單片機課程手機微課學習模式

譚琦 楊沛 梁照江 李建州

摘 要 根據單片機實驗教學的特點，依據現代生活中手機重要性的現狀，設計和實現一個基于手機學習微課的APP。其中，探討單片機微課資源的在線學習框架，闡述手機微課的設計流程和方法，分析微課APP的關鍵技術。案例表明，基于AndroidStudio集成環境的單片機手機微課平臺，可以豐富教學資源，促進教學變革。

關鍵詞 單片機實驗；智能手機；微課；Android Studio；在線學習

中圖分類號：G652 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2018）22-0036-03

Abstract Considering the ubiquity and popularity of mobile phone， we design and implement a cell phone-based micro-lecture learning application （APP） for the microcontroller course based on the cha-racteristics of the microcontrollers experiments. Specifically， we pro-pose an online micro-lecture learning framework for the microcon-troller curriculum， and elaborate the design process and the detailed implement of the micro-lecture learning APP. Also， the key techno-logies used in the APP are analyzed. The case study shows that the micro-lecture platform of microcontroller based on Android Studio environment can enrich teaching resources and promote teaching reform.

Key words experiment of microcontroller course； smart phone； micro-lecture； Android Studio； online learning

1 引言

目前，物聯網的學習和研究已成為高校教育和企業研發的一個熱門方向，而“單片機原理及應用實驗”恰是物聯網專業方向的一門基礎必修課程。這門課程是一門硬件和軟件緊密結合的課程，涉及的知識點和遇到的問題都比較多。身處“互聯網+”時代，教師和學生都期望借助新的媒介改變傳統的教學模式，提升教學質量。

好的仿真軟件可以有效地解決硬件實驗中的元器件損耗較大、零配件維護較麻煩的問題，因此選擇Proteus仿真軟件和Keil C51軟件進行單片機教學。但這些軟件對于初學者而言比較陌生和特別，需要花費時間去摸索和熟悉，并且知識點較多，前后知識點緊密相連。課堂的實驗時間顯然不能滿足學生的需求，而且忽視了學生課后自學能力的培養。

現在，智能手機已在社會中占有越來越重要的地位，中國的手機網民數量已占總網民總數的92.5%[1]。其中，年齡在10～29歲之間的網民超過網民總數的50%，這部分網民就是在校學生或參與工作的年輕人，他們越來越喜歡利用自己碎片化的時間學習。所以，智能手機可以成為高校學生學習中的重要工具，利用智能手機引導學生學習，依托手機平臺改革教學模式已成為一種趨勢。

但是，針對計算機專業的“單片機原理及應用實驗”課程，如何從學生自主學習的需求度和興趣點入手，將關鍵的知識點進行資源梳理和整合，依托智能手機這一新媒介平臺，從微課角度建立起適合學生自主學習的單片機資源平臺，改善學生不善于解決實際問題的情況，消除學習畏難心理，依然是一個有待探索的有意義的問題。

本文基于十幾年的實驗教學經驗，通過對傳統教學知識點的分析，并結合高校學生學習的特點，設計和開發了一個基于智能手機的“單片機原理及應用實驗”微課平臺，目的在于幫助學生利用碎片時間自主學習和練習，不再受限于學習場地和時間[2]，期望能調動學生學習的積極性和主動性，有效提升學生的抽象思維能力和創新能力，通過解決實際問題來對理論知識融會貫通。

2 微課的學習模式

微課模式的設計 微課程最早的設想是1993年美國北愛荷華大學的LeRoy McGrew教授的60秒課程，以及1995年英國納皮爾大學的T.P.Kee的一分鐘演講[3-5]。現在的微課特點是“主題突出、短小精悍、交互性好、應用面廣”[6]，主要以視頻或動畫為載體，圍繞某個知識點或教學環節而開展的精細教學活動的過程。經過調研和統計發現[7]，高校教學中的微課類型主要為探究學習類、啟發類、演示類等，其中自主學習類占比相對較低；微課的制作形式主要為視頻拍攝類、專業軟件屏幕錄制類等，其中技術要求高、畫面直觀的純動畫微課占比較低。

微課程實際應用的考慮因素有：

1）學生對微課程的興趣需求程度，微課程解決問題的實用程度；

2）教師對課程內容知識點的理解深入程度，課堂教學知識點的融合程度；

3）微課平臺的使用方便程度，微課資源的管理機制等。

隨著華南師范大學“互聯網+”校園建設的開展，無線網已覆蓋校園的各個角落，為移動學習提供了基礎。據調查，91%的大學生期待基于手機的微課學習方式，實現個性化的學習[8]。

基于上述原因，并鑒于單片機實驗的特點，本文設計和實現的手機動畫微課模式，有別于傳統的視頻微課形式，充分利用新穎媒體交流平臺，制作出交互性較高的微課資源。能較好地吸引學生的興趣，充分調動其自主學習的積極性。本文的單片機微課實驗動畫案例實現可詳見參考文獻[9]。

微課知識框架的設計 本文以華南師范大學計算機學院的“單片機原理及應用實驗”教學大綱為基礎，以任務驅動的教學構建方法為指導，從教學主要入門知識點中提煉出15個重要或關鍵的知識點，制作成系列微課教學資源。其在線學習框架如圖1所示。

知識點的選取和動畫的設計是按照“步步推進，逐層提高”的方式來進行的，全面引導和輔助學生進行自主實驗學習。其中，每個知識點的選擇都直接關系到學生練習的效果和知識點的掌握程度。其實驗案例的內容設計結合實際需求，調動學生解決問題的興趣，讓學生能在較短時間內有效地掌握目標知識點，并鍛煉學生分析問題、歸納問題、解決問題的能力，具體如圖2所示。

3 手機微課平臺

總體框架設計 智能手機的主流平臺有兩種，即iOS和Android。本文選擇占市場主要份額的Android手機，采用JAVA做開發語言，Android Studio做集成開發環境。單片機手機微課平臺的主要用戶角色有兩種，分別是使用者（學生）和管理者（教師）[10]。其中，平臺的主要使用對象是學生，他們的目標明確：一是在實驗之前對相關知識進行預習；二是通過知識點擴充知識面，希望快速掌握自己想要了解的知識點，并對自己的知識掌握程度有個客觀評價。教師使用者則希望補充教學設計，有一個平臺能將相關資料上傳或下載，讓學生能自主進行課前預習，以及課后補習或測試。因此，手機總體設計框架如圖3所示。

功能模塊建立 根據平臺總體設計框架圖，手機微課平臺需要的具體模塊類應由Activity類、Fragment類和相關輔助類構成[11]。

其中Activity類是實現界面，主要的Activity有兩個，分別是登錄管理和功能模塊管理。

Fragment（碎片）類是將相關功能以Fragment形式插入到Activity類中，利用Fragment Manager來管理眾多的Fragment，根據需要顯示不同的Fragment。主要的Frag-

ment共有四個，分別是下載文件的Down_Fragment、展示消息的Message_Fragment、閱覽下載文件的DownLoad Mana-

ger_Fragment和現有資源管理的WebView_Fragment。

其他輔助類啟用一個系統廣播（Broadcast Receiver），

用于捕獲服務的定時更新信號，然后通過重啟服務實現數據更新；一個數據更新服務Message Update Service，每一個小時訪問一次服務器，查看數據接口是否有更新，通過Android的通知欄功能將更新體現出來。

本平臺使用UrlInitialize初始化工具類，里面整合封裝了一些系統初始化信息，如訪問URLIP地址的初始化、應用相關數據的初始化、內存空間申請、網絡訪問框架接口、JSON數據解析方法等。

手機微課展示 本文實現的單片機手機微課實驗平臺，可發布實驗課程的在線微課教學信息，下載相關學習資料，利用移動平臺給學生的課余學習提供一個良好途徑，讓學生方便快捷準確地獲取課程相關的一手資料。本文截取了幾個主要的單片機手機微課平臺界面進行展示，分別是單片機手機微課動畫資源、用戶注冊和查看下載文件的界面，具體如圖5～圖7所示。

4 結語

本文在以往的實驗教學經驗基礎上，結合華南師范大學計算機學院學生自身的特點，通過對單片機教學知識點的分析，梳理出重要知識點以及知識點前后關聯關系，再基于Android智能手機平臺設計和實現一個單片機手機微課平臺，其中的微課動畫資源是使用Adobe Edge Animate CC工具設計和實現的。當然，此平臺在今后的實踐使用中還可以繼續改進，但希望通過此自助平臺，提高學生自主學習的興趣，增強學生解決實際問題的設計水平和動手編程能力。

參考文獻

[1]北京智研科研咨詢有限公司.2016—2022年中國移動互聯網市場專項調研及投資方向研究報告[DB/OL].http：//www.chyxx.com/research/201609/444495.html.

[2]郭哲男.翻轉課堂哪些不能翻轉[J].教學與管理，2014（9）：35-36.

[3]Shieh D. These lectures are gone in 60 seconds[J].Chronicle of Higher Education，2009（26）：1-13.

[4]EDUCAUSE. 7 things you should know about Micro-lectures[EB/OL].https：//library.educause.edu/resources/2012/11/7-things-you-should-know-about-microlectures.

[5]宋利偉，梁林梅.微課研究綜述[J].數字教育，2015（5）：23-29.

[6]梁樂明，曹俏俏，張寶輝.微課程設計模式研究：基于國內外微課程的對比分析[J].開放教育研究，2013，19（1）：65-73.

[7]胡鐵生，周曉清.高校微課建設的現狀分析與發展對策研究[J].現代教育技術，2014，24（2）：5-13.

[8]郭京蕾，金聰.離散數學課程的微片學習模式[J].計算機教育，2015（8）：62-65.

[9]譚琦，孫永城，肖毅杰.單片機實驗微課動畫平臺的設計與開發[J].華南師范大學學報：自然科學版，2016.

[10]李建州，譚琦.基于Web的單片機微課App后臺服務器[D].廣州：華南師范大學，2017.

[11]梁照江，譚琦.基于Android的單片機學習App客戶端設計與實現[D].廣州：華南師范大學，2017.