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虚拟仿真技术在微机原理与接口技术实验室建设中的研究

张杰斌

北京航空航天大学,北京市海淀区,100191

摘要: 在微机原理与接口技术实验室建设中,运用虚拟仿真技术,具有很重要的作用。基于实验课程的开展现状,对各高校实验情况加以了解。综合考虑社会相关行业的需求,通过多种方式,基于不同视角推进实验教学模式的探索改革。从而使以往存在的很多问题得到解决,为实验室建设水平及应用效率的提升奠定了良好的基础。
关键词: 虚拟仿真技术;微机原理与接口技术;实验室建设
DOI:10.12721/ccn.2024.160572
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前言:在电子信息工程专业教学当中,微机原理与接口技术是一项重要的课程内容,其中实验的内容占据很大部分。因此实验开展效果,实验课程和理论课程的匹配程度等,对于学生知识体系及系统研究都会带来深远的影响。但是在以往的实验教学中,由于受到教学平台和软硬件成本的限制,实验室建设水平有限,无法充分发挥出应用的教学效果。所以,要注重积极推进微机原理与接口技术实验室建设进程,充分融入虚拟仿真技术,以达到更好的效果。

一、虚拟仿真技术在微机原理与接口技术实验室建设中的目标创新

在电子类实验当中,运用虚拟仿真技术,将实验教学模式相应转变,形成虚实结合、以虚补实的虚拟仿真实验项目。对实验教学模式加以规范,推进实验项目完善,构建虚拟仿真实验室,使学生知识视野拓宽、研究兴趣提升。以现有资源为基础,推进微机原理与接口技术实验室的虚拟仿真建设,从而为综合性电子信息类虚拟仿真实验室建设奠定基础。实验项目与网络平台相结合,满足实验项目预习指导要求[1]。运用虚拟仿真技术,解决以往实验箱无法观察内部电路和芯片的不足,使仿真实验灵活功能得以展现。实验项目除了验证性内容之外,还可增加综合性、设计性的实验内容,让学生更多层次的学习需求得到满足。

二、虚拟仿真技术在微机原理与接口技术实验室建设中的应用实践

(一)整合实验教学资源,构建虚拟仿真实验平台

在实验室实验项目开发中,将虚实结合、仿真技术引入,为实验教学模式改革奠定基础。构建虚拟仿真实验室,在微机原理与接口技术实验中,提供EDA技术、计算机仿真技术,与Proteus、EMU8086相结合。在Proteus仿真软件中,能对8086微处理器提供支持,可对8259、8253、8255等可编程芯片构成仿真系统。从而为相关课程的开展提供良好的实验教学平台。学生除了在自己电脑上完成实验原理图设计、系统仿真、实验程序调试,也能进行实验的自主创新、设计、选题。EMU8086中,将Debug、代码编译、源程序编辑等功能进行集成,打破计算机硬件配置的限制,可将CPU工作原理及指令执行过程直观展现。

(二)更新实验教学内容,积极整合各类实验项目

在实验室建设中,对实验大纲加以完善,满足多门联合实验课程体系的构建要求。实验室建设要满足多样化实验内容的开展要求,在建设中积极引入科技创新竞赛成果、电子设计竞赛成果、教职人员教研科研成果等。综合电子工艺实习、EDA技术、电子线路CAD等内容,建设综合性仿真实验室,为课程体系提供基础。不要单独设置单门课程实验,要对实验知识面加以横向拓展,体现出创新思维和综合应用,保证实验资源良好共享,节省实验室运行管理成本投入[2]。完善实验室提供的内容,整合基础性实验和验证性实验的开展要求。基于虚拟仿真技术,提高学生兴趣,强化动手创新能力。提供EMU8086开展前期程序设计实验,提供Proteus开展后期接口电路设计。在可编程接口芯片方面,纳入完整的硬件电路设计流程,包含仿真验证、程序编写、电路设计等。

(三)转变实验教学模式,推动科技创新人才培养

强化课程教学资源信息化建设,老师提前在网站内上传实验要求,让学生完成自主的预习和学习。在实验中,引导学生尝试操作,对思考结果进行验证,在实验报告中记录结果。运用网络教学平台,向学生提供实验信息,初步设计方案。在实验课上查验设计好的电路程序,总结学习中遇到的难题。教学中采取分组讨论、启发式教育、引导式教育等方法。自主学习可以打破时间、地点的限制,能够灵活的选择时间地点,让学生可以随时随地通过网络获取学习资源,完成自主学习。将指导式课程转变为验收式课程,对于创新型、综合性实验内容,让学生充分自主发挥,提交实验方案。教师指出原则性错误,指导学生分组讨论和验证,促使学生创造性、主动性提升。以此为实验室建设提供依据和方向,在建设中更好的满足学生的学习要求。

(四)改革教学考核机制,持续完善成绩评定方法

在考核机制方面,可以将过程性考核内容增加,推进实验课成绩评定方法的完善。在具体考核过程中,将原有的期末考核与新增加的过程性考核相融合。过程性考核应当在学期内各个实验中贯穿,涵盖实验报告、出勤情况、实验过程和完成情况、预习情况等内容。考察的重点是对学生平时对待实验的认真态度,以及操作的熟练程度做出评定[3]。在期末考核方面,笔试的部分主要考察学生的在接口芯片原理、程序设计等方面的知识了解情况和故障分析能力水平;实践部分主要通过大作业的方法,评估学生的故障排查能力、报告记录、电路分析调试能力、综合设计能力等。通过对教学考核机制的改革,实现成绩评定方法的持续完善,为实验室建设的开展提供效果方面的反馈。

三、结论

微机原理与接口技术是一门比较重要的课程内容,在教学中实验教学占据了较大的比重。因此,要充分重视这一方面的内容,开展相应的实验室建设,为实验教学课程的开展提供良好的支持。在实验室建设中,将虚拟仿真技术引入,完善实验室各方面的软硬件配备情况。同时对相应的实验教学及考核过程加以改进,与实验室建设中引入的虚拟仿真技术相适配,从而达到更为理想的效果,保证教学顺利开展。

参考文献:

[1]程兰,马春燕,阎高伟.仿真软件在微机原理与接口技术教学及实验中的应用和探讨[J].计算机教育,2021,20(9):145-146.

[2]潘操,张继,刘锁兰,等.基于微机原理与接口技术的线上线下混合式一流本科课程建设探索与实践[J].电脑知识与技术:学术版,2021,17(35):123-125.

[3]丁立,李艳玲.基于虚拟仿真环境的"微机原理与接口技术"课程教学改革与实践[J].新课程研究:下旬,2019,21(10):112-113.