單片機課程虛擬仿真教學改革的探討

王洪生

摘?要：在目前的單片機教學中存在著教學資源不足、教學方式單一、教學時間有限的情況。針對這種情況，提出了虛擬仿真的教學改革思路，并且對學習者的特征和學習需求進行了分析。本文首先分析了單片機課程虛擬仿真教學的現狀和教學改革研究思路，然后針對如何進行單片機課程虛擬仿真教學改革提出了幾點策略。

關鍵詞：單片機課程;虛擬仿真;教學改革

單片機教學是電力專業的核心課程，具有綜合性、實踐性、科學性的特點。在以往的單片機教學中，由于受到多種因素的影響，課堂教學的現狀并不樂觀。虛擬仿真技術指的是運用儀器設備、模型等，模仿真實的工作程序進行科學研究、教學訓練的一種技術。因此，在單片機教學中，應該采用虛擬仿真技術，從而促進學生綜合能力的提高。

一、單片機課程虛擬仿真教學的現狀

隨著教學改革的發展，單片機教學作為電子專業和計算機專業的重要課程，受到了學校越來越多的重視，課改的力度也不斷加大。但是，單片機課程具有很強的理論性和實踐性，包括電子技術、計算機軟件和硬件等方面的知識。[1]由單片機組成的應用系統電路比較復雜，接口芯片比較多，需要將軟件和硬件有效結合在一起。這些內容都比較晦澀難懂，學生很容易失去學習興趣，產生畏難心理。在實際的教學中，很多學校都存在著教學資源不足的情況。在課堂教學中，教師通常以課堂講解為主，再通過實驗進行輔助。在操作實驗時，由于受到實驗箱的限制，只有幾個固定的實驗。學生只需要按照圖示將線路接好，按照指導書將程序輸入，就能夠完成實驗。在這個過程中，學生缺少動手實踐的機會，并沒有真正的參與到學習活動中。即使有的教師在教學中嘗試使用了仿真軟件，但是實驗的項目還是比較傳統，通常都是驗證性的實驗。為了對一個程序進行調試，學生在每次做實驗的時候都要重新繪制電路圖。這會占用學生大量有效的課堂學習時間，影響學生的學習效率。

二、單片機課程虛擬仿真教學改革研究的思路

單片機課程虛擬仿真教學的研究主要以我國中長期教育改革和發展規劃綱要、高等職業教育發展五年規劃等文件的精神作為指導，將構建主義和混合式學習作為理論，按照課程改革的基本要求，將就業作為導向。按照單片機應用系統的開發技術和職業崗位的要求，以職業資格的標準為參照，與行業內的企業進行合作來開發課程，選擇教學的內容。根據職業能力目標層次和類型的不同，根據學生開發單片機的能力，將真實的工作任務和工作流程作為依據，對教學內容進行整合和序化。遵循由簡單到復雜，由容易到困難的原則，對典型項目和學習任務進行設計。[2]在這個基礎上對單片機虛擬實驗教學的平臺進行開發，將理論和實踐相結合，從而有效的提升學生開發單片機的職業能力和創新意識。

三、單片機課程虛擬仿真教學改革的策略

（一）科學分析學生學習特征和學習需求

通過對學生的學習特征進行科學的分析，教師可以對學生的知識掌握情況、年齡特征和學習需要有全面的了解。通過文獻調查和座談的方式對學生的學習特征進行分析。[3]高職的學生已經基本了解了有關電子線路設計、安裝和調試的理論，同時也掌握了一定的實踐技能。但是他們對這些知識缺乏深入的了解，同時也不具備很強的實際運用能力。有些學生的基礎比較薄弱，抽象思維能力和學習能力不強，缺少學習的動力。但是，學生的形象思維比較強，喜歡動手操作，并且對計算機的學習興趣很高。根據學生的這些特征，教師在教學中不僅要向學生傳授理論知識，還要適當為學生提供動手操作的機會，讓學生將理論和實際相結合。這樣一來，能夠有效的培養學生的實際操作能力，為單片機課程的虛擬仿真教學提供良好的實踐基礎。

（二）設計典型項目，重新確立學習任務

虛擬仿真教學具有科學性和典型性的特點，應該到有關的技術企業去開展調研活動，通過實地考察和座談會的形式對于專業人才應該具備的理論知識和專業技能有全面的了解。根據學生的實際特點和學習需要，對教學內容和教學過程進行整合，為學生重新確立學習任務。根據這些情況，可以設計六個典型的項目，包括流水燈的監控、智能燈的監控、電壓表數字化、電子日歷、溫度檢測體系等，總共28個學習任務，為單片機課程虛擬仿真教學改革提供堅實的理論基礎。

（三）重視培養學生的電路設計能力

在培養學生對于單片機的運用能力時，主要包括培養學生設計軟件系統和硬件系統的能力、運用能力和調試能力。但是，在以往的教學中，學生設計電路的機會很少。在實驗教學中，教學資源不是很充足，教學時間也比較有限，學生不能獨立設計電路。雖然學生參與了實踐，但是對于成功的電路缺乏充分的理解，對于單片機體系的開發程序也不是很了解。在教學過程中，虛擬仿真實驗是非常有效的輔助工具。學生可以根據實驗的任務，在Proteus和Keil的調試下設計程序，并且調試，最后在Proteus軟件中實現。在這個過程中，學生對具體控制信號的理解會更加深入，設計能力能夠得到有效的鍛煉，綜合素養能夠得到有效的提升。

四、結論

總而言之，單片機課程虛擬仿真教學是計算機技術和單片機教學的有機結合，應用的前景非常廣闊，能夠使高職院校的教學質量得到有效的改善。因此，教師應該科學分析學生的學習特征和學習需求，設計典型項目，重新確立學習任務，重視培養學生的電路設計能力，構建虛擬仿真教學體系，激發學生學習的主動性和積極性，從而有效的提升學生的綜合能力，提升課堂教學的效果。

參考文獻：

[1]陳海衛，盛衛鋒，化春鍵，寧萌，宿磊.基于虛擬仿真平臺的單片機課程教學的思考[J].教育教學論壇，2019（02）：226-227.

[2]趙新月，林君.虛擬仿真在《單片機》課程實驗教學中的應用[J].信息與電腦（理論版），2017（22）：236-238.

[3]胡克滿，胡海燕.虛擬現實與仿真技術在單片機技術課程教學中的應用研究[J].模具工業，2017，43（05）：66-67+77.