高職單片機技術課程“微課”教學設計與分析

【摘要】針對高職電類專業《單片機技術》課程教、學難的問題，文章分析了現階段單片機技術課程的教學現狀、微課的特點。文章提出了將微課技術應用于單片機技術教學、并進行了實踐，從結果看：微課能有效提高教學質量和人才的培養質量。

【關鍵詞】高職 單片機技術 微課 教學設計

【中圖分類號】TP391.7 【文獻標識碼】B 【文章編號】2095-3089（2018）46-0210-02

1.單片機技術課程教學

單片機技術作為高職電類專業的專業必修的核心課程，是電類專業人才的重要專業技能，是進行電子產品開發的基礎，單片機技術課程在高職電類專業人才培養中占有舉足輕重的作用。單片機技術應用需要綜合運用多個相關學科的知識，其教學效果將直接影響學生的專業認同和專業自信[1]。

隨著單片機技術的發展，涉及的新技術新內容愈加廣泛，致使課程內容不斷更新與增加對教學提出了更高的要求，以往的教學模式很難滿足現階段高職院校的人才培養目標。所以在教學過程中，教師需要尋找開發更加符合需要的教學方法與手段來實現教學需求。

目前的單片機技術教學大都是沿用了類似專業基礎課程的以理論講授為主，實踐訓練為輔教學模式。導致的結果是不能充分體現單片機技術課程重點培養學生動手能力和創新能力的教學目標。如教學中普遍采用是首先大篇幅講授單片機的內部結構、引腳功能、存儲器結構，接著講授單片機語言及編程，再講單片機內部資源中斷的管理、定時器/計數器的原理、串行接口的原理與結構。致使學生學習內容不能有效理論聯系實際，繁雜的原理分析會影響學生的學習興趣，且教學內容不能體現技術的發展趨勢。

單片機技術課程涉及內容包括《模擬電子技術》、《數字電子技術》《電路設計與制版》、《C語言程序設計》等課程。目前，微課在高職單片機技術課程中的應用相對較少，在移動互聯網技術廣泛普及的今天，對單片機技術進行與時俱進的教學改革成為了一種提高教學效果的必要條件：（1）移動互聯網在學生中應用普遍，學生獲取知識途徑廣泛，思維活躍、個性突出；（2）單片機技術發展日新月異，注重培養學生的自學創造能力，教學方式需要跟上技術和時代的發展；（3）單片機技術課程的一些概念和原理抽象、內容繁雜，學生很難獲得的全面認識、理解和掌握；（4）課堂傳授為主的知識傳授方式途徑受限，難以解決課程內容廣泛和知識新穎性的問題；（5）不斷發展的趨勢對學生提出了更高的要求?；谝陨系那闆r，對單片機技術課程的教學狀況進行分析，以下方面的問題廣泛存在于傳統單片機的教學過程中：授課內容與社會需求脫節，教學手段欠缺，忽視學生主體地位與創新精神培養等。

2.微課以其獨特的特點為課改提供了新思路

關于某個知識點的及其相關的教學設計、素材及點評等輔助性內容的教學視頻[2]是微課的核心，特點是學習時間靈活，篇幅精煉，突出重點，內容新穎，素材豐富，能有效解決上述教學中遇到的問題。（1）短時間內能形象直觀的方式傳遞教學內容，直觀形象教學效果好；（2）突出的重點提高了學生對學習內容的理解與吸收；（3）新穎、豐富的教學資源提高了授課內容的質量；（4）移動互聯網的普及使學生任何時間和地點可以方便自主地訪學習，學習時間靈活、重點突出教學效果好。

3.微課在單片機技術課程中的應用研究

由于單片機技術課程微課的教學資源豐富、內容新穎、能緊貼技術發展和社會需求。在實際教學中發現，學生對這類教學模式興趣濃烈，能利用碎片化的時間進行自主學習。

單片機技術的應用廣泛性、技術的發展性、內容復雜性的特點也適合微課的應用。在進行的微課項目設計中，既包含了單片機技術的內容，也包括了應用單片機技術開發產品時必須用到的最新設計軟件，還包括了單片機技術開發過程中應用到的儀器設備的使用方法，安全事項等。例如，（1）實驗儀器和設備的微課《XX型號示波器的使用》通過錄像和動畫形式形象的使學生認識和了解單片機必備儀器設備使用方法；（2）微課《“keil+proteus”軟件仿真示波器和函數信號發生器使用》通過視頻和動畫形式形象展示進行調試軟件使用方法的了解和電路組建；（3）微課《單片機函數發生器設計》中，利“keil+proteus”產生方波、三角波、正弦波、鋸齒波等多種波形，波形的周期可用程序改變，并可根據需要選擇輸出，使得抽象的函數信號發生器設計原理以直觀簡單的方式顯示出來。學生利用智能手機隨時進行碎片化學習，甚至能自主學習最新發展的單片機技術，滿足不同學生差異化的學習需求；（4）在“定時器中斷的設計”的微課中，由于課程內容復雜：首先講解了用哪個中斷——定時器T0中斷中斷號1。接著講解觸發條件是什么——開總中斷EA=1，此中斷源的中斷允許位為ET0=1，開啟此中斷TR0=1。最后講解中斷之后干什么——開始計時，多少時間中斷一次？并按照要求顯示數碼管。傳統授課形式學生很難學懂。微課能把把繁雜的設計過程直接展示出來，提高了學生的學習效果，鍛煉了學生工程能力，激發學生學習的興趣，在設計要求學生設計原理圖、電路仿真、識別判斷元器件、電路搭建焊接檢查、程序下載、最總完成軟硬件聯調，達到了學以致用的目的；（5）在微課“數字鐘設計”中，由于數字鐘是一種用軟件實現計時，即用單片機內部的可編程定時/計數器來實現時、分、秒計時的電路。要求學生軟件方面完成微秒us、毫秒ms、秒s的換算以及分、秒的60進制和小時的24進制換算，并進行正常顯示；硬件電路方面，要求學生能使用AT89單片機內部振蕩器外接晶體諧振器以及電容C1和C2構成并聯諧振電路與作為反饋元件構成一個自激振蕩器。對晶體振蕩器的值、電容類型的選擇要求考慮頻率精度和振蕩穩定性。焊接電路板時，晶體振蕩器和電容應盡可能安裝得與單片機芯片靠近，以減少寄生電容，更好地保證震蕩器的穩定和可靠地工作。通過微課，學生能直觀的了解數字鐘的設計，進一步的單片機內部的可編程定時/計數器的原理及使用方法、硬件電路設計、軟件設計進行學習與掌握，達到了理論聯系實踐的目的；（6）如在“雙機通訊”的微課內容中，以動畫形式形象化展示實現UART通信兩步：首先初始化串行通信口，配置SCON：設定串口方式（SM0及SM1位配置4種方式）；串口是否要接收數據（REN位），設定PCON寄存器的SMOD位（若非串口方式0），允許使用中斷（ES），開啟UART中斷（EA）。其次是程序實現：編寫發送/接收數據代碼及中斷服務程序等。

教學實踐證明，單片機技術微課能很好的展現單片機技術應用廣泛性、技術的發展性、內容復雜性的特點，滿足學生在移動互聯網時代性自主學習的需要，實現對學生創新精神的培養，實現了高效課堂的教學目標。

4.結語

本文通過深入分析單片機技術課程現階段所面臨的各種問題及微課自身的特點，得出結論：由于單片機技術課程本身的一些特點特別適合進行微課的開展，通過對微課的合理應用，能夠很好的提高單片機技術課程的教學效果，為實現高職院校優質課程、高效課堂提供了具有實效性較強的信息化教學手段。

參考文獻：

[1]呂燚，劉偉.微課與工程案例相結合的單片機課程教學改革研究[J].實驗科學與技術，2017（5）

[2]楊保華，李俊玲，王艷，朱敏.高職電類專業基礎類課程“微課”教學設計與分析[J].科技創新導報，2017（24）

作者簡介：

沈治國（1977.05-），男，漢族，湖南長沙人，副教授，碩士，主要從事電子技術、單片機技術教育研究。