單片機(jī)課程虛擬仿真教學(xué)改革的探討

王洪生

摘?要：在目前的單片機(jī)教學(xué)中存在著教學(xué)資源不足、教學(xué)方式單一、教學(xué)時(shí)間有限的情況。針對(duì)這種情況，提出了虛擬仿真的教學(xué)改革思路，并且對(duì)學(xué)習(xí)者的特征和學(xué)習(xí)需求進(jìn)行了分析。本文首先分析了單片機(jī)課程虛擬仿真教學(xué)的現(xiàn)狀和教學(xué)改革研究思路，然后針對(duì)如何進(jìn)行單片機(jī)課程虛擬仿真教學(xué)改革提出了幾點(diǎn)策略。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)課程;虛擬仿真;教學(xué)改革

單片機(jī)教學(xué)是電力專業(yè)的核心課程，具有綜合性、實(shí)踐性、科學(xué)性的特點(diǎn)。在以往的單片機(jī)教學(xué)中，由于受到多種因素的影響，課堂教學(xué)的現(xiàn)狀并不樂(lè)觀。虛擬仿真技術(shù)指的是運(yùn)用儀器設(shè)備、模型等，模仿真實(shí)的工作程序進(jìn)行科學(xué)研究、教學(xué)訓(xùn)練的一種技術(shù)。因此，在單片機(jī)教學(xué)中，應(yīng)該采用虛擬仿真技術(shù)，從而促進(jìn)學(xué)生綜合能力的提高。

一、單片機(jī)課程虛擬仿真教學(xué)的現(xiàn)狀

隨著教學(xué)改革的發(fā)展，單片機(jī)教學(xué)作為電子專業(yè)和計(jì)算機(jī)專業(yè)的重要課程，受到了學(xué)校越來(lái)越多的重視，課改的力度也不斷加大。但是，單片機(jī)課程具有很強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性，包括電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟件和硬件等方面的知識(shí)。[1]由單片機(jī)組成的應(yīng)用系統(tǒng)電路比較復(fù)雜，接口芯片比較多，需要將軟件和硬件有效結(jié)合在一起。這些內(nèi)容都比較晦澀難懂，學(xué)生很容易失去學(xué)習(xí)興趣，產(chǎn)生畏難心理。在實(shí)際的教學(xué)中，很多學(xué)校都存在著教學(xué)資源不足的情況。在課堂教學(xué)中，教師通常以課堂講解為主，再通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行輔助。在操作實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于受到實(shí)驗(yàn)箱的限制，只有幾個(gè)固定的實(shí)驗(yàn)。學(xué)生只需要按照?qǐng)D示將線路接好，按照指導(dǎo)書將程序輸入，就能夠完成實(shí)驗(yàn)。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生缺少動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)，并沒(méi)有真正的參與到學(xué)習(xí)活動(dòng)中。即使有的教師在教學(xué)中嘗試使用了仿真軟件，但是實(shí)驗(yàn)的項(xiàng)目還是比較傳統(tǒng)，通常都是驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)。為了對(duì)一個(gè)程序進(jìn)行調(diào)試，學(xué)生在每次做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候都要重新繪制電路圖。這會(huì)占用學(xué)生大量有效的課堂學(xué)習(xí)時(shí)間，影響學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

二、單片機(jī)課程虛擬仿真教學(xué)改革研究的思路

單片機(jī)課程虛擬仿真教學(xué)的研究主要以我國(guó)中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要、高等職業(yè)教育發(fā)展五年規(guī)劃等文件的精神作為指導(dǎo)，將構(gòu)建主義和混合式學(xué)習(xí)作為理論，按照課程改革的基本要求，將就業(yè)作為導(dǎo)向。按照單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)技術(shù)和職業(yè)崗位的要求，以職業(yè)資格的標(biāo)準(zhǔn)為參照，與行業(yè)內(nèi)的企業(yè)進(jìn)行合作來(lái)開發(fā)課程，選擇教學(xué)的內(nèi)容。根據(jù)職業(yè)能力目標(biāo)層次和類型的不同，根據(jù)學(xué)生開發(fā)單片機(jī)的能力，將真實(shí)的工作任務(wù)和工作流程作為依據(jù)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合和序化。遵循由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，由容易到困難的原則，對(duì)典型項(xiàng)目和學(xué)習(xí)任務(wù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。[2]在這個(gè)基礎(chǔ)上對(duì)單片機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)的平臺(tái)進(jìn)行開發(fā)，將理論和實(shí)踐相結(jié)合，從而有效的提升學(xué)生開發(fā)單片機(jī)的職業(yè)能力和創(chuàng)新意識(shí)。

三、單片機(jī)課程虛擬仿真教學(xué)改革的策略

（一）科學(xué)分析學(xué)生學(xué)習(xí)特征和學(xué)習(xí)需求

通過(guò)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)特征進(jìn)行科學(xué)的分析，教師可以對(duì)學(xué)生的知識(shí)掌握情況、年齡特征和學(xué)習(xí)需要有全面的了解。通過(guò)文獻(xiàn)調(diào)查和座談的方式對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)特征進(jìn)行分析。[3]高職的學(xué)生已經(jīng)基本了解了有關(guān)電子線路設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試的理論，同時(shí)也掌握了一定的實(shí)踐技能。但是他們對(duì)這些知識(shí)缺乏深入的了解，同時(shí)也不具備很強(qiáng)的實(shí)際運(yùn)用能力。有些學(xué)生的基礎(chǔ)比較薄弱，抽象思維能力和學(xué)習(xí)能力不強(qiáng)，缺少學(xué)習(xí)的動(dòng)力。但是，學(xué)生的形象思維比較強(qiáng)，喜歡動(dòng)手操作，并且對(duì)計(jì)算機(jī)的學(xué)習(xí)興趣很高。根據(jù)學(xué)生的這些特征，教師在教學(xué)中不僅要向?qū)W生傳授理論知識(shí)，還要適當(dāng)為學(xué)生提供動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)，讓學(xué)生將理論和實(shí)際相結(jié)合。這樣一來(lái)，能夠有效的培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際操作能力，為單片機(jī)課程的虛擬仿真教學(xué)提供良好的實(shí)踐基礎(chǔ)。

（二）設(shè)計(jì)典型項(xiàng)目，重新確立學(xué)習(xí)任務(wù)

虛擬仿真教學(xué)具有科學(xué)性和典型性的特點(diǎn)，應(yīng)該到有關(guān)的技術(shù)企業(yè)去開展調(diào)研活動(dòng)，通過(guò)實(shí)地考察和座談會(huì)的形式對(duì)于專業(yè)人才應(yīng)該具備的理論知識(shí)和專業(yè)技能有全面的了解。根據(jù)學(xué)生的實(shí)際特點(diǎn)和學(xué)習(xí)需要，對(duì)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)過(guò)程進(jìn)行整合，為學(xué)生重新確立學(xué)習(xí)任務(wù)。根據(jù)這些情況，可以設(shè)計(jì)六個(gè)典型的項(xiàng)目，包括流水燈的監(jiān)控、智能燈的監(jiān)控、電壓表數(shù)字化、電子日歷、溫度檢測(cè)體系等，總共28個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)，為單片機(jī)課程虛擬仿真教學(xué)改革提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

（三）重視培養(yǎng)學(xué)生的電路設(shè)計(jì)能力

在培養(yǎng)學(xué)生對(duì)于單片機(jī)的運(yùn)用能力時(shí)，主要包括培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)的能力、運(yùn)用能力和調(diào)試能力。但是，在以往的教學(xué)中，學(xué)生設(shè)計(jì)電路的機(jī)會(huì)很少。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教學(xué)資源不是很充足，教學(xué)時(shí)間也比較有限，學(xué)生不能獨(dú)立設(shè)計(jì)電路。雖然學(xué)生參與了實(shí)踐，但是對(duì)于成功的電路缺乏充分的理解，對(duì)于單片機(jī)體系的開發(fā)程序也不是很了解。在教學(xué)過(guò)程中，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)是非常有效的輔助工具。學(xué)生可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)的任務(wù)，在Proteus和Keil的調(diào)試下設(shè)計(jì)程序，并且調(diào)試，最后在Proteus軟件中實(shí)現(xiàn)。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生對(duì)具體控制信號(hào)的理解會(huì)更加深入，設(shè)計(jì)能力能夠得到有效的鍛煉，綜合素養(yǎng)能夠得到有效的提升。

四、結(jié)論

總而言之，單片機(jī)課程虛擬仿真教學(xué)是計(jì)算機(jī)技術(shù)和單片機(jī)教學(xué)的有機(jī)結(jié)合，應(yīng)用的前景非常廣闊，能夠使高職院校的教學(xué)質(zhì)量得到有效的改善。因此，教師應(yīng)該科學(xué)分析學(xué)生的學(xué)習(xí)特征和學(xué)習(xí)需求，設(shè)計(jì)典型項(xiàng)目，重新確立學(xué)習(xí)任務(wù)，重視培養(yǎng)學(xué)生的電路設(shè)計(jì)能力，構(gòu)建虛擬仿真教學(xué)體系，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，從而有效的提升學(xué)生的綜合能力，提升課堂教學(xué)的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳海衛(wèi)，盛衛(wèi)鋒，化春鍵，寧萌，宿磊.基于虛擬仿真平臺(tái)的單片機(jī)課程教學(xué)的思考[J].教育教學(xué)論壇，2019（02）：226-227.

[2]趙新月，林君.虛擬仿真在《單片機(jī)》課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].信息與電腦（理論版），2017（22）：236-238.

[3]胡克滿，胡海燕.虛擬現(xiàn)實(shí)與仿真技術(shù)在單片機(jī)技術(shù)課程教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].模具工業(yè)，2017，43（05）：66-67+77.