基于虚拟仿真平台的单片机教学研究与实践

基于虚拟仿真平台的单片机教学研究与

实践

摘要：随着互联网虚拟技术的突破和应用，单片机教学逐渐暴露出各种问题，比如说，教学资源有限，教学的方法和手段存在单一弊端等。本文在研究过程中

针对教学现状和教学改革内容进行分析，并提出了具体的虚拟方针模式。希望本

文论述内容有利于提高单片机仿真教学的效率，有效促进学生职业岗位能力的形

成和发展。

关键词：单片机；虚拟仿真；项目教学；课程模式

随着“互联网+”的深入发展，计算机虚拟技术与教育资源的结合已经展示

出一定的发展前景和发展价值，虚拟仿真教学借助互联网虚拟现实技术和仿真技

术的突破成为了新型的辅助教学途径和方式。在虚拟仿真教学模式下。学习的情

景情况和操作环节将会一一展示，尤其是实践操作的流程会得到设计操作以及验证，产生了一种基于理论和实践的有效结合。除此之外，虚拟仿真教学本身具备

灵活高效的教学特点，不仅有利于开展个性化的教学尝试，还符合众多高职院校

教学发展的人才培养计划，据此，虚拟仿真教学成了众多高职院校培养职业能力、创新能力和创业能力的课程选择。

一、单片机教学现状分析

随着职业教育深入发展，职业教育工学与教育相结合，使得单片机技术成为

高职院校计算机教学的主要课程。单片机教学课程具备较强的理论性和操作性，

其不仅涉及到计算机软硬件的相关知识，更是基于复杂电路和多电子技术的结合[1]。除此之外，单片机教学本就复杂多变，可别是根据单片机形成的电路不仅具

备多个接口芯片，还需要注重软件和硬件的配合。

这就使得单片机课堂教学呈现出较为枯燥和晦涩的特点。而且，高职院校单

片机教学中教学资源不足，导致课堂教学始终讲授为主，很少涉及到实践教学和

实验操作，这就使得原本以实验操作为主的课堂教学形式变成了口头传授。许多教师由于教学资源限制，只能将关键实验的步骤进行分拆讲解。也有部分学校对关键实验道具和器材进行配备，但是学生在实验过程中只需按照教师指导做好接线处理，输入程序即可完成操作。学生很少拥有自由且灵活地动手操作时间和机会。而且，还有部分高职院校虽然已经将仿真教学软件引入其中，但在应用方面仍然呈现短板。实际教学内的实验项目仍然以传统的验证性项目为主，几乎所有实验都需要会是繁琐和复杂的电路图，这不仅占用了大量的教学时间，还降低学习效率。由此可以说可以看出，单片机教学始终存在着教学资源有限、教学方式方法单一的落后、教学时间及效率不足等问题。

二、教学改革研究的内容

1.学习者特征与学习需求分析

在教学改革过程中，主要改革内容包括以下两点，其中学习者特征分析是结合学生基本信息进行了解，比如说年龄、性别、学习情况等等，而在学习者学习特征分析中，本文主要依据问卷和访谈的方法进行调查和实践。本文结合问卷调查结果了解到，该课程学生普遍为二年级，自身关于安装调试、电子图形设计等已经具备一定认知基础。不过，这部分学生对理论知识认知存在偏差，无法体现活学活用的特点，而且这部分学生入学成绩较低。自身认知能力悄然薄弱，对于出现了理解和理论知识的概念理解不全面。其实较为重要的为这部分高职学生基础薄弱，关于抽象知识和理论的理解能力较差[2]。不过在实践方面，对计算机硬件技术较为感兴趣，说明单纯的课堂教学无法满足信息需求，对学习缺乏热情和积极性的群体才是关键。不过，这部分群体也具备一定优势，许多学生关于改革的教学内容也保持理解，而课堂教学之外部分人群会通过多种渠道进行技术和概念的了解。而且对于学习者的动手能力较强，理论知识较差。而本文内容希望通过融教行为随起满足学生知识和操作的需求。使得学生在实践中获得理论依据和培养操作技能，这才是仿真虚拟教学的真实问题。

2.典型项目与学习任务设计

在典型项目设计过程中，通过虚拟仿真技术进行教学任务设计，该任务需要

满足典型性和先进性的基本原则。因此，本文认为高职院校可以加强与高新企业

的合作及联系，或者是通过访谈，调研等等诸多形式了解到典型项目设计的细节

和关键。而且，可以通过技术研讨会的形式对单片机操作人员职业成长所需进行

分析，通过这种细节的调研，形成典型工作任务。而且，该学习任务制定必然需

要遵循人才培养的规律和学生职业发展能力。按照不同层次和理论的学习者特征

分析和需求分析进行展示。为此，更好地判断此举单片机技术的匹配性[3]。本文

研究中，通过单片机课程设置流水灯、交通控制灯以及字符液晶频率计、数字定

压仪等。并且在大型项目下设不同小任务，这位虚拟实验平台建设提供了条件。

3.虚拟仿真实验教学平台的开发

本文认为，通过虚拟仿真进行教学实验，需要把握以下三种教学重点。第一，需要按照典型项目设置典型任务，并且通过任务分配需求供给不同操作器材。然后，通过模块化教学思想对实验器具进行分类，确定实验所需，满足模块组成体

系的需要。本文实验设计有时钟、单片机最小系统，储存器和虚拟仪器等构成。

第三，选择Proteus、仿真软件和KeilC51uVision4编译调试环境作为虚拟实验

教学平台的开发环境，在Proteus仿真环境下设计各模块电路，在Keil环境下

设计、编译与各个典型学习任务相关的功能模块程序，并进行联合仿真调试。

三、虚拟仿真教学模式的构建

虚拟仿真教学模式构建体现综合特点，其不仅结合建构主义学习理论和混合

式学习方法，应该在高职院校工学结合课程的要求下最大化地按照虚拟仿真教学

原则进行设计和实验。可以说，仿真教学模式体现出一种理论与实际相结合的设

计方案。其整体步骤为“项目导入——计划制定——计划实施和评价等”。本文

接下来以流水灯设计为例进行分析，明确各环节模式的实际内容。

在单片机教学中，流水灯项目具备一定基础性，可以较好地帮助学生进行知

识积累。实践中的任务安排主要体现在以下几个方面：一是按键左右移动，二是

霓虹灯显示。在这个实验地进行中学生们可以通过单片机最小系统完成搭建，不