虚拟仿真单片机教学的探讨

陆 燕 珍

(广西城市职业学院，广西 扶绥 532100)

单片机技术是集综合性、实践性、科学性于一身的电力专业的核心课程，实验环节在这一课程的教学过程中有着非常重要的作用。然而传统的单片机教学过程，由于受到一些客观条件的限制，课程的理论和实践严重脱节，降低了教学的实际效果。随着计算机的虚拟和仿真技术的应用及普及，虚拟仿真单片机教学逐渐发展起来。在该技术的帮助下，学习者可以根据真实情景里的理论和实际的操作，在虚拟的环境下进行类似的操作及运行等，从而达到理解理论和掌握操作的目的。在这一背景下不断推广虚拟仿真单片机教学能够提高学习者的综合实力，是高等院校教学需要高度重视的新课题。

1 科学分析学生特征以及学习需求

科学分析学生的特征是为了进一步了解学生的知识储备情况、年龄特点以及学习需求，主要采用文献调查和座谈的方法开展调查分析。调查对象是高职二年级学生，他们对设计、安装以及调试电子线路的理论和实践技能有了初步的了解，但是难以深入理解这些知识，更不用说实际的运用。调查还显示，这些学生基础较差，抽象思维能力一般，学习能力不足，因而缺乏足够的学习热情；但是他们的形象思维能力较强，乐于动手并且对计算机技术有浓厚的兴趣。学生的这些特征表明，在实际教学过程中应该将更多的动手操作穿插在理论教学过程中，让学生在掌握理论知识的同时熟悉实际的操作步骤，在特定的情境中，将“教师教、学生学”科学地融为一体，通过对学生实际操作技能的培养，为虚拟仿真单片机教学奠定实践基础。

2 设计典型项目，重新确立学习任务

根据虚拟仿真教学的科学性和典型性相结合这一原则，深入到相关技术型企业的内部开展调研，通过实地观测和召开技师座谈会等形式，了解专业的技能人才应该具备的理论知识、专业技能、工作态度等，结合学生的特点以及学习需求，整合教学内容和教学过程，形成典型的项目，重新确立学习任务。针对这些情况，将课程设计成流水灯的监控、智能灯监控、电压表数字化、电子日历、温度监测体系等六个典型的项目，学习任务总计28个，为虚拟仿真单片机教学改革奠定理论基础。

3 着重培养学生的电路设计能力

高职院校对学生的单片机技术的运用技能的培养，主要包括软件系统及硬件系统的设计、运用和调试能力的培养。但是传统的教学过程中，学生缺少设计电路的机会，比如，外部的RAM的拓展性实验。在传统的实验教学过程中，由于受到教学资源不足以及缺乏教学时间的限制，使得学生难以独自设计硬件电路，虽然进行相关的实践锻炼，但是学生在完成实验后也不理解成功的电路到底是什么，不清楚单片机体系的开发程序。目前，虚拟的仿真实验成为了教师教学的辅助工具。作为学生应该依据实验的任务，在Proteus软件和 Keil的调试下完成程序的设计，并进行调试，最后将这一完整的体系在Proteus软件的环境中得到实现。这一过程，能够提高学生对具体控制信号的理解认识，提升学生的设计能力，同时能够培养学生的综合素养。

4 构建虚拟仿真的教学体系

在构建综合型学习理念的指导下，借鉴数字化和模拟仿真单片机教学项目的设计方式，设计出了以典型项目为依托的教学体系，实现了理论与实验有机结合的设计。这一模式主要由“导入项目”“制订方案”“实施方案”“展示与评估成果”等环节构成，其中处于中心位置的是虚拟仿真，这四个独立的环节紧紧围绕这一中心组成了环形的序列结构。笔者以设计流水灯这一项目为例，简单地介绍该模式的运行。

流水灯这一项目的任务是认识、掌握单片机，这是学习其他项目的基石。通过对这一项目的认识，能够帮助学生逐步了解设计程序的步骤，培养学生的综合能力。在“导入项目”这一环节，教师的教学活动主要有：以霓虹灯这一案例将项目导入，并给学生布置相应的学习任务；依据学生的特征和能力，合理安排完成任务的具体时间；给学生提供足够的学习资源。在“制订方案”时，学生在自主学习的前提下，科学分析项目任务，确定实施任务的具体步骤，合理设计按键方式，为任务的真正实施打下坚实的基础。在“实施方案”时，在教师的指导下，学生应该在模拟仿真的实验体系下按照方案的实施步骤及时完成任务。在“展示与评估成果”这一环节，学生既要展示项目的完成情况，还应主动询问他人对自己成果的评价，对知识进行重构，巩固所学知识。教师及时作出反馈，帮助学生积极改正出现的问题，激发学生的学习热情。

5 结语

虚拟仿真单片机教学是先进的计算机技术及教学理念与单片机教学的有机结合，有着较为广阔的应用前景，将大大改善高职院校的教学质量。虚拟仿真为单片机的教学提供了更加科学的平台，在一定程度上改善了传统的单片机教学过程中出现的不足，提高了学生的学习热情和主动性，改善了教师的教学效果，同时又大幅度降低了教学和实验成本。

参考文献：

[1]王金岗.基于虚拟仿真的单片机教学改革研究[J].高等职业教育(天津职业大学学报),2012，(6):67～70.

[2]嵇萍,刘泗岩.虚拟仿真实验在单片机教学中的应用[J].中国现代教育装备,2009，(17):94～96.