基于Proteus仿真的STM32线上教学实例研究
陈爽 陈雷 李林 董彦荣 李欣
摘要：传统的教学过程限制学生接受知识的效率，仿真线上教学，在信息展示方式上打破时间和空间的限制，可弥补教学条件的不足，节省大量的教学成本，促进数字化校园建设。本文以《嵌入式系统设计》这门课为例，采用基于Proteus仿真的STM32线上教学为实例，探讨讲课方式方法，采用任务驱动，项目中学习的思路进行教学，提高了学生的学习兴趣。
关键词：仿真;Proteus;线上教学
中图分类号：TM301.2文献标识码：A文章编号：1003-2177（2020）19-0084-02
线上教学中教师和学生的互动性较差，如何引导学生在较长的时间内专注、认真学习知识是值得探讨的问题。教师如果教授的时间太长，项目没有趣味性不利于学生的专注性，因此，引入项目式仿真教学有效改善这些问题。本文以STM32课程为例，引入Proteus软件进行仿真，采用任务驱动，项目中学习的思路进行教学，有效提高了学生的学习兴趣[1]。
整体的教学团队是敬业的，专业的教学团队：开课前选软件的版本，项目的建设，功能的划分。教师团队是师德高尚、热爱教学、知识丰富、能力过硬、结构合理的教学团队。教师积极参与教学项目的研发和教学实践。依据学生的前续课程和后续课程设计课程难易程度，知识点的讲解。
STM32讲授采用项目式教学，按照功能分成六功能单元。六个功能单元包括LED控制、跑马灯控制、数码管控制、按键控制、串行通信设计、定时器设计，每个功能单元由3～6个小项目组成。以定时器设计为例，STM32F103R6芯片定时器包括SysTick定时器，高级控制定时器，通用定时器。因此将功能单元分成3部分讲解，第一部分讲解SysTick定时器，包含一个小项目。项目为利用SysTick定时器循环点亮LED，点亮的时间是1s。先讲解硬件工作原理，再讲解应用到的函数，再用实例设计讲解。第二部分讲解高级定时器，包含4个小项目。第一个小项目为定时1s时间，第二个小项目为PWM输出控制电机，第三个小项目为输入捕获设计，第四个小项目是脉宽测量设计。第三部分讲解通用定时器。包括一个小项目，定时1ms[2]。
将功能模块为每个小项目有利于学生快速理解其功能单元。每个小项目的任务有相关的知识和技能，使学生从STM32复杂的硬件结构中解放出来，着重于动手实现功能。例如上面的定时器程序，实例讲解1s的程序设计，学生可以做5s的程序设计等，扩展非常方便。易于学生在课上理解、消化、应用、实践。应用Proteus软件进行仿真实现了在计算机上完成STM32电路设计、软件设计、仿真与调试等一系列的工作，使学生掌握硬件连接，软件设计到产品成型的全过程。
将工程应用实例贯穿理论教学过程，以课前录好视频、直播课堂、实验任务、实时互动讨论、课后检查、评价、课后回放为主线，应用在整个教学周期。实践表明，应用此方式提高了线上课堂教学质量，提升了学生的软硬件综合开发能力。
课程以STM32F103R6芯片为例，从基础开始到复杂接口的讲解。具体过程如下：
1 在学校的泛雅课堂进行建课
包括课程介绍、教师团队、教学条件、教学效果、参考教材、课程片、教学资源、课程章节。课程首页如图1所示。
2 录制视频上传到泛雅课堂
录制的视频学生提前进行预习，有不明白的问题记录下来，随时在讨论区问教师，或者直播上课的时候听完课程后还有疑问可直接及时互动。
3 腾讯课堂直播
以Proteus仿真建立硬件平台，并讲解与之相关的硬件基本概念，软件编程。仿真验证。
4 实验任务练习
根据直播过程中讲解的内容，布置项目给学生。学生动手操作，有问题进行互动交流。
5 总结
对学生的项目的熟悉程度、完成的速度、质量进行总结。注重对项目的全方位、多层次防护。积极发挥对专业类实验教学信息化建设的示范引领作用。教学理念、内容、方式方法、技术与开放运行、团队建设和服务、效果评价和评估，有特色、有竞争力。持续改进，开展一轮又一轮的项目建设与培育。
6 课后在泛雅课堂设置答题，选择性做延伸题目
其中分解的项目具备以下要素：从点到线到面的讲解以及以学生理解力为中心的项目设计。坚持以学生的需求出发，注重对学生的兴趣、创新精神、实践能力的综合培养，注重知识点的讲授，知识线的串联，知识面的扩展，能力的培养，素质的提高共同实施，调动学生参与动手设计的积极性和主动性，激发学生的兴趣和潜能，增强创新创造能力。
包括准确适宜的教学内容设计：坚持问题、需求为导向，紧密结合各类最新应用，结合学生的特点，研发原理准确、内容紧凑、时长合理、难度适宜的虚拟仿真实验项目。创新多样的教学方式方法：基于问题、案例的互动式、研讨式教学、倡导自主式、合作式、探究式学习。呈现方式通过文字、图片、视频等各种媒介促进教学准备、线上讨论、交流。提高教学项目的吸引力和教学的有效度。项目式教学使得学生实验兴趣浓厚、自主学习能力明显提升，实践创新能力明显提高，通过开展在线教学服务和技术支持，学生学习本门课程及相关课程的兴趣有了极大的提高。课程的建设为其他类似学科的建设提供了教学理念、内容、方式方法、技术与开放运行、团队建设和服务、效果评价和评估，有特色、有竞争力。未来将持续改进，开展一轮又一轮的项目建设与培育。
本门课程是应用主导，发展目标是培养面向市场的高级工程或应用型人才。课程是专业性、综合性、实践性很强的课程，要求学生具有较强的动手、组织协调、创新、团队合作的能力。课程不仅仅应强调掌握基础理论知识、基本技能和基本方法，更应重视学生的实践动手能力和创新能力的培养和训练。
其项目的设计，建设的水平直接决定了教学过程的整体质量。开展线上虚拟仿真实验教学项目建设，推进现代信息技术与教学项目深度融合、拓展教学内容的广度、深度、延伸学习时间和空间、提升教学质量和水平有着重要的意义。
参考文献
[1]郭志勇.嵌入式技术与应用开发项目教程（STM32版）[M].北京：人民邮电出版社，2019.
[2]刘火良.STM32库开发实战指南（第2版）基于STM32F103[M].北京：機械工业出版社，2017.
（责编：杨梅）
