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摘要：疫情期间为了响应教育部“停课不停学”号召，大连海事大学信息学院“微机单片机”课程教学团队充分发挥团队优势，在多年开展数字化教学资源建设的基础上，利用Protues结合Keil建立线上虚拟实验仿真平台，设计了一系列典型题目，本文以汽车防盗报警系统设计为例，阐述学生单片机课程设计的学习过程，电路设计思想。同时团队充分利用“雨课堂”教学工具、腾讯课堂、腾讯会议和网上MOOC视频资源积极开展线上课程建设，通过建立QQ，微信群线上答疑解惑，提高课程教学质量，收到良好的授课效果。
关键词：线上教学；Protues；Keil虚拟实验
为了响应教育部“停课不停学”号召，大连海事大学人事处教师发展中心、教务处现代化教育技术中心成立了大连海事大学“停课不停学”保障支持团队，在保障团队的支持和领导下，课程组利用Protues结合Keil建立线上虚拟实验仿真平台，并使用“雨课堂”教学工具、腾讯课堂、腾讯会议等软件开展线上教学。
一、课前准备
开课前，课程教学团队根据课程的特点制定了以学生自主学习为主，教师线上答疑相结合的在线教学执行方案。根据教学内容统一安排了教学进度，研讨确定了教学团队、教师、学生的任务。任课教师需要完成每个教学班级课程QQ群和微信群的建立，建立好教师与学生实时沟通的渠道，并通过学校BB（Blackboard）系统和雨课堂教学工具，将教材内容、教学课件、软件安装包、软件使用说明和重要知识点线上MOOC视频资源提前推送给学生，供学生自主学习使用。
二、在线授课实施过程
（一）学生自主学习，教师直播授课。学生需要在教师授课前通过MOOC视频资源完成自主学习，熟悉理论知识，安装好仿真软件并熟悉其使用方法。绝大部分同学能够完成自主学习，很多同学在学习过程中，会在QQ和微信学习群留言自己哪些地方没太看懂，仿真软件的操作问题、对教学计划和考核要求不清楚等问题，教师需要时时地进行辅导答疑，不轻视每一个问题，切实让学生感觉到老师就在身边，建立以学生为中心的情感互动。教师通过腾讯课堂进行直播授课，课程设计题目，讲解单片机课程设计的时间安排，课设的内容，工具的使用，课设的一般设计过程，实验过程中需要注意的问题等等。
（二）学生进行电路设计，教师答疑解惑。Proteus和KeilC51均是是单片机系统开发的常用软件，学生可以在Proteus软件绘制电路原理图，在KeilC51软件中编译和调试程序代码，通过Proteus和KeilC51的联调，最终在Proteus中调入已编译好的目标代码文件：*.HEX，即可实时地看到模拟的运行状态和过程。基于Protues和Keil构建的线上虚拟实验仿真平台，可以不受时间和地点的限制，学生只要有电脑就可以在家完成课程设计内容，有效的解决了疫情期间学生无法返校进行线下实验的问题。教师授课后，学生利用2周的时间进行电路的设计和仿真，期间教师要通过QQ和微信学习群解决学生在电路设计时遇到的各种问题和状况。下面以汽车防盗报警系统设计为例，阐述学生的电路设计过程。①系统设计任务汽车防盗报警系统主要功能有：（1）可通过开关打开监控防盗功能，当有人长时间在监控范围内，即启动报警系统。（2）系统可显示当前时间，且设置时间调整按钮。采用了不间断时钟电路，在系统断电后再次上电扔显示当前时间。（3）系统设置了存储电路，可自动存入报警时间，一共可存5次，并通过按键查询报警记录。系统以单片机为核心，包括了人体感应模块、LCD显示模块、时钟模块、报警模块、外部存储模块、按键模块及供电模块。③各模块介绍单片机主控器件：STC89C52单片机为多功能8位中央处理器，其处理速度快，功耗小。其中有4组双向的I/O口，还包括了定时器/计数器和外部中断电路。人体红外感应模块：采用DYP-ME003人体红外感应模块，可自动感应测量范围内是否有人体入侵，其灵敏性好，方便实用。时钟模块：采用DS1302时钟芯片，其内部含有年、月、日、时、分、秒等信息，可选择24或12小时计时制，性能良好。显示模块：采用使用广泛的1602液晶显示器，可进行数字和字符的显示，与单片机连接方便。存储器电路：AT24C02是一个串行的EEPROM存储器，可通过IIC总线接口和单片机通信，存储信息。键盘模块：设计4个独立按键，包括“SET”设置按键，“UP”上调按键，“DOWN”下调按键及“REW”查询按键。报警模块：采用声光报警模式，有人入侵后，小灯闪烁，蜂鸣器报警。供电电路：采用USB口供电，简单方便。④Proteus仿真电路原理图图2为设计的Proteus仿真电路原理图。
（三）腾讯会议在线检查，学生在线答辩，提交设计报告。教师通过腾讯会议1对1检查学生设计电路，同学通过屏幕分享运行仿真电路图，演示系统功能，同时讲解电路设计过程和解释各功能模块的原理。教师针对不同题目提出相关的问题，学生在线答辩。检查答辩后，学生要在1周的时间内撰写课程设计报告，并通过邮箱发送给教师。
（四）开学后开放实验室。在线教学仿真平台提供了实验室无法相比的大量的元器件资源，学生可根据自己的设计思想灵活设计仿真电路，培养了学生的创新能力，部分同学的电路设计很有自己的特点，值得赞赏。但在线教学也要起弊端，学生只进行了仿真，没有接触到实物，无法锻炼动手实践能力。所以针对这个问题实验教师决定在开学后开放实验室，鼓励同学到实验室进行实践的操作。图3和图4分别为学生制作的汽车防盗报警系统实物图和系统的显示信息。
三、结束语
由于疫情，2020年春季学期的单片机应用实践课程采用线上教学的授课模式。课程组根据现有的课程资源，并结合“雨课堂”、腾讯课堂、腾讯会议等在线教学软件，利用Protues结合Keil线上虚拟实验仿真平台，开展了线上课程的建设。采用了学生自主预习，教师课前授课，教师在线答疑，学生在线答辩等相结合的授课方案，圆满的完成了教学任务，收到了良好的授课效果。
作者:翟朝霞 刘剑桥 周丽娜 金国华 马宝山 单位:大连海事大学信息科学技术学院
