基于職教云平臺的“單片機技術應用”課程混合式教學探索實踐

李水明 邵長春 陳鑫洋 馮云智

（柳州鐵道職業技術學院電子技術學院 廣西·柳州 545006）

根據教育部提出的《教育信息化2.0行動計劃》文件，指出加快教育現代化發展，積極推進“互聯網+教育”，開展課堂教學信息化。[1]為了響應教育部的號召，許多高等職業學校都開展了線上線下混合式授課教學模式。混合式教學模式借助資源庫、中國大學MOOC、智慧職教云等互聯網云平臺在線組織課程，結合線下的傳統教學方式優勢互補進行授課。[2]混合式教學相對于傳統教學，能夠有效利用網絡資源、與課堂知識深度融合，要學生在課堂中深度參與，提高學生學習主動學習性，課堂進行信息化教學改革，能夠有效地提高學生自學能力和學習效率。“單片機技術應用”課程作為工業機器人技術、應用電子技術、自動化等專業的主干課，從職業發展和崗位需求角度來說，學生學好單片機技術應用這門課程是非常有必要的。在該課程采用混合式教學能夠利用互聯網技術，提前與學生溝通獲知學生的知識水平，調整授課內容以滿足不同知識層次學生的需求。[3]本文以“簡易秒表的設計”為例開展混合式教學設計，旨在提高學生的學習效率和動手能力。

1 “單片機技術應用”課程教學分析

1.1 教學內容

專業制定的教學大綱，本“單片機技術應用”課程選用電氣工程及自動化類專業的全國高等職業教育示范專業規劃教材。該課程是一門知識面涉及較廣，實踐性較強的專業主干課。該課程教學環節主要包括基本知識學習、項目電路設計和項目仿真驗證。以任務驅動方式，將教學內容整合為8大項目。本教學設計選用項目五顯示器與鍵盤接口技術的任務1“簡易秒表的設計”。要求學生方案設計、硬件電路設計，軟件程序編寫及仿真調試，實現簡易秒表的功能。

1.2 學情分析

本課程針對電氣工程及自動化專業二年級學生開設。學校通過前期的課程學習已經學習了輸入輸出控制、一維數組、選擇語句和函數的調用等基本知識。通過前面知識單元學習，學生已經能夠熟練使用智慧職教云平臺的相關模塊功能。

1.3 學生特點

高職電氣工程及自動化二年級學生，有一定的動手能力較強，能掌握硬件電路設計。由于C51編程語言的學習難度較大，但對單片機軟件程序設計比較薄弱。

1.4 教學目標

根據機電專業制定的教學課程標準，確定如下：

知識目標：（1）了解LED數碼管的結構、顯示原理。（2）掌握LED數碼管靜態顯示編程方法。

能力目標：（1）能夠編寫程序實現0～9顯示，每隔1s變化一次。（2）能夠利用proteus仿真軟件進行調試。

思政：（1）培養學生工匠精神。（2）培養學生有創新意識。

1.5 教學重點

（1）LED數碼管的電路共陽極連接方式。（2）LED數碼管的字符字型碼。

1.6 教學難點

（1）LED代碼位與顯示段的關系。（2）存放LED數碼管0～9段碼的一維數組。

2 混合式教學模式設計

本課程以項目中的任務為向導，依托智慧職教云網絡教學平臺，為學生提供課前、課中課后的線上學習資源。教師建立網絡交流學習群、華為WeLink視頻云平臺、微課等資源為學習輔助手段。以教師為主導、學生為主體結合智能教學操作系統作為輔助手段開展線上線下混合式教學，在開展教學中使用Proteus單片機仿真軟件，學生可以驗證調試硬件電路和軟件編程是否正確。[4]學生在智慧職教云平臺指引下分層次、由課前預習、課中理論知識學習、硬件電路設計、軟件編程、調試仿真、課后的作業完成，讓學生掌握簡易秒表的軟硬件設計。[5]“簡易秒表的設計”混合式教學活動實施過程如表1所示。

表1 “簡易秒表的設計”混合式教學活動實施過程

3 混合式教學實施

按專業課程標準和課程授課計劃，依托智慧職教云平臺，本課程的教學活動由課前預習、課中實踐、課后提升三大部分組成。[6]

3.1 課前預習

教師利用職教云平臺，組織本課程相關的簡易秒表相關的日常應用和與課程的資料上傳到云平臺，學生通過訪問云平臺提前預習相關的課程知識。在簡易秒表課堂課前內容中列舉在秒表在工業生產線上和秒表在日常生活中應用，例如跳繩運動，利用秒表計算60秒運動員跳繩的個數微視頻，與此同時將LED數碼管的相關發光原理、電路原理和樣式等相關資料上傳到云平臺。學生可以利用手機或電腦在線閱讀課前的相關知識。學生通過提前預習本任務單元的所需知識、學習目標和需要掌握的技能。學生能夠利用空閑時間，隨時隨地進行碎片化學習。教師在課前添加的課前測驗活動，讓學生預先學習相關知識后進行作答。教師通過學生作答情況了解學生的相關知識水平情況，方便教師調整課中的內容和相關的難度。

3.2 課中實踐

教師通過學生課前測驗情況了解學生的知識水平和對課前相關知識的掌握情況，調整教學內容，對學生的知識薄弱環節進行強化學習。任務單元課堂學習以項目實踐為主線方式實施教學，根據任務要求不斷引導學生完成相關的知識點學習，突破重點、難點。

（1）通過任務要求分析簡易秒表的任務和需求，引導學生分組設計秒表的設計流程框圖，讓學生明白任務的步驟和設計流程。通過微課和七段數碼管使用手冊讓學生先查閱相關的知識，教師通過動畫講授七段數碼管的結構和顯示原理，電路連接方式。這部分內容采用線上和線下學習，教師對七段數碼管的不同型號進行講解，連接方式共陰接法、共陽接法的異同處，重點講授七段數碼管的顯示字符與字型碼的關系，為完成后續的任務設計奠定知識基礎。

（2）LED數碼管段碼理論知識點學習。根據學生在課前的預習與測驗情況，教師根據學生的知識水平高低合理分配來分組學習和討論任務。簡易秒表任務的難點內容為：共陰極七段數碼管的字型碼、共陽極七段數碼管的字型碼，字符與字型碼一維數組的對應關系，驅動電路的設計。教師利用智慧職教云平臺的討論活動，讓學生在討論中互相學習。重點讓學生學會如何通過段碼表查詢對應的段碼數值。

（3）課中學生任務實施。學生按小組來通過單片機keil編譯器編寫軟件程序代碼、在proteus仿真軟件上繪制硬件電路。簡易秒表由單片機最小系統、按鈕輸入模塊、數碼管顯示模塊組成3部分組成，其中按鈕輸入模塊包括兩個按鈕，一個為啟動/暫停功能，按下該按鈕啟動計時，再次按下則停止計時，另外一個為復位功能，按下則清除數據重新開始。數碼管模塊采用共陽極數碼管，公共端連接到+5v電源上，顯示段引腳通過1的電阻與單片機的P3口連接。對于重點內容數碼管的0-9計時顯示，教師進行講授設計思路并利用職教云平臺的頭腦風暴活動進行，教師對學生回答討論的內容進行總結點評，并且對學生參與的活動進行評分并在職教云平臺進行記錄。

（4）任務功能調試。教師通過智慧職教云課中活動中發布的任務程序調試步驟進行調試。如果在調試過程中遇到問題，教師在線下及時指導解決。在程序仿真調試過程中，教師讓學生通過智慧職教系統將小組的仿真調試結果在班級的電腦上直播，共同分享任務實踐的成果，并將程序下載到單片機開發板中驗證。在任務總結階段，學生小組通過考核評價表進行自評和互評，啟發學生的創新能力，并利用智慧職教云平臺的投票功能選出優秀的項目作品進行展示，教師最后進行總結點評，同時在課堂中融入與本任務相關的思政內容科學技術與創新，學習大國工匠精神精益求精、在工藝上不斷發明創新。

3.3 課后技能提升

通過智慧職教云平臺對任務單元的知識進行鞏固和提升。課后不僅要求對學生知識技能提升，而且要求學生通過指教云平臺對教師進行課堂評價。教師通過匿名獲得評價信息，發揚好的地方，改進不足，實現教學相長。本任務單元學習的內容是1位數碼管的秒表設計，利用智慧職教云平臺布置課后作業，對課堂學習的任務進行提升，做以下要求：（1）利用兩位數碼管實現0-99秒表。（2）利用前面知識增加1個按鈕可以實現倒計時秒表。

4 教學反思

本任務單元課堂的學習以簡易秒表項目設計為載體，利用智慧職教云平臺信息化手段結合下線的實踐，實施課堂教學活動。課堂教學以教師為主導、學生為主體，以職教云平臺為輔助手段，在職教云上設置相關的課堂活動，按設定的活動引導學生完成項目任務。本任務單元的教學按課前、課中、課后三部分組成。這三部分在職教云平臺進行設定，課前讓學生提前預習課堂的知識點及相關的技術手冊的學習，同時完成相關的測驗。教師通過測驗可以提前了解學生的預習效果及知識點薄弱環節，并根據測驗結果調整教學過程，重點講授。課前環節可以讓學生提前了解需要學習的內容，該環節引導學生主動學習。課中任務實施，教師通過職教云平臺實施教學任務、突破傳統的課堂模式，線下利用proteus單片機仿真軟件和單片機開發板驗證程序結果。課堂以實現項目為主線，教師主導課堂，以企業的解決問題流程實施任務，讓學生在活動中技能得以提升。職教云平臺對學生每次參與活動進行評分，學生直接獲知本次課的得分情況，方便學生查看自身的知識薄弱地方，加以改進，不斷進步。學生在課后對課堂進行評價，教師通過學生評價反饋，調整后面的課堂策略，達到教學相長。

5 結語

線上線下混合式教學，改變傳統的單一講授的教學模式，引導學生通過移動端進行學習，充分利用互聯網平臺讓學生可以隨時隨地學習，激發學生的自學能力和提高課堂的學習效率，符合信息時代發展的需求。本教學單元“簡易秒表”，以項目式教學，實踐教學證明采用混合式教學能夠有效提高學生的學習興趣，提高學生的動手能力。