高职单片机虚拟实验室资源库的建设与应用

胡蓉

【摘 要】本文阐述了单片机虚拟实验室资源库的建设内容，并基于资源库进行单片机课程教学改革，引导学生在“做中学，学中做”，取得了较好的教学效果。

【关键词】单片机；虚拟实验室；资源库；教学改革

中图分类号： TP368.1-4；TP391.9 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）28-0138-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.28.062

【Abstract】This paper expounds the construction content of the single-chip virtual laboratory resource library， and based on the resource library to carry out the teaching reform of the single-chip course， and guides the students to “do middle school， learn in the middle” and achieve better teaching results.

【Key words】Single chip microcomputer； Virtual laboratory； Resource library； Teaching reform

0 引言

随着信息技术的发展，新的教学理念和手段层出不穷，教育部在《教育信息化十年发展规划（2011-2020年）》等文件中明确提出：加快职业教育信息化建设，支撑高素质技能型人才培养，建设仿真实训基地等信息化教学设施，不断推动实验教学改革和实验教学资源开发。《单片机应用技术》课程是高职电子信息类专业的职业能力必修课程；此课程软硬结合，涉及多种知识的应用技术，具有很强的实践性、应用性和综合性；如果利用丰富的虚拟实验室库资源，并采用“教学做一体化”教学模式，能充分调动学生的积极性和主动性，能把所掌握的知识点运用到项目中，在项目中不仅巩固了相关知识点，而且能掌握单片机应用技术的相关技能，从而提高学生的职业素质。

1 单片机虚拟实验室资源库建设

建立虚拟实验室，软件方面，以Keil C51软件开发平台为支撑，能够让学生看见单片机内部的相关硬件资源及程序执行过程等相关内容，从而把较抽象的知识点直观化、形象化；在硬件方面，利用Proteus软件来模拟仿真我们设计的电路及程序是否符合要求。在资源库的建设过程中同时还使用office等办公软件制作相应的任务书、课件PPT并且每一个项目均录制讲解视频。

单片机虚拟实验室资源库的组成以霓虹彩灯、电子时钟、大屏幕广告牌等情境项目为任务驱动，将单片机的有关输入、输出接口的应用，定时器、计数器、中断、串行通信、AD、DA转换等内容知识点融入任务之中，每个情境项目又有子任务，任务难度层次递进。课程设计一周为综合应用，实验内容为综合性项目，如基于D S18B20及LCD1602的温度显示万年历，16*32汉字点阵屏的设计等内容。根据每个项目的要求，细化任务要点，将任务的解决方案、各个仿真电路的硬件电路设计、C语言程序设计调试、运行和操作要点等注意事项内容均通过视频讲解的形式呈现，配套的相关资源还包括项目任务书、硬件电路图、C语言程序及PPT课件。

2 基于单片机虚拟实验室资源库的教学设计

在《单片机应用技术》课程的教学过程中，整个教学分为课前、课中和课后三个阶段，每阶段均利用了虚拟实验室资源库实例讲解和作品演示进行工作任务驱动，学生在课堂内学习的过程中，教师进行分组指导或个别指导；随着教学项目的不断深入实施和学生经验的不断积累，学生自主学习占教学时间的比例不断提高，而教师指导的时间比例相应减少。

2.1 项目实施过程

2.1.1 课前

教师在教学前通过班级QQ群发布课前预习通知，学生在共享文件中下载项目工作任务书和相应的资源库视频，了解项目任务及工作要点。虚拟实验室资源主要包括本次任务的解决方案、各个模块的电路演示和大致讲解以及软件操作注意事项等内容。学生在上课前观看视频，思考教师在视频中教师发布的相关理论知识，还可通过互联网了解与本次项目相关的知识点。

2.1.2 课中

课中即课堂教学，采用一体化教学模式，主要以作品展示导入→控制技术分析→学生分组讨论实施方案→学生动手实践→成果展示与交流→项目评价→总结的教学模式来开展课堂教学，整个过程分为三个阶段：第一阶段完成任务的导入，第二阶段完成开放性任务，第三阶段则是对第二阶段学习成果的展示、点评，并进行总结。对于单片机的学习，没有一定理论知识基础，就无法进行项目建设。因此，应在课程项目实施过程的第一阶段教授学生单片机项目开发的硬件知识和软件程序设计要点，为第二阶段奠定基础，第三阶段的主要任务则是学习成果展示以及对学生作品的点评，及时且适当的评价有利于激发学生的创造激情，其中硬件装配和软件调试可同步进行。

2.1.3 课后

课堂教学结束后，要求学生根据项目内容撰写实验报告，其中包括硬件电路设计、软件程序清单等，重点分析讨论实验结果，总结学习以及学习过程中遇到的问题。教师根据学生项目任务或作品的完成情况、项目难易程度和创新性以及报告等，对学生的项目成绩进行综合评定。教师还需根据学生反馈信息修改并完善资源库，为后续教学提供改进措施。

2.2 考核方式

项目单项考核评价采用过程性评价的方式，按教学项目独立评价，各项目单项考核，按照项目能力要求选择考核内容。课程相结合后的过程考核评价，按各项目的评价成绩直接生成，各个项目评分，按比例折算入综合评分。

3 单片机虚拟实验室资源库的应用效果分析

通过对实践教学班级学生进行不记名的关于实践教学情况的评价问卷调查及分析反映：大部分学生对该课程的学习目标以及该课程在专业课程中的定位很清晰、学习目标明确；认为本课程采用的虚拟实验室的教学手段有利于掌握知识和技能，会在课前课后主动的预习与复习本课程。学生为了完成任务，并获得学生及教师比较髙的评价，他会利用课余时间自己去动手操作，这样教学活动并不局限于课内，学生的实践动手操作时间大大地增加了，因此学生的单片机技术应用能力就有了大的提高。

4 教学改革经验及存在问题

4.1 教学改革经验

单片机虚拟实验室的建立成为大力推进一体化教学的有力保障，虚拟实验室的建立可以较好地克服传统的单片机教学中无法兼顾理论和实践教学，虚拟仿真具有强大的资源优势和方便灵活的特点，使学生工程实践能力和创新能力得到锻炼，并且大大降低了硬件实验设备的维护保养成本。

4.2 存在问题

实际实施过中还有一些其他待解决的问题，例如：课外自主学习效果难以保证，学生的参与积极性还有待提高，这些都课程建设者提出了更高的要求，如提高并丰富虚拟实验室资源库内容与质量，布置有效的工作任务，丰富及优化课堂活动的设计，以此激发学生的学习兴趣与学习动力。

5 结论

研究表明，将虚拟实验室资源库应用于高职单片机应用技术课程中，对学生学习能动性的提高，知识的掌握，技能的提升等都有很大的帮助；将虚拟实验室引入单片机课堂教学，实现了理论教学和实践教学的无缝衔接，让理论教学和实践教学同时进行，教师能够做到“教中做、做中教”，学生能够做到“学中做、做中学”，达到真正意义上的“教、学、做”一体化的教学要求。随着信息技术的不断发展，我们将不断地学习新的教学理念，完善教学体系，更新信息化教学手段，构建更全面的教学资源，将教学改革不断的深化和探索下去！

【參考文献】

[1]屠志恋.单片机教学改革的研究与实践[J].教学改革2011（3）：55-56.

[2]李昌.基于虚拟实验软件的高职单片机教学改革[J].中国教育信息化2013（24）：35-36.