單片機應用技術理虛實一體化教學模式研究與實踐①

李春艷

[摘 要] 作為廈門市教育科學“十三五”規劃2016年度課題“中職電類專業理虛實一體化仿真教學研究”，在單片機課程中進行理虛實一體化教學實踐并進行經驗總結，理虛實一體化教學將理論、虛擬仿真、實踐教學三者緊密結合，有效提升了單片機應用技術教學的質量，值得所有教師的探究與實踐。

[關 鍵 詞] 單片機應用技術；理虛實一體化；教學模式

[中圖分類號] G712 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2018）06-0019-01

在中職教育中，單片機應用技術是電子類專業中的必修課程。作為一門應用型課程，其特點是理論與實踐緊密結合，非常適合應用理虛實一體化教學模式。

一、理虛實一體化教學的作用

理虛實一體化教學是職業教育中理實一體化教學深入發展的一種新的教育模式，指在課堂教學中，將理論教育與實踐教學相結合，虛擬仿真與實踐操作相結合，虛擬資源與現實資源相結合。通常來說，理虛實一體化教學分為虛擬訓練和實操兩個階段，學生在虛擬訓練中了解裝置、設備和工藝流程，在實際操作中進一步鞏固和提升自己的操作技能。

在過去的理實一體化教學中，雖然學生的職業能力得到了有效的提升，但由于課堂時間有限，很難滿足全部學生的操作要求。而理虛實一體化教學模式建立在多媒體技術的發展之上，將虛擬現實技術融入了課堂教學中，并以其高效率、低成本等優勢得到了廣泛的推廣和應用，還有效克服了過去理實一體化教學中實訓條件的局限性，有效降低了由于學生操作錯誤在真實操作中造成機器損壞和人身傷害的可能性。

二、單片機應用技術教學新模式探究

（一）仿真軟件與課程結合開展教育教學

單片機技術與電子技術基礎課程息息相關，在教學中應打破課程體系，與電子技術相結合來進一步落實理虛實一體化。而Proteus軟件是應用較廣泛的仿真單片機及電子器件的工具，可以用于單片機的各種模擬實驗。在單片機教學中安排課程實訓，制作電子小產品，可以讓學生從無到有地完成電子產品的制作。Proteus軟件既可以進行程序調試，還可以進行PCB電路布局與布線，并能看到電路板3D模型。Proteus軟件起到承上啟下的作用，可以為下一步的實踐打基礎。下面以單片機音頻電路教學為例展示理虛實一體化教學模式在單片機教學中的應用。

1.在課堂上進行項目的任務分析和相關知識的要點講解。硬件主要是單片機最小系統電路及應用電路；軟件中主要是解決單片機如何發出不同的聲音，播放樂曲。可以將其分為三個階段的內容進行講解分析：（1）揚聲器發出單一頻率的聲音；（2）如何發出兩種不同頻率的聲音；（3）如何實現簡單樂曲。

2.應用Proteus軟件進行仿真實驗。應用軟件繪制電路圖進行仿真實驗，在這個階段中，應用虛擬軟件仿真可將重點放在程序編輯上，而每人一臺計算機可以跟上老師的進度，進行程序設計與分析，觀察實驗效果，教師也能較好地把握教學進度。而Proteus軟件可以進行電路的布局與布線，學生可以觀看3D模型，為下一步的電路制作打好基礎。

需要注意的是，仿真軟件里面所有的元件都是理想元件，所以，仿真能實現的效果實際做出來并不代表一定有效果。要想在實際中達到滿意的效果還要憑借硬件經驗進行反復的摸索和嘗試。這就不可缺少最后一步，進行電路實物制作。

3.電路實物制作，進行真實實踐。根據Proteus軟件制作的布線圖，進行萬能板插裝焊接，或者制作PCB板電路，焊接完成后進行通電檢測硬件，觀察實驗效果。并可以與仿真電路實驗效果進行對比，讓學生在實踐操作中更加理解仿真與實踐的區別，仿真軟件可以大大提高學習效率，但并不能代替實踐。因此，理虛實一體化教學是由理論學習、虛擬操作與實踐操作三者結合完成的，缺一不可。

（二）有的放矢設計實訓項目，深化校企合作

理虛實一體化的教學模式可以讓學生在模擬實驗和真實實踐過程中對基礎知識內容進行深入的了解。為了更好地采用理虛實一體化的方式進行知識點的教學，需要教師有的放矢地設計實訓項目，結合教學內容和學生學習的實際情況，選擇教學中的重點內容，采用模塊、課題或是任務體系結構的形式，在理論的指導下，在虛擬仿真和實際操作中進一步提升學生的實際水平。

職業教育是培養企業目前所需要的技能型人才的一種教育，因此為了深入促進理虛實一體化教學模式的推進，在教學中學校應該深化校企合作的模式，可以開發相應的軟件平臺。這個平臺既可根據學習的科目實際需要加入理論知識，結合企業實際生產實踐的項目進行學習，又可創設實踐項目虛擬化環境仿真學習，最終還能到企業在真實的環境中實踐學習，進一步深化了理虛實一體化的教學模式。

三、結語

通過一段時間的教學，結果初步證明，理虛實一體化教學模式可以有效提高單片機應用技術教學水平，激發學生對本門課程的學習興趣。在未來的教學中，教師應該繼續對理虛實一體化教學模式進行探究，并以此培養出更多社會需要的技術型人才。

參考文獻：

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