陳爽 陳雷 李林 董彥榮 李欣

摘要：傳統(tǒng)的教學(xué)過(guò)程限制學(xué)生接受知識(shí)的效率，仿真線上教學(xué)，在信息展示方式上打破時(shí)間和空間的限制，可彌補(bǔ)教學(xué)條件的不足，節(jié)省大量的教學(xué)成本，促進(jìn)數(shù)字化校園建設(shè)。本文以《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)》這門(mén)課為例，采用基于Proteus仿真的STM32線上教學(xué)為實(shí)例，探討講課方式方法，采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)，項(xiàng)目中學(xué)習(xí)的思路進(jìn)行教學(xué)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

關(guān)鍵詞：仿真;Proteus;線上教學(xué)

中圖分類(lèi)號(hào)：TM301.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-2177（2020）19-0084-02

線上教學(xué)中教師和學(xué)生的互動(dòng)性較差，如何引導(dǎo)學(xué)生在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)專(zhuān)注、認(rèn)真學(xué)習(xí)知識(shí)是值得探討的問(wèn)題。教師如果教授的時(shí)間太長(zhǎng)，項(xiàng)目沒(méi)有趣味性不利于學(xué)生的專(zhuān)注性，因此，引入項(xiàng)目式仿真教學(xué)有效改善這些問(wèn)題。本文以STM32課程為例，引入Proteus軟件進(jìn)行仿真，采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)，項(xiàng)目中學(xué)習(xí)的思路進(jìn)行教學(xué)，有效提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[1]。

整體的教學(xué)團(tuán)隊(duì)是敬業(yè)的，專(zhuān)業(yè)的教學(xué)團(tuán)隊(duì)：開(kāi)課前選軟件的版本，項(xiàng)目的建設(shè)，功能的劃分。教師團(tuán)隊(duì)是師德高尚、熱愛(ài)教學(xué)、知識(shí)豐富、能力過(guò)硬、結(jié)構(gòu)合理的教學(xué)團(tuán)隊(duì)。教師積極參與教學(xué)項(xiàng)目的研發(fā)和教學(xué)實(shí)踐。依據(jù)學(xué)生的前續(xù)課程和后續(xù)課程設(shè)計(jì)課程難易程度，知識(shí)點(diǎn)的講解。

STM32講授采用項(xiàng)目式教學(xué)，按照功能分成六功能單元。六個(gè)功能單元包括LED控制、跑馬燈控制、數(shù)碼管控制、按鍵控制、串行通信設(shè)計(jì)、定時(shí)器設(shè)計(jì)，每個(gè)功能單元由3～6個(gè)小項(xiàng)目組成。以定時(shí)器設(shè)計(jì)為例，STM32F103R6芯片定時(shí)器包括SysTick定時(shí)器，高級(jí)控制定時(shí)器，通用定時(shí)器。因此將功能單元分成3部分講解，第一部分講解SysTick定時(shí)器，包含一個(gè)小項(xiàng)目。項(xiàng)目為利用SysTick定時(shí)器循環(huán)點(diǎn)亮LED，點(diǎn)亮的時(shí)間是1s。先講解硬件工作原理，再講解應(yīng)用到的函數(shù)，再用實(shí)例設(shè)計(jì)講解。第二部分講解高級(jí)定時(shí)器，包含4個(gè)小項(xiàng)目。第一個(gè)小項(xiàng)目為定時(shí)1s時(shí)間，第二個(gè)小項(xiàng)目為PWM輸出控制電機(jī)，第三個(gè)小項(xiàng)目為輸入捕獲設(shè)計(jì)，第四個(gè)小項(xiàng)目是脈寬測(cè)量設(shè)計(jì)。第三部分講解通用定時(shí)器。包括一個(gè)小項(xiàng)目，定時(shí)1ms[2]。

將功能模塊為每個(gè)小項(xiàng)目有利于學(xué)生快速理解其功能單元。每個(gè)小項(xiàng)目的任務(wù)有相關(guān)的知識(shí)和技能，使學(xué)生從STM32復(fù)雜的硬件結(jié)構(gòu)中解放出來(lái)，著重于動(dòng)手實(shí)現(xiàn)功能。例如上面的定時(shí)器程序，實(shí)例講解1s的程序設(shè)計(jì)，學(xué)生可以做5s的程序設(shè)計(jì)等，擴(kuò)展非常方便。易于學(xué)生在課上理解、消化、應(yīng)用、實(shí)踐。應(yīng)用Proteus軟件進(jìn)行仿真實(shí)現(xiàn)了在計(jì)算機(jī)上完成STM32電路設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、仿真與調(diào)試等一系列的工作，使學(xué)生掌握硬件連接，軟件設(shè)計(jì)到產(chǎn)品成型的全過(guò)程。

將工程應(yīng)用實(shí)例貫穿理論教學(xué)過(guò)程，以課前錄好視頻、直播課堂、實(shí)驗(yàn)任務(wù)、實(shí)時(shí)互動(dòng)討論、課后檢查、評(píng)價(jià)、課后回放為主線，應(yīng)用在整個(gè)教學(xué)周期。實(shí)踐表明，應(yīng)用此方式提高了線上課堂教學(xué)質(zhì)量，提升了學(xué)生的軟硬件綜合開(kāi)發(fā)能力。

課程以STM32F103R6芯片為例，從基礎(chǔ)開(kāi)始到復(fù)雜接口的講解。具體過(guò)程如下：

1 在學(xué)校的泛雅課堂進(jìn)行建課

包括課程介紹、教師團(tuán)隊(duì)、教學(xué)條件、教學(xué)效果、參考教材、課程片、教學(xué)資源、課程章節(jié)。課程首頁(yè)如圖1所示。

2 錄制視頻上傳到泛雅課堂

錄制的視頻學(xué)生提前進(jìn)行預(yù)習(xí)，有不明白的問(wèn)題記錄下來(lái)，隨時(shí)在討論區(qū)問(wèn)教師，或者直播上課的時(shí)候聽(tīng)完課程后還有疑問(wèn)可直接及時(shí)互動(dòng)。

3 騰訊課堂直播

以Proteus仿真建立硬件平臺(tái)，并講解與之相關(guān)的硬件基本概念，軟件編程。仿真驗(yàn)證。

4 實(shí)驗(yàn)任務(wù)練習(xí)

根據(jù)直播過(guò)程中講解的內(nèi)容，布置項(xiàng)目給學(xué)生。學(xué)生動(dòng)手操作，有問(wèn)題進(jìn)行互動(dòng)交流。

5 總結(jié)

對(duì)學(xué)生的項(xiàng)目的熟悉程度、完成的速度、質(zhì)量進(jìn)行總結(jié)。注重對(duì)項(xiàng)目的全方位、多層次防護(hù)。積極發(fā)揮對(duì)專(zhuān)業(yè)類(lèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息化建設(shè)的示范引領(lǐng)作用。教學(xué)理念、內(nèi)容、方式方法、技術(shù)與開(kāi)放運(yùn)行、團(tuán)隊(duì)建設(shè)和服務(wù)、效果評(píng)價(jià)和評(píng)估，有特色、有競(jìng)爭(zhēng)力。持續(xù)改進(jìn)，開(kāi)展一輪又一輪的項(xiàng)目建設(shè)與培育。

6 課后在泛雅課堂設(shè)置答題，選擇性做延伸題目

其中分解的項(xiàng)目具備以下要素：從點(diǎn)到線到面的講解以及以學(xué)生理解力為中心的項(xiàng)目設(shè)計(jì)。堅(jiān)持以學(xué)生的需求出發(fā)，注重對(duì)學(xué)生的興趣、創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力的綜合培養(yǎng)，注重知識(shí)點(diǎn)的講授，知識(shí)線的串聯(lián)，知識(shí)面的擴(kuò)展，能力的培養(yǎng)，素質(zhì)的提高共同實(shí)施，調(diào)動(dòng)學(xué)生參與動(dòng)手設(shè)計(jì)的積極性和主動(dòng)性，激發(fā)學(xué)生的興趣和潛能，增強(qiáng)創(chuàng)新創(chuàng)造能力。

包括準(zhǔn)確適宜的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)：堅(jiān)持問(wèn)題、需求為導(dǎo)向，緊密結(jié)合各類(lèi)最新應(yīng)用，結(jié)合學(xué)生的特點(diǎn)，研發(fā)原理準(zhǔn)確、內(nèi)容緊湊、時(shí)長(zhǎng)合理、難度適宜的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。創(chuàng)新多樣的教學(xué)方式方法：基于問(wèn)題、案例的互動(dòng)式、研討式教學(xué)、倡導(dǎo)自主式、合作式、探究式學(xué)習(xí)。呈現(xiàn)方式通過(guò)文字、圖片、視頻等各種媒介促進(jìn)教學(xué)準(zhǔn)備、線上討論、交流。提高教學(xué)項(xiàng)目的吸引力和教學(xué)的有效度。項(xiàng)目式教學(xué)使得學(xué)生實(shí)驗(yàn)興趣濃厚、自主學(xué)習(xí)能力明顯提升，實(shí)踐創(chuàng)新能力明顯提高，通過(guò)開(kāi)展在線教學(xué)服務(wù)和技術(shù)支持，學(xué)生學(xué)習(xí)本門(mén)課程及相關(guān)課程的興趣有了極大的提高。課程的建設(shè)為其他類(lèi)似學(xué)科的建設(shè)提供了教學(xué)理念、內(nèi)容、方式方法、技術(shù)與開(kāi)放運(yùn)行、團(tuán)隊(duì)建設(shè)和服務(wù)、效果評(píng)價(jià)和評(píng)估，有特色、有競(jìng)爭(zhēng)力。未來(lái)將持續(xù)改進(jìn)，開(kāi)展一輪又一輪的項(xiàng)目建設(shè)與培育。

本門(mén)課程是應(yīng)用主導(dǎo)，發(fā)展目標(biāo)是培養(yǎng)面向市場(chǎng)的高級(jí)工程或應(yīng)用型人才。課程是專(zhuān)業(yè)性、綜合性、實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，要求學(xué)生具有較強(qiáng)的動(dòng)手、組織協(xié)調(diào)、創(chuàng)新、團(tuán)隊(duì)合作的能力。課程不僅僅應(yīng)強(qiáng)調(diào)掌握基礎(chǔ)理論知識(shí)、基本技能和基本方法，更應(yīng)重視學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練。

其項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，建設(shè)的水平直接決定了教學(xué)過(guò)程的整體質(zhì)量。開(kāi)展線上虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)，推進(jìn)現(xiàn)代信息技術(shù)與教學(xué)項(xiàng)目深度融合、拓展教學(xué)內(nèi)容的廣度、深度、延伸學(xué)習(xí)時(shí)間和空間、提升教學(xué)質(zhì)量和水平有著重要的意義。

參考文獻(xiàn)

[1]郭志勇.嵌入式技術(shù)與應(yīng)用開(kāi)發(fā)項(xiàng)目教程（STM32版）[M].北京：人民郵電出版社，2019.

[2]劉火良.STM32庫(kù)開(kāi)發(fā)實(shí)戰(zhàn)指南（第2版）基于STM32F103[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2017.

（責(zé)編：楊梅）