tǒng)。

2 教學(xué)手段

圖1 Proteus軟件在微機原理與單片機原理課程中應(yīng)用總體框圖

除了“比較教學(xué)法”以外，采用其他先進教學(xué)手段和教學(xué)方法是也提高教學(xué)質(zhì)量的重要手段[6]。因而，在兩門課程的教學(xué)中引入Proteus虛擬仿真軟件，能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和綜合開發(fā)能力[7]。Proteus軟件可以對51單片機、8086CPU及相關(guān)接口芯片提供支持，還提供了示波器、信號發(fā)生器等虛擬儀表，是一個全開放性的仿真實驗平臺，相當(dāng)于一個設(shè)備齊全的綜合性實驗室[8]。Proteus軟件在微機原理與單片機原理課程中應(yīng)用的總體框圖如圖1所示。

Proteus軟件應(yīng)用于微機原理，是以8086CPU為中心；應(yīng)用于單片機原理，則以51單片機為中心。其外圍電路主要分成4個部分，分別是：

1）顯示輸出，包括發(fā)光二極管、數(shù)碼管、16*16點陣和液晶顯示等電路。

2）按鍵輸入，包括獨立式鍵盤和行列式鍵盤。

3）共用I/O接口，包括并口擴展芯片8255、簡單I/O口、D/A轉(zhuǎn)換器和A/D轉(zhuǎn)換器等。

4）8086擴展，包括存儲器、串口擴展芯片 8251、定時器/計數(shù)器8253和中斷控制器8259等。這部分電路51單片機不需要，因為其內(nèi)部已經(jīng)包含相應(yīng)功能。

在兩門課程教學(xué)中，當(dāng)講到接口電路實例時，首先用Proteus軟件完成硬件電路，然后用EMU8086軟件（微機原理）編程[9]或者用Keil C軟件（單片機原理）編程[10]，最后將程序文件裝載到Proteus電路中進行仿真并查看結(jié)果。這樣教學(xué)能使實例形象化，而且將運行過程也形象化，只需要有計算機和相關(guān)的軟件就可以[11]，不需要實驗箱，成本低廉，使用簡便。

3 結(jié)語

在戰(zhàn)略性新興(支柱)產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)模式下，雖然將微機原理與單片機原理課程合并到一個學(xué)期開設(shè)，但是在兩門課程的理論和實驗教學(xué)中引入“比較教學(xué)法”后，還輔以Proteus虛擬仿真軟件這種先進的教學(xué)手段，就能夠幫助教師強化對微機系統(tǒng)基本工作原理的講解，減少內(nèi)容的重復(fù)，通過對比來介紹兩門課程中各種接口電路的連接方式，以提升教學(xué)效果，而且通過Proteus仿真，能使電路實例的分析和運行形象化，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)他們的實踐動手能力和創(chuàng)新思維。

［1］胡健,孫金花.理工科高校戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)設(shè)想及對策研究[J].科學(xué)咨詢：科技·管理，2013(7)：58-59.

［2］鐘儒剛,俞佳君.戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)計劃人才培養(yǎng)的幾點思考[J].咸寧學(xué)院學(xué)報,2011,31(8)：1-2.

［3］蔡述庭,劉銀萍,謝云,等.微機原理及單片機技術(shù)課程教學(xué)改革研究[J].實驗科學(xué)與技術(shù),2011,9(5)：70-72.

［4］趙晚昭,周柳娜,趙晚春,等.微機原理及單片機課程改革淺談[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),2012(7)：74-76.

［5］萬智萍,何碧霞,王鳳.比較教學(xué)法在重點課程建設(shè)上的新模式：以微機原理及應(yīng)用課程為例[J].內(nèi)蒙古民族大學(xué)學(xué)報,2011,17(3)：181-182.

［6］謝國強.基于Proteus的《單片機接口技術(shù)》仿真教學(xué)應(yīng)用[J].軟件導(dǎo)刊,2013,12(5)：105-106.

［7］陳越,顧暉,梁惺彥.Proteus虛擬仿真在微機原理教學(xué)中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)應(yīng)用,2012,38(1)：106-108.

［8］張潔,梁惺彥,陳越.Proteus仿真軟件在微機原理教學(xué)中的應(yīng)用[J].福建電腦,2011(10)：202-203.

［9］李現(xiàn)國,張艷.Proteus仿真在微機原理及接口技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用[J].實驗技術(shù)與管理,2010,27(12)：125-127.

［10］趙月靜,陳繼榮,張永弟.單片機原理及應(yīng)用課程創(chuàng)新實踐教學(xué)改革[J].實驗技術(shù)與管理,2013,30(1)：176-179.

［11］陳令榮.仿真軟件在單片機教學(xué)中的應(yīng)用[J].計算機光盤軟件與應(yīng)用,2013(3)：247-248.