高職單片機虛擬實驗室資源庫的建設與應用

胡蓉

【摘 要】本文闡述了單片機虛擬實驗室資源庫的建設內容，并基于資源庫進行單片機課程教學改革，引導學生在“做中學，學中做”，取得了較好的教學效果。

【關鍵詞】單片機；虛擬實驗室；資源庫；教學改革

中圖分類號： TP368.1-4；TP391.9 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）28-0138-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.28.062

【Abstract】This paper expounds the construction content of the single-chip virtual laboratory resource library， and based on the resource library to carry out the teaching reform of the single-chip course， and guides the students to “do middle school， learn in the middle” and achieve better teaching results.

【Key words】Single chip microcomputer； Virtual laboratory； Resource library； Teaching reform

0 引言

隨著信息技術的發展，新的教學理念和手段層出不窮，教育部在《教育信息化十年發展規劃（2011-2020年）》等文件中明確提出：加快職業教育信息化建設，支撐高素質技能型人才培養，建設仿真實訓基地等信息化教學設施，不斷推動實驗教學改革和實驗教學資源開發。《單片機應用技術》課程是高職電子信息類專業的職業能力必修課程；此課程軟硬結合，涉及多種知識的應用技術，具有很強的實踐性、應用性和綜合性；如果利用豐富的虛擬實驗室庫資源，并采用“教學做一體化”教學模式，能充分調動學生的積極性和主動性，能把所掌握的知識點運用到項目中，在項目中不僅鞏固了相關知識點，而且能掌握單片機應用技術的相關技能，從而提高學生的職業素質。

1 單片機虛擬實驗室資源庫建設

建立虛擬實驗室，軟件方面，以Keil C51軟件開發平臺為支撐，能夠讓學生看見單片機內部的相關硬件資源及程序執行過程等相關內容，從而把較抽象的知識點直觀化、形象化；在硬件方面，利用Proteus軟件來模擬仿真我們設計的電路及程序是否符合要求。在資源庫的建設過程中同時還使用office等辦公軟件制作相應的任務書、課件PPT并且每一個項目均錄制講解視頻。

單片機虛擬實驗室資源庫的組成以霓虹彩燈、電子時鐘、大屏幕廣告牌等情境項目為任務驅動，將單片機的有關輸入、輸出接口的應用，定時器、計數器、中斷、串行通信、AD、DA轉換等內容知識點融入任務之中，每個情境項目又有子任務，任務難度層次遞進。課程設計一周為綜合應用，實驗內容為綜合性項目，如基于D S18B20及LCD1602的溫度顯示萬年歷，16*32漢字點陣屏的設計等內容。根據每個項目的要求，細化任務要點，將任務的解決方案、各個仿真電路的硬件電路設計、C語言程序設計調試、運行和操作要點等注意事項內容均通過視頻講解的形式呈現，配套的相關資源還包括項目任務書、硬件電路圖、C語言程序及PPT課件。

2 基于單片機虛擬實驗室資源庫的教學設計

在《單片機應用技術》課程的教學過程中，整個教學分為課前、課中和課后三個階段，每階段均利用了虛擬實驗室資源庫實例講解和作品演示進行工作任務驅動，學生在課堂內學習的過程中，教師進行分組指導或個別指導；隨著教學項目的不斷深入實施和學生經驗的不斷積累，學生自主學習占教學時間的比例不斷提高，而教師指導的時間比例相應減少。

2.1 項目實施過程

2.1.1 課前

教師在教學前通過班級QQ群發布課前預習通知，學生在共享文件中下載項目工作任務書和相應的資源庫視頻，了解項目任務及工作要點。虛擬實驗室資源主要包括本次任務的解決方案、各個模塊的電路演示和大致講解以及軟件操作注意事項等內容。學生在上課前觀看視頻，思考教師在視頻中教師發布的相關理論知識，還可通過互聯網了解與本次項目相關的知識點。

2.1.2 課中

課中即課堂教學，采用一體化教學模式，主要以作品展示導入→控制技術分析→學生分組討論實施方案→學生動手實踐→成果展示與交流→項目評價→總結的教學模式來開展課堂教學，整個過程分為三個階段：第一階段完成任務的導入，第二階段完成開放性任務，第三階段則是對第二階段學習成果的展示、點評，并進行總結。對于單片機的學習，沒有一定理論知識基礎，就無法進行項目建設。因此，應在課程項目實施過程的第一階段教授學生單片機項目開發的硬件知識和軟件程序設計要點，為第二階段奠定基礎，第三階段的主要任務則是學習成果展示以及對學生作品的點評，及時且適當的評價有利于激發學生的創造激情，其中硬件裝配和軟件調試可同步進行。

2.1.3 課后

課堂教學結束后，要求學生根據項目內容撰寫實驗報告，其中包括硬件電路設計、軟件程序清單等，重點分析討論實驗結果，總結學習以及學習過程中遇到的問題。教師根據學生項目任務或作品的完成情況、項目難易程度和創新性以及報告等，對學生的項目成績進行綜合評定。教師還需根據學生反饋信息修改并完善資源庫，為后續教學提供改進措施。

2.2 考核方式

項目單項考核評價采用過程性評價的方式，按教學項目獨立評價，各項目單項考核，按照項目能力要求選擇考核內容。課程相結合后的過程考核評價，按各項目的評價成績直接生成，各個項目評分，按比例折算入綜合評分。

3 單片機虛擬實驗室資源庫的應用效果分析

通過對實踐教學班級學生進行不記名的關于實踐教學情況的評價問卷調查及分析反映：大部分學生對該課程的學習目標以及該課程在專業課程中的定位很清晰、學習目標明確；認為本課程采用的虛擬實驗室的教學手段有利于掌握知識和技能，會在課前課后主動的預習與復習本課程。學生為了完成任務，并獲得學生及教師比較髙的評價，他會利用課余時間自己去動手操作，這樣教學活動并不局限于課內，學生的實踐動手操作時間大大地增加了，因此學生的單片機技術應用能力就有了大的提高。

4 教學改革經驗及存在問題

4.1 教學改革經驗

單片機虛擬實驗室的建立成為大力推進一體化教學的有力保障，虛擬實驗室的建立可以較好地克服傳統的單片機教學中無法兼顧理論和實踐教學，虛擬仿真具有強大的資源優勢和方便靈活的特點，使學生工程實踐能力和創新能力得到鍛煉，并且大大降低了硬件實驗設備的維護保養成本。

4.2 存在問題

實際實施過中還有一些其他待解決的問題，例如：課外自主學習效果難以保證，學生的參與積極性還有待提高，這些都課程建設者提出了更高的要求，如提高并豐富虛擬實驗室資源庫內容與質量，布置有效的工作任務，豐富及優化課堂活動的設計，以此激發學生的學習興趣與學習動力。

5 結論

研究表明，將虛擬實驗室資源庫應用于高職單片機應用技術課程中，對學生學習能動性的提高，知識的掌握，技能的提升等都有很大的幫助；將虛擬實驗室引入單片機課堂教學，實現了理論教學和實踐教學的無縫銜接，讓理論教學和實踐教學同時進行，教師能夠做到“教中做、做中教”，學生能夠做到“學中做、做中學”，達到真正意義上的“教、學、做”一體化的教學要求。隨著信息技術的不斷發展，我們將不斷地學習新的教學理念，完善教學體系，更新信息化教學手段，構建更全面的教學資源，將教學改革不斷的深化和探索下去！

【參考文獻】

[1]屠志戀.單片機教學改革的研究與實踐[J].教學改革2011（3）：55-56.

[2]李昌.基于虛擬實驗軟件的高職單片機教學改革[J].中國教育信息化2013（24）：35-36.