基于Proteus 仿真的STM32 線上教學實例研究

陳爽 陳雷 李林 董彥榮 李欣

（1.河北科技師范學院數學與信息科技學院，河北秦皇島 066004；2.東北石油大學（秦皇島校區），河北秦皇島 066004；3.遼寧省朝陽市技師學院，遼寧朝陽 122000）

線上教學中教師和學生的互動性較差，如何引導學生在較長的時間內專注、認真學習知識是值得探討的問題。教師如果教授的時間太長，項目沒有趣味性不利于學生的專注性，因此，引入項目式仿真教學有效改善這些問題。本文以STM32 課程為例，引入Proteus 軟件進行仿真，采用任務驅動，項目中學習的思路進行教學，有效提高了學生的學習興趣[1]。

整體的教學團隊是敬業的，專業的教學團隊：開課前選軟件的版本，項目的建設，功能的劃分。教師團隊是師德高尚、熱愛教學、知識豐富、能力過硬、結構合理的教學團隊。教師積極參與教學項目的研發和教學實踐。依據學生的前續課程和后續課程設計課程難易程度，知識點的講解。

STM32 講授采用項目式教學，按照功能分成六功能單元。六個功能單元包括LED 控制、跑馬燈控制、數碼管控制、按鍵控制、串行通信設計、定時器設計，每個功能單元由3 ～6 個小項目組成。以定時器設計為例，STM32F103R6 芯片定時器包括SysTick定時器，高級控制定時器，通用定時器。因此將功能單元分成3 部分講解，第一部分講解SysTick 定時器，包含一個小項目。項目為利用SysTick 定時器循環點亮LED，點亮的時間是1s。先講解硬件工作原理，再講解應用到的函數，再用實例設計講解。第二部分講解高級定時器，包含4 個小項目。第一個小項目為定時1s 時間，第二個小項目為PWM 輸出控制電機，第三個小項目為輸入捕獲設計，第四個小項目是脈寬測量設計。第三部分講解通用定時器。包括一個小項目，定時1ms[2]。

將功能模塊為每個小項目有利于學生快速理解其功能單元。每個小項目的任務有相關的知識和技能，使學生從STM32 復雜的硬件結構中解放出來，著重于動手實現功能。例如上面的定時器程序，實例講解1s 的程序設計，學生可以做5s 的程序設計等，擴展非常方便。易于學生在課上理解、消化、應用、實踐。應用Proteus 軟件進行仿真實現了在計算機上完成STM32 電路設計、軟件設計、仿真與調試等一系列的工作，使學生掌握硬件連接，軟件設計到產品成型的全過程。

將工程應用實例貫穿理論教學過程，以課前錄好視頻、直播課堂、實驗任務、實時互動討論、課后檢查、評價、課后回放為主線，應用在整個教學周期。實踐表明，應用此方式提高了線上課堂教學質量，提升了學生的軟硬件綜合開發能力。

課程以STM32F103R6 芯片為例，從基礎開始到復雜接口的講解。具體過程如下：

1 在學校的泛雅課堂進行建課

包括課程介紹、教師團隊、教學條件、教學效果、參考教材、課程片、教學資源、課程章節。課程首頁如圖1 所示。

2 錄制視頻上傳到泛雅課堂

錄制的視頻學生提前進行預習，有不明白的問題記錄下來，隨時在討論區問教師，或者直播上課的時候聽完課程后還有疑問可直接及時互動。

3 騰訊課堂直播

以Proteus 仿真建立硬件平臺，并講解與之相關的硬件基本概念，軟件編程。仿真驗證。

4 實驗任務練習

根據直播過程中講解的內容，布置項目給學生。學生動手操作，有問題進行互動交流。

圖1 線上建課首頁

5 總結

對學生的項目的熟悉程度、完成的速度、質量進行總結。注重對項目的全方位、多層次防護。積極發揮對專業類實驗教學信息化建設的示范引領作用。教學理念、內容、方式方法、技術與開放運行、團隊建設和服務、效果評價和評估，有特色、有競爭力。持續改進，開展一輪又一輪的項目建設與培育。

6 課后在泛雅課堂設置答題，選擇性做延伸題目

其中分解的項目具備以下要素：從點到線到面的講解以及以學生理解力為中心的項目設計。堅持以學生的需求出發，注重對學生的興趣、創新精神、實踐能力的綜合培養，注重知識點的講授，知識線的串聯，知識面的擴展，能力的培養，素質的提高共同實施，調動學生參與動手設計的積極性和主動性，激發學生的興趣和潛能，增強創新創造能力。

包括準確適宜的教學內容設計：堅持問題、需求為導向，緊密結合各類最新應用，結合學生的特點，研發原理準確、內容緊湊、時長合理、難度適宜的虛擬仿真實驗項目。創新多樣的教學方式方法：基于問題、案例的互動式、研討式教學、倡導自主式、合作式、探究式學習。呈現方式通過文字、圖片、視頻等各種媒介促進教學準備、線上討論、交流。提高教學項目的吸引力和教學的有效度。項目式教學使得學生實驗興趣濃厚、自主學習能力明顯提升，實踐創新能力明顯提高，通過開展在線教學服務和技術支持，學生學習本門課程及相關課程的興趣有了極大的提高。課程的建設為其他類似學科的建設提供了教學理念、內容、方式方法、技術與開放運行、團隊建設和服務、效果評價和評估，有特色、有競爭力。未來將持續改進，開展一輪又一輪的項目建設與培育。

本門課程是應用主導，發展目標是培養面向市場的高級工程或應用型人才。課程是專業性、綜合性、實踐性很強的課程，要求學生具有較強的動手、組織協調、創新、團隊合作的能力。課程不僅僅應強調掌握基礎理論知識、基本技能和基本方法，更應重視學生的實踐動手能力和創新能力的培養和訓練。

其項目的設計，建設的水平直接決定了教學過程的整體質量。開展線上虛擬仿真實驗教學項目建設，推進現代信息技術與教學項目深度融合、拓展教學內容的廣度、深度、延伸學習時間和空間、提升教學質量和水平有著重要的意義。