虚拟仿真技术与单片机程序设计能力的应用研究.docx

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1、 虚拟仿真技术与单片机程序设计能力的应用研究 摘 要:针对目前高中单片机技术程序设计难教、难学的问题,讨论借助现代虚拟仿真技术,以建立学习资源库、学习范例等方法,开展试验讨论,讨论说明基于虚拟仿真技术的单片机学习有利于提高学生单片机程序设计的力量和自主学习的力量,并提出了虚拟仿真与真实试验相结合的教学建议。 关键词:虚拟仿真技术 单片机 一、问题的提出 随着现代电子技术的进展,2022年单片机技术这一新型技术也纳入了高中电子技术模块教学中,并成为整个模块中最为重要的内容之一。然而笔者在近几年的一线教学中发觉教学效果并不抱负,能独立完成一件单片机作品的学生人数很少,不能完成程序设计是其中的主要缘

2、由,大局部学生都觉得单片机程序设计难学,而程序设计对于单片机作品制作又有极其重要的作用,因此,如何提高学生单片机程序设计的力量对于学生学好单片机技术有着重要的实际意义。 近年来,单片机教学讨论在我国各高 等院校、高职、中职学校成为热点,他们的讨论主要集中在以下几方面:(1)仿真软件在单片机教学中应用讨论,认为构建基于Proteus软件的单片机试验系统,能够很好的解决传统单片机试验教学中存在的试验设备问题,削减学校单片机硬件设备损耗,提高单片机试验敏捷性1;(2)单片机教学方法的讨论,他们主见以实际的试验工程制作为载体,打破原来抽象的规律学问体系,并将学问根据试验工程划分单元,让学生在“做中学”

3、,在制作过程体验学问,有利于学生对单片机理论学问的理解,并以“实例驱动法2”、“工程教学法3”、“任务驱动法4”、“案例教学方法5”等开展单片机教学讨论;(3)单片机教学改革理论探讨,指出单片机教学要注意理念的转变,突出学生的主体性;要注意案例教学,缩短理论与实践的距离6。 前辈的讨论对开展根底训练单片机教学有肯定的参考意义,但对于单片机程序设计力量的讨论较少涉及。本讨论针对目前高中阶段单片机技术教学的现状,借助计算机虚拟仿真技术,开展提高学生单片机程序设计力量的试验讨论。 二、讨论设计 (一)讨论对象 为了不影响学校常规教学,讨论只能采纳“准试验”讨论,但为了提高试验讨论的效度,尽量削减被试

4、差异对讨论结果的影响,笔者在所任教的几个班级中进展了细心选择,从学生原有的电子技术根底学问与力量、上课纪律、男女数量、学习态度等方面进展比照,最终选定了高二(7)班和高二(11)班进展试验讨论。高二(7)班为对比班,采纳常规教学,高二(11)班为试验班,采纳虚拟仿真技术帮助单片机教学。 (二)虚拟仿真技术应用设计 传统的通用技术教学,学生的主体性很难得到发挥,大局部的时间都是教师在讲、示范,学生气械仿照操练。确实把握相关的电子技术根底学问和操作技能是学习的根本要求,更是创新作品制作的根底。但以这种被动学习的方式获得的学问与技能不仅要付出许多的学习时间,学习效果差,而且这些学问与技能可迁移性也会

5、差,由于只有学习者自己主动建构的学问、技能才能得到好的迁移。讨论借助虚拟仿真软件Multisim10.0平台,为学生供应教师事先制作好的信息化教学资源单片机学习范例,让学生以自主学习范例的方法来主动建构单片机程序设计学问与技能,从而到达提高学生单片机程序设计的力量。范例是用Multisim10.0制作的单片机试验效果,范例的设计充分表达建构主义思想。以教材“夜明灯”为例,学习者范例自主学习的方法是,第一步是进入范例学习的情境,激发学生学习兴趣,情境如下:我们盼望有这样一盏灯,白天它休息,节约能量不工作,不发光,到了晚上,它自动开头工作发光,便利人们夜间行动,这样的一盏奇妙小灯,我们称它为“自动

6、夜明灯”。自动夜明灯是如何实现的呢?请同学进入范例自主学习JB指令的使用与“自动夜明灯”程序的设计;其次步是学生利用单片机学习网站(网站也是由教师课前建立),下载“自动夜明灯”范例观摩试验效果;第三步,翻开范例中附带的Word文档,自主学习JNB指令及程序的编写方法;第四步,再翻开范例中附带的任务单(也是一个Word文档),按里面的要求完成单片机试验,稳固所学学问,有利于学问的迁移。类似这样的范例笔者供应了5个,将单片机指令都融入其中。 (三)讨论材料、工具及方法 讨论材料主要是试验使用的常用元件,包括电阻、一般发光二极管、光敏电阻、电子线路板、电池3V、导线。每四个学生一套试验材料。 讨论需

7、要在计算机网络教室进展,工具主要包括每个学生一台计算机,并且每台计算机装有Multisim10.0软件。此外,还需要用于学生试验的单片机学习平台。讨论方法主要是用测验法获得学生单片机程序设计力量方面的数据。 (四)试验数据收集与处理 通过测试收集学生单片机程序设计力量测试的成绩,并用spss软件统计分析,最终得出结论。 (五)试卷的编制与信度、效度检验 试卷主要由几位从事单片机教学的教师共同商议编制,并采纳复本法进展信度检验,试验班rtt=0.64,比照班rtt=0.62;采纳准则关联效度进展效度检验,在测定前,请相关教师根据平常印象对试验班每个被试的相应力量作出评价,马上教师对学生的评定值作

8、为准则,然后求出与实际结果相关的系数,系数越高,效度越高。结果是试验班rXY=0.63,比照班rXY=0.61。 三、讨论的结果与分析 学生单片机程序设计力量测试成绩经SPSS软件统计整理如表1和表2,由于测试卷还包括其他方面的内容,单片机程序设计力量测试只是其中的一局部,总分值为30分。 表1程序设计力量测试成绩比照结果 表2程序设力量t检验输出结果 从表1统计结果可得出比照班学生程序设计成绩平均分为16.273分(总分值30分),标准差为6.160,试验班程序设计平均分为18.94.,标准差为5.658,表2方差齐性检验结果P=0.5290.05,说明方差具有齐性,不需要数据校正,双侧t检

9、验,P=0.0300.05,两个程序设计成绩差异显著。说明试验班采纳虚拟仿真技术后对学生程序设计的力量有显著性提高。 笔者认为至少有以下两个方面的缘由,使得两个班级有显著的差异。 1.资源库 基于虚拟仿真技术的单片机教学为学生学习供应了资料库,资料库中有范例文件及相应解释,这些范例既紧贴学生的生活,触动了学生的奇怪心,激发学习的兴趣与内驱力;又以形象直观的方式将单片机指令融入其中,便于学生理解指令的作用;还供应了程序设计流程思路,让学生把握单片机程序设计的方法。此外范例安排了相应的“动手试一试”作为练习,让学生通过亲自动手试验主动来建构学问,提高单片机程序设计力量。 2.Multisim10.

10、0虚拟电子试验台 基于虚拟仿真技术的单片机教学利用现代虚拟技术,借助Multisim10.0软件既能帮助教师教学突破教学难点;还给学生供应了一个很好的虚拟电子平台,促进他们自主学习单片机程序设计。传统单片机教学受到试验仪器、试验时间、试验地点等方面的影响,学生试验的时机很少,难于提高学生单片机程序设计的力量。Multisim10.0虚拟试验台则克制了传统教学的缺乏,突破时间、地点的限制,学生只要在一台装有Multisim10.0软件的计算机上就能试验了,而基于虚拟仿真技术的单片机教学,学生是学习的主体,他们利用Multisim10.0进展了更多的单片机程序设计虚拟试验;加上资源库中范例文件也是

11、用Multisim10.0制作的,学生能很便利地借助Multisim10.0观看和仿照。此外,Multisim10.0具有动态仿真功能,学生能从仿真后反应的信息准时了解程序运行的状况,以便对程序作出相应修改或重新设计,直到实现预期的效果。 四、结论与建议 1.结论 基于虚拟仿真技术的单片机教学相比传统教学,对提高学生单片机程序设计力量有显著的效果。新策略能提高大局部学生的单片机程序设计力量,这主要是由于新策略在教学预备、教学实施阶段进展了细心筹划组织,不仅为学生学习供应了丰富的范例资源观摩;而且借助计算机虚拟技术,为学生营造环境,创设条件,学生在一系列活动中,利用Multisim10.0虚拟电子试验台仿真试验,使单片机指令、程序的学习变得直观、好玩,从而降低了单片机程序设计的难度。 2.建议 加强虚拟仿真试验与真实试验的结合。在单片机技术学习后,笔者用问卷的方法了解学生对虚拟仿真技术学习单片机的想法,结果显示大局部学生盼望能通过更多的真实试验来体验单片机技术。因此,在基于虚拟仿真技术提高学生单片机程序设计力量的同时,也要主见虚拟仿真技术与真实试验的结合,做到既可以提高学生的单片机程序设计力量,也能提高学生的动手操作力量,真正实现技术课上动手与动脑的结合,如何有效将仿真试验与真实试验结合,有待于进一步讨论。