单片机教学仿真资源开发与利用研究

单片机教学仿真资源开发与利用研究
摘要：介绍单片机教学仿真资源开发与利用的现状，阐述研究价值，规划重点研究内容并提出研究方法和研究目标。

关键词：单片机教学；仿真资源
1现状
目前高职院校电子信息工程、应用电子、微电子技术、光电技术、通信技术、计算机应用、数控设备维修和自动化等专业都开设了《单片机原理及应用》课程，学院一般都配套建成了单片机硬件实训室，但存在硬件实验费用和实验室维护开支高，应用范围有限等问题，很有必要在教学中引入教学仿真资源，建成基于单片机仿真软件的单片机虚拟实验室，与已有的单片机硬件实训室结合，实现仿真和实践相结合，相辅相成，提高实验、实习和实训教学效果，同时降低教学成本，减少硬件实验费用和实验室维护开支。

2研究价值
在长期的单片机教学过程中学生普遍反映《单片机原理及应用》课程难懂，难学。

一方面是因为上理论课时很难现场演示，学生对一些知识点不容易接收，不能理解；另一方面是因为该课程是一门实践性很强的课程，只学理论知识
是学不好的，必须进行实践操作和训练，而学校能提供的实践机会只有一些生硬死板的实验台、实验箱电路连线，这是很不够的。

如果在教学中引入单片机仿真技术就可以大大地提高教学质量和教学效果：
2.1将单片机仿真演示教学引入课堂教学，其极为接近实际的动态演示可以激发学生兴趣、提高了学习的积极性，使抽象变形象，使重点易懂、难点化解。

2.2教学仿真资源只需一台电脑就可以仿真大量元件和仪器设备，并且效果非常好。

建立以此为基础的单片机虚拟实验室，学生就有机会完成更多的实验项目和内容，免费使用大量元件和仪器设备，从而提升了学生的知识面和应用能力，并且虚拟元件和仪器设备不存在损坏和维护问题，也就降低了教学成本，减少了硬件实验费用和实验室维护开支
2.3单片机教学仿真资源对学生实验的预习、单片机课程设计、全国大学生电子竞赛以及毕业设计等都有非常大的帮助，对提高他们的学习和工作效率，减轻劳动强度都有非常大的好处。

3重点研究内容
3.1研究单片机教学仿真资源的开发与利用方法。

3.2研究在单片机、微处理器控制技术相关课程实验、实习和实训教学中引入单片机虚拟实验室，实现仿真和实践相结合，相辅相成，提高实验、实习和实训教学效果，同时
降低教学成本，减少硬件实和验实验室维护开支的方法。

3.3研究基于单片机仿真软件Proteus的单片机虚拟实验室建设方案。

3.4 研究在单片机相关课程课堂教学中引入Proteus 软件对难点和重点进行实时演示，增强课程生动性和更易理解的方法。

3.5研究引导学生通过单片机虚拟实验室自学单片机相关课程的方式方法，及通过单片机虚拟实验室应用，在单片机课程设计、全国大学生电子竞赛和毕业设计中引入Proteus仿真软件提高学习效果和工作效率的方法。

4思路方法
4.1先进的教学理念融入教学资源：推广应用“四环相扣”国家教学成果一等奖的教学模式，开展电子信息专业教学整体改革，在教学整体解决方案中做到：依托行业企业开发能力标准（典型工作任务与职业能力分析）；面向职业岗位设置模块课程（学习领域课程归并）；立足真实任务组织工学交替（全程工学交替以保障教学实施效果）；基于工作过程实施职场鉴定（开放多元的考核方式，引入社会评价）。

4.2“五步工作机制”选取仿真项目：采用“534”课程设计方法优化课程体系、整合教学内容。

即“五步工作机制”：通过“行业专家确定典型工作任务→学校专家归并行
动领域→行业专家论证行动领域→学校专家开发学习领域→校企专家论证课程体系”，以实现校企专家共同参与课程体系设计；“三阶段转换”：通过工作任务实现“典型工作任务到行动领域”转换，通过工作过程实现“从行动领域到学习领域”转换，通过工作任务实现“从学习领域到学习情境”转换，以构建基于工作过程的专业核心课程教学内容；“四项主要成果”：人才培养方案、课程体系、课程教学方案和优质教材。

4.3搭建立体教学资源体系：主动适应行动导向教学模式转型的需求，搭建资源平台，为工学交替教学和定单培养的教学模式提供运行的环境和资源的支持。

引进了虚拟教学系统模拟真实的环境，包括三维交互式设备结构演示、虚拟操作、虚拟编程软件等。

建设真实企业环境，即“真实的工作岗位”、遵守“真实的行业规范”、操作“真实的设备”、采用“真实的工艺”、生产“真实的产品”等，营造了“虚实互补”的教学环境。

4.4仿真与实作结合的创新教学组织形式：以仿真与实作结合的形式组织教学，倡导理实一体，使学生经历单片机系统设计的全过程，使师生的分析与解决等方面能力全面提升，积累丰富的实践经验，为学生向单片机设计开发工作者身份的转变搭好了桥梁。

5研究目标
通过研究与实践，使单片机教学仿真资源内容更为科学系统合理，更能适应师生和社会人员的需要，并能提高教学质量和学生的实践能力。

在学校现有单片机实训室硬件基础上，建成一套基于单片机仿真软件的虚拟实验室系统，投入单片机相关课程实验、实习和实训教学使用，在不增加硬件投入负担的前提下，通过自主完成配套软件系统，提升教学效果和工作效率，降低教学成本，减少硬件实验费用和实验室维护开支。

总之，“单片机教学仿真资源开发与利用研究”对单片机课程教学环节改革，促进教学工作、提高教学质量，降低教学成本，减少实验维护开支，提高实验效果有重要的作用和意义。

研究完成后，可将研究成果推广到各种类似课程建设中，为高职教育的课程建设和实验实习改革带来新的思路。

参考文献：
[1]韩冰、顾京.浅析我国职业教育数字化教学资源建设的现状[J].教育理论与实践，2013（2）
[2]孙方；数字化教学资源的设计新视角：从知识加工到教学活动支持[J].现代教育技术，2013，（3）
作者简介：
陈学昌（1979～），男，硕士研究生，电路与系统专业，讲师，现任职于重庆电子工程职业学院应用电子学院。

项目基金：重庆电子工程职业学院校级课题，“虚拟现实技术在高职电子产品设计类课程教学中的应用研究”，编号201415。