虛擬仿真單片機教學的探討

陸 燕 珍

(廣西城市職業(yè)學院，廣西 扶綏 532100)

單片機技術(shù)是集綜合性、實踐性、科學性于一身的電力專業(yè)的核心課程，實驗環(huán)節(jié)在這一課程的教學過程中有著非常重要的作用。然而傳統(tǒng)的單片機教學過程，由于受到一些客觀條件的限制，課程的理論和實踐嚴重脫節(jié)，降低了教學的實際效果。隨著計算機的虛擬和仿真技術(shù)的應(yīng)用及普及，虛擬仿真單片機教學逐漸發(fā)展起來。在該技術(shù)的幫助下，學習者可以根據(jù)真實情景里的理論和實際的操作，在虛擬的環(huán)境下進行類似的操作及運行等，從而達到理解理論和掌握操作的目的。在這一背景下不斷推廣虛擬仿真單片機教學能夠提高學習者的綜合實力，是高等院校教學需要高度重視的新課題。

1 科學分析學生特征以及學習需求

科學分析學生的特征是為了進一步了解學生的知識儲備情況、年齡特點以及學習需求，主要采用文獻調(diào)查和座談的方法開展調(diào)查分析。調(diào)查對象是高職二年級學生，他們對設(shè)計、安裝以及調(diào)試電子線路的理論和實踐技能有了初步的了解，但是難以深入理解這些知識，更不用說實際的運用。調(diào)查還顯示，這些學生基礎(chǔ)較差，抽象思維能力一般，學習能力不足，因而缺乏足夠的學習熱情；但是他們的形象思維能力較強，樂于動手并且對計算機技術(shù)有濃厚的興趣。學生的這些特征表明，在實際教學過程中應(yīng)該將更多的動手操作穿插在理論教學過程中，讓學生在掌握理論知識的同時熟悉實際的操作步驟，在特定的情境中，將“教師教、學生學”科學地融為一體，通過對學生實際操作技能的培養(yǎng)，為虛擬仿真單片機教學奠定實踐基礎(chǔ)。

2 設(shè)計典型項目，重新確立學習任務(wù)

根據(jù)虛擬仿真教學的科學性和典型性相結(jié)合這一原則，深入到相關(guān)技術(shù)型企業(yè)的內(nèi)部開展調(diào)研，通過實地觀測和召開技師座談會等形式，了解專業(yè)的技能人才應(yīng)該具備的理論知識、專業(yè)技能、工作態(tài)度等，結(jié)合學生的特點以及學習需求，整合教學內(nèi)容和教學過程，形成典型的項目，重新確立學習任務(wù)。針對這些情況，將課程設(shè)計成流水燈的監(jiān)控、智能燈監(jiān)控、電壓表數(shù)字化、電子日歷、溫度監(jiān)測體系等六個典型的項目，學習任務(wù)總計28個，為虛擬仿真單片機教學改革奠定理論基礎(chǔ)。

3 著重培養(yǎng)學生的電路設(shè)計能力

高職院校對學生的單片機技術(shù)的運用技能的培養(yǎng)，主要包括軟件系統(tǒng)及硬件系統(tǒng)的設(shè)計、運用和調(diào)試能力的培養(yǎng)。但是傳統(tǒng)的教學過程中，學生缺少設(shè)計電路的機會，比如，外部的RAM的拓展性實驗。在傳統(tǒng)的實驗教學過程中，由于受到教學資源不足以及缺乏教學時間的限制，使得學生難以獨自設(shè)計硬件電路，雖然進行相關(guān)的實踐鍛煉，但是學生在完成實驗后也不理解成功的電路到底是什么，不清楚單片機體系的開發(fā)程序。目前，虛擬的仿真實驗成為了教師教學的輔助工具。作為學生應(yīng)該依據(jù)實驗的任務(wù)，在Proteus軟件和 Keil的調(diào)試下完成程序的設(shè)計，并進行調(diào)試，最后將這一完整的體系在Proteus軟件的環(huán)境中得到實現(xiàn)。這一過程，能夠提高學生對具體控制信號的理解認識，提升學生的設(shè)計能力，同時能夠培養(yǎng)學生的綜合素養(yǎng)。

4 構(gòu)建虛擬仿真的教學體系

在構(gòu)建綜合型學習理念的指導下，借鑒數(shù)字化和模擬仿真單片機教學項目的設(shè)計方式，設(shè)計出了以典型項目為依托的教學體系，實現(xiàn)了理論與實驗有機結(jié)合的設(shè)計。這一模式主要由“導入項目”“制訂方案”“實施方案”“展示與評估成果”等環(huán)節(jié)構(gòu)成，其中處于中心位置的是虛擬仿真，這四個獨立的環(huán)節(jié)緊緊圍繞這一中心組成了環(huán)形的序列結(jié)構(gòu)。筆者以設(shè)計流水燈這一項目為例，簡單地介紹該模式的運行。

流水燈這一項目的任務(wù)是認識、掌握單片機，這是學習其他項目的基石。通過對這一項目的認識，能夠幫助學生逐步了解設(shè)計程序的步驟，培養(yǎng)學生的綜合能力。在“導入項目”這一環(huán)節(jié)，教師的教學活動主要有：以霓虹燈這一案例將項目導入，并給學生布置相應(yīng)的學習任務(wù)；依據(jù)學生的特征和能力，合理安排完成任務(wù)的具體時間；給學生提供足夠的學習資源。在“制訂方案”時，學生在自主學習的前提下，科學分析項目任務(wù)，確定實施任務(wù)的具體步驟，合理設(shè)計按鍵方式，為任務(wù)的真正實施打下堅實的基礎(chǔ)。在“實施方案”時，在教師的指導下，學生應(yīng)該在模擬仿真的實驗體系下按照方案的實施步驟及時完成任務(wù)。在“展示與評估成果”這一環(huán)節(jié)，學生既要展示項目的完成情況，還應(yīng)主動詢問他人對自己成果的評價，對知識進行重構(gòu)，鞏固所學知識。教師及時作出反饋，幫助學生積極改正出現(xiàn)的問題，激發(fā)學生的學習熱情。

5 結(jié)語

虛擬仿真單片機教學是先進的計算機技術(shù)及教學理念與單片機教學的有機結(jié)合，有著較為廣闊的應(yīng)用前景，將大大改善高職院校的教學質(zhì)量。虛擬仿真為單片機的教學提供了更加科學的平臺，在一定程度上改善了傳統(tǒng)的單片機教學過程中出現(xiàn)的不足，提高了學生的學習熱情和主動性，改善了教師的教學效果，同時又大幅度降低了教學和實驗成本。

參考文獻：

[1]王金崗.基于虛擬仿真的單片機教學改革研究[J].高等職業(yè)教育(天津職業(yè)大學學報),2012，(6):67～70.

[2]嵇萍,劉泗巖.虛擬仿真實驗在單片機教學中的應(yīng)用[J].中國現(xiàn)代教育裝備,2009，(17):94～96.