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摘要：疫情期間為了響應(yīng)教育部“停課不停學(xué)”號召，大連海事大學(xué)信息學(xué)院“微機單片機”課程教學(xué)團隊充分發(fā)揮團隊優(yōu)勢，在多年開展數(shù)字化教學(xué)資源建設(shè)的基礎(chǔ)上，利用Protues結(jié)合Keil建立線上虛擬實驗仿真平臺，設(shè)計了一系列典型題目，本文以汽車防盜報警系統(tǒng)設(shè)計為例，闡述學(xué)生單片機課程設(shè)計的學(xué)習(xí)過程，電路設(shè)計思想。同時團隊充分利用“雨課堂”教學(xué)工具、騰訊課堂、騰訊會議和網(wǎng)上MOOC視頻資源積極開展線上課程建設(shè)，通過建立QQ，微信群線上答疑解惑，提高課程教學(xué)質(zhì)量，收到良好的授課效果。

關(guān)鍵詞：線上教學(xué)；Protues；Keil虛擬實驗

為了響應(yīng)教育部“停課不停學(xué)”號召，大連海事大學(xué)人事處教師發(fā)展中心、教務(wù)處現(xiàn)代化教育技術(shù)中心成立了大連海事大學(xué)“停課不停學(xué)”保障支持團隊，在保障團隊的支持和領(lǐng)導(dǎo)下，課程組利用Protues結(jié)合Keil建立線上虛擬實驗仿真平臺，并使用“雨課堂”教學(xué)工具、騰訊課堂、騰訊會議等軟件開展線上教學(xué)。

一、課前準(zhǔn)備

開課前，課程教學(xué)團隊根據(jù)課程的特點制定了以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主，教師線上答疑相結(jié)合的在線教學(xué)執(zhí)行方案。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容統(tǒng)一安排了教學(xué)進度，研討確定了教學(xué)團隊、教師、學(xué)生的任務(wù)。任課教師需要完成每個教學(xué)班級課程QQ群和微信群的建立，建立好教師與學(xué)生實時溝通的渠道，并通過學(xué)校BB（Blackboard）系統(tǒng)和雨課堂教學(xué)工具，將教材內(nèi)容、教學(xué)課件、軟件安裝包、軟件使用說明和重要知識點線上MOOC視頻資源提前推送給學(xué)生，供學(xué)生自主學(xué)習(xí)使用。

二、在線授課實施過程

（一）學(xué)生自主學(xué)習(xí)，教師直播授課。學(xué)生需要在教師授課前通過MOOC視頻資源完成自主學(xué)習(xí)，熟悉理論知識，安裝好仿真軟件并熟悉其使用方法。絕大部分同學(xué)能夠完成自主學(xué)習(xí)，很多同學(xué)在學(xué)習(xí)過程中，會在QQ和微信學(xué)習(xí)群留言自己哪些地方?jīng)]太看懂，仿真軟件的操作問題、對教學(xué)計劃和考核要求不清楚等問題，教師需要時時地進行輔導(dǎo)答疑，不輕視每一個問題，切實讓學(xué)生感覺到老師就在身邊，建立以學(xué)生為中心的情感互動。教師通過騰訊課堂進行直播授課，課程設(shè)計題目，講解單片機課程設(shè)計的時間安排，課設(shè)的內(nèi)容，工具的使用，課設(shè)的一般設(shè)計過程，實驗過程中需要注意的問題等等。

（二）學(xué)生進行電路設(shè)計，教師答疑解惑。Proteus和KeilC51均是是單片機系統(tǒng)開發(fā)的常用軟件，學(xué)生可以在Proteus軟件繪制電路原理圖，在KeilC51軟件中編譯和調(diào)試程序代碼，通過Proteus和KeilC51的聯(lián)調(diào)，最終在Proteus中調(diào)入已編譯好的目標(biāo)代碼文件：*.HEX，即可實時地看到模擬的運行狀態(tài)和過程。基于Protues和Keil構(gòu)建的線上虛擬實驗仿真平臺，可以不受時間和地點的限制，學(xué)生只要有電腦就可以在家完成課程設(shè)計內(nèi)容，有效的解決了疫情期間學(xué)生無法返校進行線下實驗的問題。教師授課后，學(xué)生利用2周的時間進行電路的設(shè)計和仿真，期間教師要通過QQ和微信學(xué)習(xí)群解決學(xué)生在電路設(shè)計時遇到的各種問題和狀況。下面以汽車防盜報警系統(tǒng)設(shè)計為例，闡述學(xué)生的電路設(shè)計過程。①系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)汽車防盜報警系統(tǒng)主要功能有：（1）可通過開關(guān)打開監(jiān)控防盜功能，當(dāng)有人長時間在監(jiān)控范圍內(nèi)，即啟動報警系統(tǒng)。（2）系統(tǒng)可顯示當(dāng)前時間，且設(shè)置時間調(diào)整按鈕。采用了不間斷時鐘電路，在系統(tǒng)斷電后再次上電扔顯示當(dāng)前時間。（3）系統(tǒng)設(shè)置了存儲電路，可自動存入報警時間，一共可存5次，并通過按鍵查詢報警記錄。系統(tǒng)以單片機為核心，包括了人體感應(yīng)模塊、LCD顯示模塊、時鐘模塊、報警模塊、外部存儲模塊、按鍵模塊及供電模塊。③各模塊介紹單片機主控器件：STC89C52單片機為多功能8位中央處理器，其處理速度快，功耗小。其中有4組雙向的I/O口，還包括了定時器/計數(shù)器和外部中斷電路。人體紅外感應(yīng)模塊：采用DYP-ME003人體紅外感應(yīng)模塊，可自動感應(yīng)測量范圍內(nèi)是否有人體入侵，其靈敏性好，方便實用。時鐘模塊：采用DS1302時鐘芯片，其內(nèi)部含有年、月、日、時、分、秒等信息，可選擇24或12小時計時制，性能良好。顯示模塊：采用使用廣泛的1602液晶顯示器，可進行數(shù)字和字符的顯示，與單片機連接方便。存儲器電路：AT24C02是一個串行的EEPROM存儲器，可通過IIC總線接口和單片機通信，存儲信息。鍵盤模塊：設(shè)計4個獨立按鍵，包括“SET”設(shè)置按鍵，“UP”上調(diào)按鍵，“DOWN”下調(diào)按鍵及“REW”查詢按鍵。報警模塊：采用聲光報警模式，有人入侵后，小燈閃爍，蜂鳴器報警。供電電路：采用USB口供電，簡單方便。④Proteus仿真電路原理圖圖2為設(shè)計的Proteus仿真電路原理圖。

（三）騰訊會議在線檢查，學(xué)生在線答辯，提交設(shè)計報告。教師通過騰訊會議1對1檢查學(xué)生設(shè)計電路，同學(xué)通過屏幕分享運行仿真電路圖，演示系統(tǒng)功能，同時講解電路設(shè)計過程和解釋各功能模塊的原理。教師針對不同題目提出相關(guān)的問題，學(xué)生在線答辯。檢查答辯后，學(xué)生要在1周的時間內(nèi)撰寫課程設(shè)計報告，并通過郵箱發(fā)送給教師。

（四）開學(xué)后開放實驗室。在線教學(xué)仿真平臺提供了實驗室無法相比的大量的元器件資源，學(xué)生可根據(jù)自己的設(shè)計思想靈活設(shè)計仿真電路，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力，部分同學(xué)的電路設(shè)計很有自己的特點，值得贊賞。但在線教學(xué)也要起弊端，學(xué)生只進行了仿真，沒有接觸到實物，無法鍛煉動手實踐能力。所以針對這個問題實驗教師決定在開學(xué)后開放實驗室，鼓勵同學(xué)到實驗室進行實踐的操作。圖3和圖4分別為學(xué)生制作的汽車防盜報警系統(tǒng)實物圖和系統(tǒng)的顯示信息。

三、結(jié)束語

由于疫情，2020年春季學(xué)期的單片機應(yīng)用實踐課程采用線上教學(xué)的授課模式。課程組根據(jù)現(xiàn)有的課程資源，并結(jié)合“雨課堂”、騰訊課堂、騰訊會議等在線教學(xué)軟件，利用Protues結(jié)合Keil線上虛擬實驗仿真平臺，開展了線上課程的建設(shè)。采用了學(xué)生自主預(yù)習(xí)，教師課前授課，教師在線答疑，學(xué)生在線答辯等相結(jié)合的授課方案，圓滿的完成了教學(xué)任務(wù)，收到了良好的授課效果。

作者:翟朝霞 劉劍橋 周麗娜 金國華 馬寶山 單位:大連海事大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院