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摘要：疫情期間為了響應教育部“停課不停學”號召，大連海事大學信息學院“微機單片機”課程教學團隊充分發揮團隊優勢，在多年開展數字化教學資源建設的基礎上，利用Protues結合Keil建立線上虛擬實驗仿真平臺，設計了一系列典型題目，本文以汽車防盜報警系統設計為例，闡述學生單片機課程設計的學習過程，電路設計思想。同時團隊充分利用“雨課堂”教學工具、騰訊課堂、騰訊會議和網上MOOC視頻資源積極開展線上課程建設，通過建立QQ，微信群線上答疑解惑，提高課程教學質量，收到良好的授課效果。
關鍵詞：線上教學；Protues；Keil虛擬實驗
為了響應教育部“停課不停學”號召，大連海事大學人事處教師發展中心、教務處現代化教育技術中心成立了大連海事大學“停課不停學”保障支持團隊，在保障團隊的支持和領導下，課程組利用Protues結合Keil建立線上虛擬實驗仿真平臺，并使用“雨課堂”教學工具、騰訊課堂、騰訊會議等軟件開展線上教學。
一、課前準備
開課前，課程教學團隊根據課程的特點制定了以學生自主學習為主，教師線上答疑相結合的在線教學執行方案。根據教學內容統一安排了教學進度，研討確定了教學團隊、教師、學生的任務。任課教師需要完成每個教學班級課程QQ群和微信群的建立，建立好教師與學生實時溝通的渠道，并通過學校BB（Blackboard）系統和雨課堂教學工具，將教材內容、教學課件、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生，供學生自主學習使用。
二、在線授課實施過程
（一）學生自主學習，教師直播授課。學生需要在教師授課前通過MOOC視頻資源完成自主學習，熟悉理論知識，安裝好仿真軟件并熟悉其使用方法。絕大部分同學能夠完成自主學習，很多同學在學習過程中，會在QQ和微信學習群留言自己哪些地方沒太看懂，仿真軟件的操作問題、對教學計劃和考核要求不清楚等問題，教師需要時時地進行輔導答疑，不輕視每一個問題，切實讓學生感覺到老師就在身邊，建立以學生為中心的情感互動。教師通過騰訊課堂進行直播授課，課程設計題目，講解單片機課程設計的時間安排，課設的內容，工具的使用，課設的一般設計過程，實驗過程中需要注意的問題等等。
（二）學生進行電路設計，教師答疑解惑。Proteus和KeilC51均是是單片機系統開發的常用軟件，學生可以在Proteus軟件繪制電路原理圖，在KeilC51軟件中編譯和調試程序代碼，通過Proteus和KeilC51的聯調，最終在Proteus中調入已編譯好的目標代碼文件：*.HEX，即可實時地看到模擬的運行狀態和過程?；赑rotues和Keil構建的線上虛擬實驗仿真平臺，可以不受時間和地點的限制，學生只要有電腦就可以在家完成課程設計內容，有效的解決了疫情期間學生無法返校進行線下實驗的問題。教師授課后，學生利用2周的時間進行電路的設計和仿真，期間教師要通過QQ和微信學習群解決學生在電路設計時遇到的各種問題和狀況。下面以汽車防盜報警系統設計為例，闡述學生的電路設計過程。①系統設計任務汽車防盜報警系統主要功能有：（1）可通過開關打開監控防盜功能，當有人長時間在監控范圍內，即啟動報警系統。（2）系統可顯示當前時間，且設置時間調整按鈕。采用了不間斷時鐘電路，在系統斷電后再次上電扔顯示當前時間。（3）系統設置了存儲電路，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。系統以單片機為核心，包括了人體感應模塊、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/計數器和外部中斷電路。人體紅外感應模塊：采用DYP-ME003人體紅外感應模塊，可自動感應測量范圍內是否有人體入侵，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：設計4個獨立按鍵，包括“SET”設置按鍵，“UP”上調按鍵，“DOWN”下調按鍵及“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為設計的Proteus仿真電路原理圖。
（三）騰訊會議在線檢查，學生在線答辯，提交設計報告。教師通過騰訊會議1對1檢查學生設計電路，同學通過屏幕分享運行仿真電路圖，演示系統功能，同時講解電路設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的問題，學生在線答辯。檢查答辯后，學生要在1周的時間內撰寫課程設計報告，并通過郵箱發送給教師。
（四）開學后開放實驗室。在線教學仿真平臺提供了實驗室無法相比的大量的元器件資源，學生可根據自己的設計思想靈活設計仿真電路，培養了學生的創新能力，部分同學的電路設計很有自己的特點，值得贊賞。但在線教學也要起弊端，學生只進行了仿真，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后開放實驗室，鼓勵同學到實驗室進行實踐的操作。圖3和圖4分別為學生制作的汽車防盜報警系統實物圖和系統的顯示信息。
三、結束語
由于疫情，2020年春季學期的單片機應用實踐課程采用線上教學的授課模式。課程組根據現有的課程資源，并結合“雨課堂”、騰訊課堂、騰訊會議等在線教學軟件，利用Protues結合Keil線上虛擬實驗仿真平臺，開展了線上課程的建設。采用了學生自主預習，教師課前授課，教師在線答疑，學生在線答辯等相結合的授課方案，圓滿的完成了教學任務，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:大連海事大學信息科學技術學院
