基于虛擬實(shí)驗(yàn)室的《單片機(jī)原理與應(yīng)用》實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革研究

朱韶平

（湖南財(cái)政經(jīng)濟(jì)學(xué)院 信息管理系，湖南 長(zhǎng)沙 410205）

1 引言

《單片機(jī)原理與應(yīng)用》課程是高等院校計(jì)算機(jī)、電子信息、自動(dòng)化等工科專業(yè)的一門重要專業(yè)課程，同時(shí)也是一門應(yīng)用和實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)主干課程.《單片機(jī)原理與應(yīng)用》課程的實(shí)踐教學(xué)是理論教學(xué)的延續(xù)、拓展和深化，是理論與實(shí)踐、知識(shí)與能力的融合，是培養(yǎng)與提高學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，為今后工作奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)的重要途徑[1].基于虛擬實(shí)驗(yàn)室的《單片機(jī)原理與應(yīng)用》課程的實(shí)踐教學(xué)是一種新型的強(qiáng)有力的實(shí)踐教學(xué)手段，它能改革傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)模式，創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容及方法，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新能力，對(duì)推進(jìn)素質(zhì)教育和創(chuàng)新型人才培養(yǎng)具有重要的意義.

目前《單片機(jī)原理與應(yīng)用》的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，單片機(jī)的硬件實(shí)驗(yàn)室由于受時(shí)間和場(chǎng)地限制等問題，學(xué)生平時(shí)實(shí)踐的機(jī)會(huì)比較少.隨著電子技術(shù)及單片機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，會(huì)出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備落后、故障甚至老化等問題，設(shè)備的更新及損壞導(dǎo)致單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室建立與維護(hù)的成本較高，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)設(shè)備嚴(yán)重不足，學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程多是驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，很難開展創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn).實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)大都是相對(duì)呆板和封閉的單一實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣難以得到提高，學(xué)生自主學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和創(chuàng)造性難以得到發(fā)揮，更不要說培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力.

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 Proteus軟件和Keil軟件[2]

Proteus軟件是英國(guó)Labcenter electronics公司開發(fā)的仿真軟件，支持目前主流單片機(jī)系統(tǒng)的仿真.它實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)和SPICE電路仿真相結(jié)合，不單能仿真單片機(jī)CPU的工作情形，還能仿真外圍電路的工作情形.Proteus軟件由原理圖輸入系統(tǒng)（IsIs）、動(dòng)態(tài)器件庫(kù)、混合模型仿真器、及PCB設(shè)計(jì)編輯（Ares）等模塊組成，提供了包含有模擬和數(shù)字、交流和直流、邏輯分析儀、示波器、信號(hào)發(fā)生器等幾千種虛擬儀器與元件的多個(gè)元件庫(kù)，具有數(shù)字電路和模擬電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真等功能.Proteus軟件支持Keil等第三方軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，有著強(qiáng)大的原理圖繪制功能，能實(shí)現(xiàn)仿真的在線調(diào)試.

Keil是目前最流行的單片機(jī)開發(fā)軟件.它是美國(guó)Keil Software公司出品的單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，提供了包括C編譯器、連接器、宏匯編、庫(kù)管理和仿真調(diào)試器等一整套完整的開發(fā)方案，提供了豐富的庫(kù)函數(shù)和強(qiáng)大的開發(fā)調(diào)試工具，生成的目標(biāo)代碼效率很高.

2.2 虛擬實(shí)驗(yàn)室

用Protues和Keil軟件建立單片機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)室[3,4]，基于Protues和Keil的《單片機(jī)原理與應(yīng)用》虛擬實(shí)驗(yàn)室融合了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、虛擬現(xiàn)實(shí)和多媒體等技術(shù)，其實(shí)現(xiàn)原理是由一臺(tái)普通計(jì)算機(jī)組成，使用者只需接入Internet并登錄該系統(tǒng)，通過鍵盤、鼠標(biāo)便可與虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境進(jìn)行交互，感受虛擬實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，完成虛擬實(shí)驗(yàn).《單片機(jī)原理與應(yīng)用》虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)主要由實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊和虛擬實(shí)驗(yàn)管理模塊等模塊組成，系統(tǒng)功能模塊結(jié)構(gòu)如圖1所示.

圖1 單片機(jī)原理與應(yīng)用虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

其中虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊提供較豐富的單片機(jī)原理與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，支持學(xué)生實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、虛擬實(shí)驗(yàn)操作及實(shí)驗(yàn)報(bào)告的填寫和修改，給學(xué)生提供了全方位的信息交互；虛擬實(shí)驗(yàn)管理模塊分教師、學(xué)生和管理員三個(gè)界面，實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)過程、實(shí)驗(yàn)考核和虛擬實(shí)驗(yàn)室的管理.基于虛擬實(shí)驗(yàn)室的《單片機(jī)原理與應(yīng)用》虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)合在一起，改變了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的構(gòu)建模式，提升了實(shí)驗(yàn)儀表和實(shí)驗(yàn)儀器的整體性能，有效彌補(bǔ)了現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件的不足，克服實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地和實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)費(fèi)等的局限性，營(yíng)造良好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，突破了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的時(shí)空限制.利用單片機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程變得生動(dòng)且直觀，它既減少了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中的無端損耗，又增加了實(shí)驗(yàn)的趣味性，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的變革.

3 基于虛擬實(shí)驗(yàn)室的《單片機(jī)原理與應(yīng)用》實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

針對(duì)《單片機(jī)原理與應(yīng)用》課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀和存在的問題，利用Protues和Keil、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建虛擬實(shí)踐教學(xué)系統(tǒng)，虛實(shí)結(jié)合實(shí)現(xiàn)開放式的實(shí)踐教學(xué)，改善實(shí)踐教學(xué)環(huán)境，改革實(shí)踐教學(xué)模式，優(yōu)化實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，提高實(shí)踐教學(xué)水平，培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用知識(shí)的能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力.

3.1 借助虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)實(shí)施開放式虛實(shí)結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)，創(chuàng)新了實(shí)踐教學(xué)的模式.

開放式虛實(shí)結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)為培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力提供了一個(gè)契機(jī)，有助于推動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的深化與改革.利用Protues和Keil、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)構(gòu)建的虛擬實(shí)驗(yàn)室，可創(chuàng)設(shè)真實(shí)的實(shí)驗(yàn)情景，為學(xué)生營(yíng)造一種“自主學(xué)習(xí)”及多樣化和個(gè)性化的逼真實(shí)踐環(huán)境，實(shí)現(xiàn)形象化的實(shí)踐教學(xué).在單片機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)室，利用Proteus不單是能仿真單片機(jī)CPU的工作情形，而且還能仿真外圍電路的工作情形和Protues提供的大量虛擬單片機(jī)及其外圍電路的電子元器件，學(xué)生可以根據(jù)自身的實(shí)驗(yàn)的需要，在滿足實(shí)驗(yàn)要求和實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡那疤嵯?，設(shè)計(jì)多種實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn).在虛擬實(shí)驗(yàn)室里，完全可以放手讓學(xué)生搭建自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路，根據(jù)自己設(shè)計(jì)的電路完成實(shí)驗(yàn)，不需要考慮實(shí)驗(yàn)元器件的損耗.虛擬實(shí)驗(yàn)室為學(xué)生創(chuàng)設(shè)了一個(gè)人性化的、逼真的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，徹底打破時(shí)間和空間的限制.

虛擬實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室相結(jié)合的開放式實(shí)踐教學(xué)模式，更是創(chuàng)新了實(shí)踐教學(xué)的管理模式，是一種適合高等教育實(shí)驗(yàn)室建設(shè)現(xiàn)狀的實(shí)踐教學(xué)模式[5,6].學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)室，利用虛擬儀器和設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)仿真，更好地了解實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)過程，并進(jìn)一步通過虛擬設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新，選擇自己感興趣的虛擬實(shí)驗(yàn)室有目的性、有針對(duì)性地進(jìn)行實(shí)驗(yàn).在虛擬實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)生已能準(zhǔn)確定位自己的學(xué)習(xí)興趣，然后通過開放式實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)，申請(qǐng)進(jìn)入現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn).虛擬實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室相結(jié)合的開放式實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)既能克服傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式帶來的時(shí)空上的局限性，又能讓學(xué)生根據(jù)自己的學(xué)習(xí)興趣，自主地對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行選擇，有利于因材施教.同時(shí)，還能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主觀能動(dòng)性，激勵(lì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)研究的再創(chuàng)造，提高學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力.

3.2 利用虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，豐富實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容.

應(yīng)用Protues和Keil、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)建設(shè)備先進(jìn)和管理科學(xué)的開放式虛擬實(shí)驗(yàn)室，增加內(nèi)容先進(jìn)、受益面大及真實(shí)實(shí)驗(yàn)無法實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目，靈活方便地融合多門專業(yè)課程知識(shí)，導(dǎo)入研發(fā)課程等創(chuàng)新型實(shí)踐教學(xué)模塊，設(shè)置包括課程調(diào)研、專題實(shí)踐及項(xiàng)目開發(fā)和工程設(shè)計(jì)等實(shí)踐專題，集成和優(yōu)化相互關(guān)聯(lián)各門課程的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，注入學(xué)科前沿知識(shí)及發(fā)展動(dòng)態(tài)創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容.設(shè)計(jì)難度適中、內(nèi)容豐富、可操作性和擴(kuò)展性強(qiáng)并與實(shí)際工作接軌的模塊化的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，分階段地通過虛擬實(shí)驗(yàn)室在多門課程的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中展開，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和創(chuàng)造性，提高學(xué)生綜合應(yīng)用知識(shí)的能力及實(shí)踐能力.例如在學(xué)習(xí)了電路分析和電子技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)后，通過實(shí)踐教學(xué)使學(xué)生掌握電子技術(shù)設(shè)計(jì)的要領(lǐng)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的深度，要求學(xué)生以EDA技術(shù)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的電子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化；結(jié)合實(shí)際應(yīng)用及業(yè)界動(dòng)態(tài)，融合“嵌入式系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)”，“單片機(jī)原理與應(yīng)用”和“C程序設(shè)計(jì)”等多門專業(yè)課程的知識(shí)，設(shè)計(jì)開發(fā)基于單片機(jī)的電子系統(tǒng)等內(nèi)容豐富且綜合性強(qiáng)并適合學(xué)生實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，將實(shí)踐教學(xué)變成一項(xiàng)富有挑戰(zhàn)性、趣味性和實(shí)用性的工作，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和創(chuàng)造性，分階段培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力.

教師通過虛擬實(shí)驗(yàn)室可定期發(fā)布“個(gè)性化及開放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目指南”，鼓勵(lì)和吸引學(xué)生積極參與，在開放式虛實(shí)結(jié)合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)學(xué)生的個(gè)性化設(shè)計(jì)，有利于各相關(guān)學(xué)科知識(shí)的相互滲透和取長(zhǎng)補(bǔ)短；教師將高新實(shí)驗(yàn)技術(shù)和最新科研成果通過虛擬實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用到大學(xué)實(shí)踐教學(xué)當(dāng)中，吸收學(xué)生積極參與教師承擔(dān)的國(guó)家級(jí)及省部級(jí)科研項(xiàng)目，促進(jìn)科研與教學(xué)互動(dòng)，及時(shí)把科研成果轉(zhuǎn)化為優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源；提煉一批具有“實(shí)踐性、發(fā)展性、可行性和創(chuàng)新性”特點(diǎn)的創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)，使實(shí)驗(yàn)內(nèi)容具有靈活性與選擇性、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目目標(biāo)具有廣泛性與探索性、實(shí)驗(yàn)過程具有科學(xué)性與嚴(yán)謹(jǐn)性、實(shí)驗(yàn)研究具有延續(xù)性與發(fā)展性，從而優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，引導(dǎo)學(xué)生不斷接觸新知識(shí)和新技術(shù)，開闊學(xué)生的視野，開發(fā)學(xué)生的智能，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和創(chuàng)造性.如通過各專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、研究項(xiàng)目及實(shí)驗(yàn)資源的開放，鼓勵(lì)和吸引更多的學(xué)生開展大學(xué)生研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目等課外科技活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)與創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，著力培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力和創(chuàng)新能力.

3.3 依托開放式虛擬實(shí)驗(yàn)室，開展在同一實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目下的多層次比較實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方法和手段

依托基于Protues和Keil、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的開放式虛擬實(shí)驗(yàn)室，創(chuàng)設(shè)針對(duì)同一實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的驗(yàn)證性、綜合性、設(shè)計(jì)性、研究探索性和創(chuàng)新性等多個(gè)不同層次的實(shí)驗(yàn)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)方法，創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)的方法和手段，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)課程的多樣化、設(shè)計(jì)化和科研化.驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)使學(xué)生學(xué)會(huì)基本的實(shí)踐技能，培養(yǎng)學(xué)生興趣和實(shí)驗(yàn)操作能力；綜合性實(shí)驗(yàn)采用多門相關(guān)課程的內(nèi)容相結(jié)合，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容具有復(fù)合性，實(shí)驗(yàn)方法具有多元性、實(shí)驗(yàn)手段具有多樣性和能力培養(yǎng)具有綜合性等特征，能培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)踐的能力；設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)具有實(shí)驗(yàn)手段多樣性等特征，是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)和獨(dú)立分析問題及解決問題的能力；研究探索性實(shí)驗(yàn)具有實(shí)驗(yàn)者對(duì)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的探索性等特征，通常由教師給出題目，學(xué)生自行進(jìn)行設(shè)計(jì)，自主完成實(shí)驗(yàn)，主要培養(yǎng)學(xué)生的科研興趣和科學(xué)探究能力；創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)具有實(shí)驗(yàn)方法多元性等特征，它由學(xué)生自主提出實(shí)驗(yàn)題目，實(shí)驗(yàn)方案自行設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)過程自主完成，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力.

利用基于Protues和Keil、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的開放式虛擬實(shí)驗(yàn)室，對(duì)同一實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開展在不同層次要求的比較實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，充分發(fā)揮驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)夯實(shí)基礎(chǔ)，綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力和綜合知識(shí)運(yùn)用能力等，研究探索性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)開拓學(xué)生創(chuàng)新思維，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和創(chuàng)造性，加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng).以“單片機(jī)原理與應(yīng)用”課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，對(duì)同一實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)主要以基于單片機(jī)試驗(yàn)箱或?qū)嶒?yàn)開發(fā)板的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，以加深學(xué)生對(duì)課程理論知識(shí)的感性認(rèn)識(shí)和實(shí)踐理解.綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)主要以基于“單片機(jī)試驗(yàn)箱或?qū)嶒?yàn)開發(fā)板+基于Proteus軟件和Keil軟件的虛擬實(shí)驗(yàn)室”的綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)為主，達(dá)到使學(xué)生融會(huì)貫通電子技術(shù)，單片機(jī)原理與應(yīng)用、C語言程序設(shè)計(jì)等多門課程的目的，培養(yǎng)學(xué)生分析與解決問題的能力.研究探索性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)主要以基于“單片機(jī)試驗(yàn)箱或?qū)嶒?yàn)開發(fā)板+基于Proteus和Keil軟件的虛擬實(shí)驗(yàn)室+集成邏輯門、集成編碼器與譯碼器、集成數(shù)據(jù)選擇器、集成計(jì)數(shù)器和A/D與D/A轉(zhuǎn)換器等常用中小規(guī)模數(shù)字邏輯器件和相關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備以及CPLD/FPGA可編程器件”的研究探索性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)為主，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力和創(chuàng)新能力.

4 結(jié)論

利用虛擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行《單片機(jī)原理與應(yīng)用》課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，便于實(shí)現(xiàn)虛實(shí)結(jié)合的全開放式實(shí)踐教學(xué)，能方便靈活地開展在同一實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目下的多層次比較實(shí)驗(yàn)，改革了實(shí)踐教學(xué)的模式，創(chuàng)新了實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容，在單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)中取得了良好的教學(xué)效果：

（1）虛擬實(shí)驗(yàn)操作快捷、實(shí)驗(yàn)效率高.基于虛擬實(shí)驗(yàn)室的虛擬實(shí)驗(yàn)硬件的連接與軟件程序的編制和修改都比真實(shí)實(shí)驗(yàn)速度更快，不需要實(shí)際真正的連線和寫片，提高了單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)的效率.

（2）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容豐富，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果好.利用虛擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，克服了在單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱中由于硬件電路固定，學(xué)生不能更改，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容難以更新等方面的局限性，可方便靈活地創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.

（3）虛擬實(shí)驗(yàn)與工程實(shí)踐接近，培養(yǎng)起點(diǎn)高.利用Proteus軟件和Keil軟件構(gòu)建單片機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)室，并在其中進(jìn)行創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)或創(chuàng)新性項(xiàng)目，使學(xué)生獲得寶貴的理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為今后的就業(yè)和深造奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).

（4）虛擬實(shí)驗(yàn)損耗少，成本低，經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)明顯.利用虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)，即便因?yàn)閷?shí)驗(yàn)方案不成熟等原因造成實(shí)驗(yàn)反復(fù)，也不會(huì)造成太大的實(shí)驗(yàn)損耗.依托基于Protues和Keil、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的開放式虛擬實(shí)驗(yàn)室，開展同一實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目下的多層次比較實(shí)驗(yàn)，能大大減少實(shí)驗(yàn)損耗，降低實(shí)驗(yàn)成本，經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)明顯.在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、實(shí)踐動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)分工協(xié)作等方面均取得了較好的效果.

〔1〕趙玲，唐嵐.單片機(jī)原理及應(yīng)用的課堂教學(xué)與實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)研究[J].高等教育研究,2008，25(4):45-46.

〔2〕孫凌燕,黃允千.Proteus與Keil軟件的整合在單片機(jī)實(shí)驗(yàn)開發(fā)中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2008,27(4):59-6168.

〔3〕陳炳杰,余里超.基于Proteus與Keil的虛擬實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建[J].茂名學(xué)院學(xué)報(bào),2009,19(03):65-68.

〔4〕馬梅娟.基CORBA與JAVA技術(shù)的虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2012,31(2):65-69.

〔5〕丁美榮.虛擬實(shí)驗(yàn)與真實(shí)實(shí)驗(yàn)整合的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)研究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)探究[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2011,28(5):163-166.

〔6〕張學(xué)軍,王阿習(xí).虛擬實(shí)驗(yàn)與真實(shí)實(shí)驗(yàn)整合的進(jìn)一步探討[J].現(xiàn)代教育技術(shù),2011,21(2):132-135.