設計型學習模式在單片機接口技術課程教學設計中的應用

陳春燕

摘 要 在高職教育中，單片機接口技術是單片機原理的后續課程，針對該課程教學內容分散及以往教學中存在的問題，本文提出將設計型學習引入課堂，介紹該門課程的教學設計。提出使用“大項目、小迭代”的教學方法，并在小迭代中使用“四步法”，對每個新學習內容，持續迭代，持續分享。對不同層次學生提出不同要求，從而達到激發學生的學習興趣，提高學生的自主學習能力和實踐創新能力的目的。

關鍵詞 單片機接口 設計型學習 循環迭代 多課程融合 項目導向

1教學現狀

在高職教育中，單片機接口技術是電氣自動化專業的核心課程。

該課程在大二下學期講授，在學習該課程時，學生已經具備電路、模擬電子、數字電子、C語言、單片機原理等基本知識。這時候的學生有困惑：學習了多門功課之后該怎么應用。

在經過教學做一體化的改革之后，單片機接口技術這門課程已經有專用的機房、proteus仿真軟件等鍛煉學生動手能力的機會，但學生不能將學習到的知識融會貫通，知識局限在具體的單片機型號和接口芯片型號中，遇到新型號同功能的接口芯片、其他型號的單片機不知如何下手。缺乏分析問題解決問題的能力，遇到實際問題不知所措。

教學過程中教師依托教學大綱，根據設定好的劇本完成教學任務，學生接收知識，完成學習目標，但學生都是根據教師已經給出的范例模仿，完成輸出，缺乏自身對知識的總結和提煉。

2設計型學習

設計型學習 （ Design based Learning 或 Learning by Design）是近年來逐步受到國內外關注的一種學習模式。該學習模式的創始人美國著名教育者多林·尼爾森（Doreen Nelson）將其用于 K-12 教育取得了豐碩成果，并得到國外教育界的推崇與倡導。

尼爾森認為其學習過程應遵循“逆向思維學習過程模型”，該模型定義了六步半的迭代學習過程：確定基礎課程的一個主題或概念；從課程中找出問題（“1/2 步”：把問題轉為一個“從來沒有碰到”的挑戰任務）；根據課程目標和內容設計評估標準；讓學習者“試試看”；教授傳統的指導課程；學習者修改設計。

設計型學習有如下特征：

首先，設計型學習目標是以問題為導向，學會設計。以問題為導向，引導學生分析問題、解決問題以及反思問題，以此促進學生問題解決能力的發展。

其次，設計型學習過程是基于項目的學習，教師給學生提出挑戰任務發散學生思維，將各科知識進行整合，回憶利用已學的知識，設計能反映主題的制品，再通過新學的知識，重新加以修改和設計。這是一個迭代的過程，設計制品并不是最終經驗，學生能夠獲得能夠用在各個研究領域以及日常生活中的知識和社會技能。

最后，設計型學習方式是小組合作，多課程融合，學生需要在一起積極地設計合作設計任務，設計型學習的目標是培養學生具有整合教育中相關方面知識的專業創新能力，分析現有技術系統的能力，評估系統的質量和性價比，以便設計出更高性能的產品和系統。

設計型學習的多課程融合、項目導向、循環迭代等特征應用于單片機接口教學，可有效解決該課程中遇到的問題。

3基于設計型學習的單片機接口課程教學設計案例

將設計型學習模式引入到單片機接口課程中，依據設計型學習模式的特點，筆者在單片機接口課程中使用“大項目，小迭代”的方法改進教學方法。

3.1大項目

在這門課開始，我們預設一個項目任務，讓同學們開發設計一個直流功率計。將同學分組，3人一組，一個組長，一個負責硬件設計，一個負責軟件設計。該門課程結束時，每組提交一份成品。先讓同學們思考如何實現功率計的設計，每組小組討論后給出一個方案。

每組的組長分享自己組里的設計方案及實現方法，由老師和全班同學來評價其可行性。并分析中間要用到的技術內容。

通過分享總結，同學們給出該項目所需的模塊組成：信號采樣和顯示處理。再進一步引導，單片機處理的是數字信號，怎么能處理模擬信號？同學們提出要轉換。

根據這些分析內容，模擬信號處理是可以使用已經學過的知識實現的。但顯示處理和模擬數字信號互換是新的知識，需要邊學習邊應用。

讓同學們課下使用已經學過的知識設計模擬信號處理電路，給出適當的比例關系。同時在小迭代中講解新的內容，用于項目實現。

3.2小迭代

在小迭代中，使用如下步驟進行分析：分發任務、扼要講解、設計實現、分享評價。之后再循環進行，將每個功能分為基礎、提升、高階三部分，按學生層次不同分別完成不同的任務。如下圖所示。

以顯示功能為例：

基礎任務：字符靜態顯示，可以在液晶上顯示靜態字符。

提升任務：字符動態顯示，可以在液晶上顯示有變化的字符。

高階任務：在液晶上顯示漢字。

以基礎任務為例：

分發任務——字符靜態顯示。

扼要講解——字符液晶的命令/數據的讀寫時序，液晶顯示字符的地址，控制命令的格式。

設計實現——由學生動手實現任務。

分享評價——有學生分享自己的實現成果，或實現過程中遇到的問題。

基礎任務完成的同學進行提升任務的實現，未完成的同學繼續進行基礎任務練習。

3.3綜合實現

在小迭代中講解新的學習內容，將新的學習內容應用于功率計項目中，給出完整的設計方案，并測試實現，最后以小組為單位提交學習成果。

4結束語

使用設計型學習模式，可以使學生在該課程中融合已經學習過的課程內容，達到鍛煉學生動手能力和創新能力的目的，在教學過程中要注意對學生項目進度的管理和追溯，以及分享評價的有效性。

參考文獻

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