李慧敏 何勇 李艷 陳廣鋒 李培波

摘? 要：《微機原理及應(yīng)用》是機械工程學科的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，同時它也是實踐性很強的一門課程，需要更多的實踐類實驗去幫助學生。該文主要對《微機原理及應(yīng)用》課程中實驗課的遠程在線操控進行了有益的探索。主要通過遠程監(jiān)控軟件對實驗室的實驗儀器直接進行操作，利用網(wǎng)絡(luò)縮短在家和實驗室的距離，完成遠程的實驗課程內(nèi)容。這是對單片機線上實驗課的一種嘗試，課內(nèi)的實驗課實踐證明這種實驗框架設(shè)計可以滿足課程對實驗操作的要求。它不僅有利于老師直觀地了解學生掌握程度，并可以根據(jù)實驗情況進行數(shù)據(jù)分析，進一步優(yōu)化和精煉上課內(nèi)容，指導后面課程設(shè)計。

關(guān)鍵詞：微機原理? 在線教育? 實踐教學? 遠程操控

中圖分類號：G642.0;TP368.1? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A文章編號：1672-3791（2021）04（b）-0045-03

Exploration on Remote Online Control of Microcomputer Principle Experiments

LI Huimin? HE Yong? LI Yan? CHEN Guangfeng? LI Peibo

（College of Mechanical Engineering， Donghua University， Shanghai， 201620? china）

Abstract： "Microcomputer Principle and Application" is a professional basic course of mechanical engineering， and it is also a practical course. More practical experiments are needed to help students. This paper mainly explores the remote online control of the experimental course in the course of Microcomputer Principle and Application. Mainly through the remote monitoring software to operate the laboratory instruments directly， using the network to shorten the distance between home and laboratory， to complete the remote experimental course content. This is an attempt to the online experimental course of single chip microcomputer. The practice of the experimental course in the course proves that the design of the experimental framework can meet the requirements of the course for experimental operation. It is not only helpful for teachers to intuitively understand the students' mastery， but also can carry out data analysis according to the experimental situation， further optimize and refine the course content， and guide the later course design.

Key Words： Microcomputer principle; Online education; Practical teaching; Remote control

《微機原理及應(yīng)用》是機械工程學科的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，同時它也是實踐性很強的一門課程。相對于電子系的學生，機械工程學科的學生在掌握知識點方面，需要更多的實踐類實驗。在不改變課時設(shè)置的前提下有效加強實驗實踐環(huán)節(jié)，是非常重要和必不可少的[1]。

此外，為了應(yīng)對當前形勢的全球教育，在線教育已經(jīng)不可避免地進入我們的課程教育規(guī)劃中，當然課程的實驗環(huán)節(jié)也需要進行在線開展。關(guān)于本科階段實驗內(nèi)容的設(shè)置，已經(jīng)有很多的教學工作者對其進行了長時間的實踐驗證[2-10]。其中提出的虛擬實驗方案[11-12]，使學生可以在自己搭建的虛擬平臺對自己設(shè)計的系統(tǒng)進行評估。這樣不僅引起了學生的興趣（興趣是學習的第一動力），而且為實驗內(nèi)容的靈活設(shè)計提供了好的平臺。但是對于機械工科學生來說，實際的動手能力可能還是會有所欠缺。機械工科學生應(yīng)當可以動手進行真正的實驗，以此來增強他們的實踐經(jīng)驗。但是由于疫情的影響，實驗課程無法做到現(xiàn)場教學，為此，相關(guān)教學人員進行了一次以遠程操控為主的，落地式單片機實驗課程的設(shè)計，并開展了第一次學生線上的單片機實驗，積累了一些經(jīng)驗。

該實驗內(nèi)容設(shè)計的初衷是使學生在家里通過互聯(lián)網(wǎng)操控學校實驗室里的實驗儀，根據(jù)實驗內(nèi)容，在老師的配合下完成實驗課程。這樣不僅可以直接觀察到每個同學的實驗操作情況，而且可以真正實現(xiàn)一對一老師的實驗輔導。以下將從具體操作過程和實驗結(jié)果來分析該探索的實效。

1? 線上實驗課

微機原理的單片機實驗課通常都需要在實驗室內(nèi)的實驗儀器上完成，屬于典型的實踐類工科課程。如何將它改為線上操作？采用虛擬平臺是一個辦法。但考慮到有些學生的電腦里不方便安裝虛擬軟件，或者軟件與學校實驗室內(nèi)環(huán)境不同等因素，在設(shè)計線上實驗的時候還是決定在學校實驗室里的實驗儀上進行操控。為此提出了線上的單片機“落地”實驗，其構(gòu)架如圖1所示。學生們在家里或者其他地方，在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中通過電腦上的遠程控制軟件，可以直接操作實驗室內(nèi)的電腦，該電腦與實驗儀器直接相連，可以完成課程中設(shè)計的實驗內(nèi)容，達成學習目標。任課老師或?qū)嶒炇依蠋熆梢灾苯油ㄟ^觀察實驗室電腦里同學的操作來了解學生的掌握情況。老師在實驗過程中可以通過其他即時通信軟件將實驗儀器上的結(jié)果反饋給學生，讓學生隨時掌握實驗結(jié)果并根據(jù)結(jié)果進行修正，使得整個實驗就像學生在實驗室進行操作一樣，真正實現(xiàn)老師和學生之間的無縫對接，實現(xiàn)課程的教學目標。

2? 線上實驗探索

根據(jù)線上實驗課的設(shè)計框架，師生們對其落地實驗進行了第一次嘗試。首先要選擇遠程操控軟件。網(wǎng)上遠程監(jiān)控軟件很多，此次課程選取了某款軟件進行了測試。學生可以很容易地在自己的移動端或電腦端進行安裝，然后連接到實驗室的電腦中。當時班級里有80個同學，其中76個同學進行了測試，經(jīng)過測試全部連上實驗室電腦。

其次要將實驗室的電腦和實驗儀器DP51PRO連接起來，因為學生是遠程監(jiān)控，所以實驗儀上的硬件由老師和助管完成，老師將連接過程拍成小視頻，在上實驗課前給同學們講解。

準備工作完成后進行第三步：遠程操作實驗儀。學生們通過遠程監(jiān)控軟件進入實驗室電腦，在上面找到編程軟件，打開并編寫程序，然后編譯、硬件聯(lián)機調(diào)試。整個過程就和學生在實驗室現(xiàn)場操作一樣，老師可以很直觀地看到學生的操作情況，并及時給予指導。當硬件調(diào)試時，可以通過其他即時通信軟件與學生進行交流，交換實驗情況。

最后老師給出學生實驗的結(jié)果，可以拍小視頻給學生看，完成整個實驗過程。班級76個同學進行了實驗，3個本科生單片機實驗的完成情況見表1。

實驗一由于實驗內(nèi)容簡單，僅是單片機的IO口輸入輸出實驗，所以基本上每個同學都完成了，完成人數(shù)76人，完成率為100%，完成最短時間為10 min，完成最長時間為20 min，整體速度比較快。實驗二內(nèi)容稍難，是AD0809的采集實驗，完成人數(shù)72人，完成率為95%，完成最短時間為15 min，最長時間為35 min，速度差異比較明顯。實驗三為DAC0832的使用，由于時間有限、實驗室現(xiàn)場人手的原因，完成人數(shù)50人，完成率僅為65%，有35%的同學沒有完成實驗，最短時間為15 min，最長時間達到40 min，暴露出這次實驗的不足，也正是課程需要改進的地方。

3? 結(jié)論

此次遠程操控實驗課是對線上單片機實驗課的一種嘗試，主要通過遠程監(jiān)控軟件對實驗室的實驗儀器直接進行操作，并在一對一老師的實驗輔導下利用網(wǎng)絡(luò)縮短在家和實驗室的距離，完成遠程的實驗課程內(nèi)容。實踐證明，這種實驗框架設(shè)計可以滿足該門課程對實驗操作的要求，也非常有利于老師掌握學生學習的具體情況。在此基礎(chǔ)上，老師可以根據(jù)此次實驗的數(shù)據(jù)分析進一步優(yōu)化和精煉上課內(nèi)容，并對經(jīng)典部分進行更加深刻的講解和剖析，使同學們可以更好地掌握單片機的重點知識和理論。但是在整個操作過程中也存在一些問題：（1）當同學比較多的時候，需要考慮如何有效組織實驗，并安排實驗時間;（2）有些同學的網(wǎng)絡(luò)可能會出現(xiàn)問題，使得在實驗的過程中會出現(xiàn)延遲，甚至不能順利進行下去的情況;（3）有些遠程監(jiān)控軟件涉及到使用費用，使得課程實驗面臨著操作平臺使用連貫性的問題。但總體來看，在線實驗調(diào)動了學生的學習興趣和學習主動性，課堂理論和實踐達到了充分結(jié)合，提高了教學效果，也很出色地完成了教學計劃，極大地提高了學生們的實踐能力和水平。

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