单片机课程虚拟仿真教学改革的探讨
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作者:王洪生
摘 要：在目前的单片机教学中存在着教学资源不足、教学方式单一、教学时间有限的情况。针对这种情况，提出了虚拟仿真的教学改革思路，并且对学习者的特征和学习需求进行了分析。本文首先分析了单片机课程虚拟仿真教学的现状和教学改革研究思路，然后针对如何进行单片机课程虚拟仿真教学改革提出了几点策略。
关键词：单片机课程;虚拟仿真;教学改革
单片机教学是电力专业的核心课程，具有综合性、实践性、科学性的特点。在以往的单片机教学中，由于受到多种因素的影响，课堂教学的现状并不乐观。虚拟仿真技术指的是运用仪器设备、模型等，模仿真实的工作程序进行科学研究、教学训练的一种技术。因此，在单片机教学中，应该采用虚拟仿真技术，从而促进学生综合能力的提高。
一、单片机课程虚拟仿真教学的现状
随着教学改革的发展，单片机教学作为电子专业和计算机专业的重要课程，受到了学校越来越多的重视，课改的力度也不断加大。但是，单片机课程具有很强的理论性和实践性，包括电子技术、计算机软件和硬件等方面的知识。[1]由单片机组成的应用系统电路比较复杂，接口芯片比较多，需要将软件和硬件有效结合在一起。这些内容都比较晦涩难懂，学生很容易失去学习兴趣，产生畏难心理。在实际的教学中，很多学校都存在着教学资源不足的情况。在课堂教学中，教师通常以课堂讲解为主，再通过实验进行辅助。在操作实验时，由于受到实验箱的限制，只有几个固定的实验。学生只需要按照图示将线路接好，按照指导书将程序输入，就能够完成实验。在这个过程中，学生缺少动手实践的机会，并没有真正的参与到学习活动中。即使有的教师在教学中尝试使用了仿真软件，但是实验的项目还是比较传统，通常都是验证性的实验。为了对一个程序进行调试，学生在每次做实验的时候都要重新绘制电路图。这会占用学生大量有效的课堂学习时间，影响学生的学习效率。
二、单片机课程虚拟仿真教学改革研究的思路
单片机课程虚拟仿真教学的研究主要以我国中长期教育改革和发展规划纲要、高等职业教育发展五年规划等文件的精神作为指导，将构建主义和混合式学习作为理论，按照课程改革的基本要求，将就业作为导向。按照单片机应用系统的开发技术和职业岗位的要求，以职业资格的标准为参照，与行业内的企业进行合作来开发课程，选择教学的内容。根据职业能力目标层次和类型的不同，根据学生开发单片机的能力，将真实的工作任务和工作流程作为依据，对教学内容进行整合和序化。遵循由简单到复杂，由容易到困难的原则，对典型项目和学习任务进行设计。[2]在这个基础上对单片机虚拟实验教学的平台进行开发，将理论和实践相结合，从而有效的提升学生开发单片机的职业能力和创新意识。
三、单片机课程虚拟仿真教学改革的策略
（一）科学分析学生学习特征和学习需求
通过对学生的学习特征进行科学的分析，教师可以对学生的知识掌握情况、年龄特征和学习需要有全面的了解。通过文献调查和座谈的方式对学生的学习特征进行分析。[3]高职的学生已经基本了解了有关电子线路设计、安装和调试的理论，同时也掌握了一定的实践技能。但是他们对这些知识缺乏深入的了解，同时也不具备很强的实际运用能力。有些学生的基础比较薄弱，抽象思维能力和学习能力不强，缺少学习的动力。但是，学生的形象思维比较强，喜欢动手操作，并且对计算机的学习兴趣很高。根据学生的这些特征，教师在教学中不仅要向学生传授理论知识，还要适当为学生提供动手操作的机会，让学生将理论和实际相结合。这样一来，能够有效的培养学生的实际操作能力，为单片机课程的虚拟仿真教学提供良好的实践基础。
（二）设计典型项目，重新确立学习任务
虚拟仿真教学具有科学性和典型性的特点，应该到有关的技术企业去开展调研活动，通过实地考察和座谈会的形式对于专业人才应该具备的理论知识和专业技能有全面的了解。根据学生的实际特点和学习需要，对教学内容和教学过程进行整合，为学生重新确立学习任务。根据这些情况，可以设计六个典型的项目，包括流水灯的监控、智能灯的监控、电压表数字化、电子日历、温度检测体系等，总共28个学习任务，为单片机课程虚拟仿真教学改革提供坚实的理论基础。
（三）重视培养学生的电路设计能力
在培养学生对于單片机的运用能力时，主要包括培养学生设计软件系统和硬件系统的能力、运用能力和调试能力。但是，在以往的教学中，学生设计电路的机会很少。在实验教学中，教学资源不是很充足，教学时间也比较有限，学生不能独立设计电路。虽然学生参与了实践，但是对于成功的电路缺乏充分的理解，对于单片机体系的开发程序也不是很了解。在教学过程中，虚拟仿真实验是非常有效的辅助工具。学生可以根据实验的任务，在Proteus和Keil的调试下设计程序，并且调试，最后在Proteus软件中实现。在这个过程中，学生对具体控制信号的理解会更加深入，设计能力能够得到有效的锻炼，综合素养能够得到有效的提升。
四、结论
总而言之，单片机课程虚拟仿真教学是计算机技术和单片机教学的有机结合，应用的前景非常广阔，能够使高职院校的教学质量得到有效的改善。因此，教师应该科学分析学生的学习特征和学习需求，设计典型项目，重新确立学习任务，重视培养学生的电路设计能力，构建虚拟仿真教学体系，激发学生学习的主动性和积极性，从而有效的提升学生的综合能力，提升课堂教学的效果。
参考文献：
[1]陈海卫，盛卫锋，化春键，宁萌，宿磊.基于虚拟仿真平台的单片机课程教学的思考[J].教育教学论坛，2019（02）：226-227.
[2]赵新月，林君.虚拟仿真在《单片机》课程实验教学中的应用[J].信息与电脑（理论版），2017（22）：236-238.
[3]胡克满，胡海燕.虚拟现实与仿真技术在单片机技术课程教学中的应用研究[J].模具工业，2017，43（05）：66-67+77.
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