微机原理及应用教学方法改革与实践
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【摘要】目前微机原理及应用课堂教学内容枯燥抽象，课堂上缺乏生动有效的演示平台。为了解决这些问题，提出了协同虚拟仿真实验和实际实验验证相结合的教学模式，帮助学生更好地掌握和消化相关知识，提高学生的学习主动性与学习效率。
【关键词】微机原理及应用 虚拟仿真 教学改革
学好单片微机技术是机械、机电类专业学生未来就业的一个很好的方向。目前有关这门课程的国内教材结构上合理，知识严谨，但课本的内容偏重理论，概念较抽象复杂，缺乏有效实例验证。如果不改革课堂的教学方法而一味地强调书本知识和编程指令掌握，将会造成培养的学生既没有扎实的理论功底，也没有较强的实践能力，从而在培养应用型人才和就业竞争中陷入尴尬的两难境地。目前普遍的教学模式都是采用传统的板书和播放PPT的授课模式，存在着许多弊端。
一、课堂教学现状
目前教材章节内容安排基本上为先介绍单片机的基础知识，进制转换，接着是单片机复杂的硬件内部结构，然后介绍枯燥的指令系统及汇编语言编程，最后讲解系统扩展技术和接口技术。教材布局结构严谨，涉及的知识丰富，但存在内容复杂抽象，逻辑性不强，指令枯燥难记，学生基本上是学了后面的编程知识就忘记了前面得硬件知识。课上听得懂，课后练习不会做，自己开发的程序无法得到验证，长期下去学生将缺乏学习激情，教学效果不理想，到考核的时候也是死记硬背，应付过关，对自己以后的就业和技能的培养毫无帮助。授课方式目前也是以板书、PPT教学方式为主，通过板书能将指令和汇编知识讲解得细致一些，有利于学生记笔记课后复习；通过PPT教学方式可以图文并茂，有利于讲解，提高上课效率，但是这样的教学模式学生也是被动地接受知识，缺乏有效地演示和互动环节，而且幻灯片讲解的速度太快，学生也是被PPT拖着走，一堂课下来学生都是处于似懂非懂的状态。因此，本文提出了协同虚拟仿真实验和实际实验验证相结合的教学模式。
在知识传授的过程中，课堂实例演示和教学互动起着非常重要的作用。为此，在课堂讲授中引入了协同虚拟仿真软件Keil μVision与Proteus，将单片机虚拟仿真软件和多媒体教学设备结合起来，上课时教师实时地，动态地利用仿真软件编写程序、调试程序、搭建硬件电路以及将软硬件系统集成完成一个项目内容的教学。课后可以将所有涉及到的资源拷贝给学生，要求学生自己独立完成上课的项目教学内容，同时布置类似的项目作为习题作业，让学生举一反三，自己用仿真软件来完成作业。这样使学生能够在有计算机的地方就能搭建虚拟实验室，并可以对自己所想的各种方案进行验证权衡从而对自己所掌握的知识提炼。进一步帮助学生积累经验，锻炼解决实际工程设计的能力，提高学习效率。
三、改革实践案例
上课讲解内容为LED流水灯控制项目开发。首先介绍LED的相关知识图1，介绍其单向导通性和发光电流，通过两种方法了解其极性，外观识别法和万用表测量法，同样对限流电阻的基础知识进行讲解图2，使学生知道电阻在硬件里面的作用以及如何确定阻值大小，通过学生和老师的互动，实际测量达到对LED发光二极管和限流电阻的全面了解。
图1 发光二极管LED
图2 限流电阻
接着指导学生完成LED灯控制项目的设计开发流程：首先，硬件电路的初始方案设计；其次，Proteus虚拟实验室搭建图3；接着，Keil软件程序设计（汇编或C语言）；然后，Keil与Proteus协同虚拟仿真验证图4；最后，单片实验板实际验证图5。
图3 虚拟硬件实验室图
图 4 协同虚拟仿真
图5 单片实验板实际验证
通过课堂上搭建虚拟仿真实验台和实际电路验证相结合的授课方式使学生更直观地了解所学的知识，通过互动参与亲身体会项目的开发，课后布置类似的项目作业，将开发项目所需的虚拟仿真软件拷贝给学生，使得学生在宿舍就可以搭建虚拟实验平台进行项目开发，通过虚拟仿真验证自己开发的程序的合理性，不断动态调试发现问题解决问题直至程序最终调试成功，实际验证时可以到实验室自己动手搭建硬件平台，进行实物验证。学生通过学习积累可以开发制作一些小的硬件电路，培养兴趣，将自身从网络中解脱出来。
四、结论
教师通过设计一些小项目，将书本上的硬件和软件知识结合起来，使学生能自己动手，全心投入地完成一个实际项目的设计-搭建-验证-再设计-再验证的实践环节。这样一来学生的知识得到提炼和升华，同时培养了学生高效的计算机辅助设计开发技术，进一步为课程设计、毕业设计从事更复杂的单片机开发积累经验，最终为就业打下良好地基础。
【参考文献】
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