虛擬仿真軟件應(yīng)用于單片機(jī)課堂教學(xué)的必要性

高云霞

【摘 要】職業(yè)高校的學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中更注重實(shí)踐應(yīng)用，在單片機(jī)教學(xué)課堂上，學(xué)生經(jīng)常提出的問題是這部分理論知識(shí)在實(shí)踐中有什么用處。在這種大環(huán)境下，寓教于用就顯得尤為重要。而仿真軟件，正是以簡(jiǎn)便快捷的方式完美的解決了這一問題。在單片機(jī)教學(xué)過程中，仿真軟件PROTEUS的使用將理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用很好的結(jié)合到了一起，不僅起到了將理論知識(shí)實(shí)際化的作用，而且在很大程度上調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。另外，仿真軟件的可實(shí)施性強(qiáng)的特點(diǎn)，有利于將其廣泛應(yīng)用于一線教學(xué)當(dāng)中。

【關(guān)鍵詞】PROTEUS；仿真軟件；單片機(jī)教學(xué)；高職院校

我是一名單片機(jī)一線教學(xué)的老師，在教學(xué)過程當(dāng)中發(fā)現(xiàn)，枯燥的電路知識(shí)和繁瑣的指令不能引起學(xué)生的興趣，尤其在例題講解的時(shí)候，學(xué)生更是覺得理解困難，索然無味。那么如何讓教學(xué)變得具有趣味性便成了值得我們思考的一個(gè)重要問題。而仿真軟件的出現(xiàn)與應(yīng)用，完美的解決了這一問題。PROTEUS嵌入式虛擬開發(fā)系統(tǒng)與仿真平臺(tái)是一款可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字電路、模擬電路、微控制器系統(tǒng)仿真及印刷電路板設(shè)計(jì)等功能的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件。使用仿真軟件進(jìn)行仿真后，學(xué)生不僅可以通過仿真電路仿真現(xiàn)象理解結(jié)果，還可以通過親眼所見的現(xiàn)象調(diào)動(dòng)學(xué)生對(duì)整個(gè)過程的好奇心，引發(fā)其學(xué)習(xí)興趣。下面我將從幾個(gè)方面闡述將該軟件應(yīng)用于課堂教學(xué)的可行性及必要性。

一、高職院校學(xué)生學(xué)習(xí)的特點(diǎn)

高職院校的學(xué)生一般理論知識(shí)基礎(chǔ)比較差，對(duì)理論知識(shí)學(xué)習(xí)興趣不高，他們的關(guān)注點(diǎn)更多的放在了理論知識(shí)在現(xiàn)實(shí)中有什么用，怎么才能將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐進(jìn)而掌握一門有用的技能上。隨著科技的發(fā)展，單片機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛，單片機(jī)幾乎成了所有高校相關(guān)專業(yè)的必學(xué)課程，高職院校也不例外，就單片機(jī)教學(xué)而言，枯燥的電路和代碼不能調(diào)動(dòng)其對(duì)學(xué)習(xí)的積極性，單純的課堂講解讓學(xué)生云里霧里，說服性差，反而讓他們覺得乏味無趣，而實(shí)踐操作的訓(xùn)練更能讓學(xué)生提高學(xué)習(xí)興趣；通過實(shí)踐中親眼所見的現(xiàn)象更能激發(fā)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的探索。針對(duì)高職院校學(xué)生的這一特點(diǎn)，如何將理論知識(shí)變?yōu)閷?shí)踐應(yīng)用，或者是理論知識(shí)和實(shí)踐應(yīng)用緊密結(jié)合便成為了職高教育面臨的一大難題。而單片機(jī)教學(xué)中仿真軟件的使用，恰好解決了這一問題。

二、仿真軟件的優(yōu)點(diǎn)

軟件PROTEUS是英國Labcenter公司基于電路的軟、硬件設(shè)計(jì)與調(diào)試都是在計(jì)算機(jī)虛擬環(huán)境下進(jìn)行這一思想開發(fā)的仿真軟件，運(yùn)行于Windows操作系統(tǒng)上，不但具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路系統(tǒng)仿真等功能，還可以隨時(shí)變電路參數(shù)使整個(gè)電路達(dá)到最優(yōu)化的設(shè)計(jì)。PROTEUS軟件集強(qiáng)大的功能與簡(jiǎn)單的操作于一體，不但是嵌入式領(lǐng)域技術(shù)最先進(jìn)的開發(fā)工具，在一線教學(xué)中也可以得到廣泛的應(yīng)用。該軟件可以將課本上的電路直觀的反應(yīng)到電腦顯示器上，讓學(xué)生直接觀察電路中各元件的變化（比如LED的閃爍等）。成功的將難以理解的程序轉(zhuǎn)化成了看的見的現(xiàn)象，讓學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)不再排斥。而仿真軟件能廣泛應(yīng)用于課堂的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)就是其運(yùn)行環(huán)境簡(jiǎn)單，不需要額外的設(shè)備，只需在電腦上安裝軟件，并且該軟件具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能。

三、仿真軟件應(yīng)用于課堂教學(xué)的必要性

目前，大多數(shù)高職院校課堂上采用的還是以老師講授為主的教學(xué)方式，這種僅僅依靠黑板和粉筆的講課方式越來越不被學(xué)生所接受。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)日新月異的發(fā)展，我們?cè)缫堰M(jìn)入信息時(shí)代，學(xué)生對(duì)新思路，新方法的需求也日益提高，課堂教學(xué)死記硬背的模式已無法滿足學(xué)生的需要，這種方法勢(shì)必會(huì)將學(xué)生的思想束縛在課本上。而仿真軟件的引入及時(shí)的打破了這一壁壘，成功的將學(xué)生引導(dǎo)上了新的學(xué)習(xí)道路上。

單片機(jī)是一門實(shí)踐性非常強(qiáng)的課程。因此若想收到理想的教學(xué)效果，必須要進(jìn)行理論與實(shí)踐的一體化、并行的教學(xué)。而進(jìn)行單片機(jī)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)則需要專門的設(shè)備、開發(fā)板。調(diào)試起來不光費(fèi)時(shí)，而且學(xué)生若操作不當(dāng)，極容易引起電路板的損壞與故障，從而很容易阻礙課程的進(jìn)度。這樣一來，單片機(jī)的教學(xué)給人的感覺是費(fèi)時(shí)、費(fèi)精力而不討好。隨著虛擬軟件的出現(xiàn)，教學(xué)中的這些令人頭疼的矛盾得到了根本性的解決。對(duì)于單片機(jī)教學(xué)，虛擬軟件非常適合、非常的湊效。它通過模擬實(shí)際的電路而打造出適合程序運(yùn)行的環(huán)境，從而使教學(xué)得到了功半事倍的效果，極大的提高了課堂的效率。使老師與學(xué)生有更多的精力投入到程序的設(shè)計(jì)上面，而不會(huì)把時(shí)間浪費(fèi)在電路的調(diào)試上面。綜上所述，單片機(jī)的仿真教學(xué)必將成為單片機(jī)教學(xué)的主流，有重大的研究意義。

隨著電子技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，仿真軟件的應(yīng)用越來越廣泛，在教學(xué)過程中仿真軟件的使用可行性非常高。仿真軟件應(yīng)用于課堂上需要的硬件僅僅是一臺(tái)電腦，而電腦幾乎是每個(gè)學(xué)生都有的。所以，將仿真軟件應(yīng)用于教學(xué)是切實(shí)可行的一項(xiàng)重要舉措。

四、仿真軟件應(yīng)用于課堂教學(xué)的效果

在高職院校的單片機(jī)教學(xué)中，原始的教學(xué)方式已經(jīng)不被學(xué)生所接受，仿真軟件以提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣為目的，并且取得了良好的效果。

仿真軟件能在課堂教學(xué)中營造一種實(shí)際操作的情境，類似于實(shí)驗(yàn)室實(shí)際操作的環(huán)境，符合高職院校學(xué)生喜歡實(shí)際動(dòng)手操作的特點(diǎn)，通過身臨其境的仿真，不管是否能達(dá)到預(yù)期的仿真效果，都能使學(xué)生深入思考。出現(xiàn)錯(cuò)誤的會(huì)主動(dòng)找原因，結(jié)果正確的會(huì)更深一步理解整個(gè)過程。

比如用定時(shí)器完成LED閃爍的題目，大多數(shù)學(xué)生的第一反應(yīng)是頭大，不想思考，甚至無從下手。而用仿真軟件進(jìn)行仿真后，很多學(xué)生變得興趣濃厚，很有好奇心。從結(jié)果逆流而上探究原因，學(xué)生從心里上更愿意聽老師的講解并且更能接受這個(gè)過程。甚至有的學(xué)生能舉一反三，提出各種假設(shè)性的問題。這只是課堂教學(xué)中的一個(gè)很小的例子，而從這個(gè)簡(jiǎn)單的例子可以看出，將仿真軟件應(yīng)用于課堂教學(xué)當(dāng)中，會(huì)起到意向不到的積極效果。這個(gè)現(xiàn)象再一次證明了仿真軟件應(yīng)用于課堂不僅僅是必要，而且是必行的措施。

五、結(jié)束語

心理學(xué)家皮亞杰說：“一切有成效的活動(dòng)須以某種興趣作為先決條件?！迸d趣是最好的老師。兩千多年前，偉大的教育家孔子就提出過“知之者不如好之者”，指出了學(xué)習(xí)興趣對(duì)學(xué)習(xí)的重要性。傳統(tǒng)方式的單片機(jī)教學(xué)枯燥無味，光憑老師的講解，可見性差，很難引起學(xué)生的興趣，死記硬背的模式更是讓學(xué)生反感。隨著電子技術(shù)與信息技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用得到迅猛的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，幾乎無處不在。如果單片機(jī)教學(xué)沒有實(shí)操課程很難引起學(xué)生的興趣。而虛擬仿真軟件PRETUS引入，不僅增加了課堂的趣味性，更是大大提高的學(xué)生對(duì)單片機(jī)這門課程的認(rèn)知度，激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣。仿真軟件憑借其可行性高，教學(xué)效果好等優(yōu)點(diǎn)，必將被廣泛應(yīng)用于單片機(jī)課堂教學(xué)。

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