“單片機應(yīng)用技術(shù)”課程的信息化教學(xué)研究與實踐

李志強 張登玉 陳列尊 眭仁武 王政霞

摘? 要：針對衡陽師范學(xué)院“單片機應(yīng)用技術(shù)”課程傳統(tǒng)教學(xué)效果欠佳的狀況，探索基于教學(xué)設(shè)計、教學(xué)實踐和教學(xué)效果三方面開展的“單片機應(yīng)用技術(shù)”課程信息化教學(xué)，通過課前的項目準(zhǔn)備、課中的項目交流和課后的項目實踐三個環(huán)節(jié)的教學(xué)實踐，實踐結(jié)果表明：該校“單片機應(yīng)用技術(shù)”課程開展的信息化教學(xué)，充分調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，增強了師生互動效果，提升了課堂教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：單片機應(yīng)用技術(shù);信息化教學(xué);密碼鎖

中圖分類號：TP368.1;G434? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-4706（2020）07-0172-03

The Research and Practice of Information Teaching in the Course

of “SCM Application Technology”

LI Zhiqiang，ZHANG Dengyu，CHEN Liezun，SUI Renwu，WANG Zhengxia

（School of Physics and Electronic Engineering，Hengyang Normal University，Hengyang? 421002，China）

Abstract：In view of the situation that the traditional teaching effect of “SCM Application Technology” course in Hengyang Normal University is not good，this paper explores the information-based teaching of “SCM Application Technology” course based on teaching design，teaching practice and teaching effect. Through the teaching practice of three links：project preparation before class，project exchange in class and project practice after class，the practice results show that：this schools information-based teaching of the “SCM Application Technology” course has fully mobilized the studentsenthusiasm for learning，enhanced the interaction between teachers and students，and improved the quality of classroom teaching.

Keywords：SCM application technology;information teaching;password lock

0? 引? 言

“單片機應(yīng)用技術(shù)”課程是電類專業(yè)的必修課程，其核心內(nèi)容是單片機應(yīng)用程序的設(shè)計[1]。而單片機應(yīng)用程序設(shè)計具有較強的邏輯性，加之地方院校的學(xué)生基礎(chǔ)薄弱、學(xué)習(xí)積極性不高，如此一來學(xué)生較難掌握好程序設(shè)計，致使該課程教學(xué)效果欠佳。為了改變這一現(xiàn)象，結(jié)合“單片機應(yīng)用技術(shù)”課程的特點，利用超星“學(xué)習(xí)通”的交互式移動教學(xué)平臺、虛擬仿真軟件和教學(xué)資源庫等[2-4]，從學(xué)生對單片機程序設(shè)計的認(rèn)知規(guī)律入手，通過合理的課程設(shè)計、恰當(dāng)?shù)恼n程導(dǎo)入及重難點講授方法的選擇，并結(jié)合過程性評價、期末實踐和理論考核等方法，開展我校“單片機應(yīng)用技術(shù)”課程的信息化教學(xué)。文中主要闡述“單片機應(yīng)用技術(shù)”課程的信息化教學(xué)的教學(xué)設(shè)計、教學(xué)實踐和教學(xué)效果三方面，擬提高學(xué)生對課程學(xué)習(xí)的興趣、主動性和積極性，強化學(xué)生的動手實踐操作能力，進而改善我校“單片機應(yīng)用技術(shù)課程”教師難教、學(xué)生難學(xué)的教學(xué)現(xiàn)狀，提升地方院校“單片機應(yīng)用技術(shù)”課程的程序設(shè)計教學(xué)效果。

1? 教學(xué)設(shè)計

“單片機應(yīng)用技術(shù)”課程的教學(xué)內(nèi)容以電子密碼鎖為主線，包括簡易電子密碼鎖、常規(guī)電子密碼鎖、高級電子密碼鎖和超級電子密碼鎖的進階式項目內(nèi)容。該教程由簡單到復(fù)雜、由單一到綜合地設(shè)計項目，每一個設(shè)計項目均包含相應(yīng)的知識體系和程序設(shè)計思想，后續(xù)項目目標(biāo)是前面項目的進階，相關(guān)課程基礎(chǔ)知識和課程體系已融入項目之中，對以往學(xué)生較難理解的內(nèi)容，如矩陣鍵盤檢測程原理采用微課方式進行教學(xué)設(shè)計。“單片機應(yīng)用技術(shù)”課程其程序設(shè)計實現(xiàn)過程較難，學(xué)生初學(xué)時較難判斷設(shè)計的程序是否合理。通過學(xué)校虛擬仿真教學(xué)中心建立的基于英國Labcenter Electronics公司的單片機程序仿真軟件Proteus，能直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，再配合顯示及輸出，就能觀察到編寫的單片機程序運行后的輸入輸出效果。同時還根據(jù)以往學(xué)生的學(xué)習(xí)難點，制作相應(yīng)教學(xué)內(nèi)容的動畫來輔助學(xué)生更好地理解學(xué)習(xí)內(nèi)容，如圖1所示。

采用Proteus教學(xué)仿真平臺進行單片機程序仿真，解決了使實驗過程不受目標(biāo)硬件系統(tǒng)、實驗時間和實驗地點的限制;信息化教學(xué)模式的應(yīng)用，發(fā)揮了線上線下混合式教學(xué)的優(yōu)勢，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和靈活性，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)“單片機應(yīng)用技術(shù)”課程的興趣;通過項目任務(wù)分解、實時評價和教師點評等環(huán)節(jié)提升了“單片機應(yīng)用技術(shù)”課程的教學(xué)效率，改善了單片機應(yīng)用技術(shù)課程傳統(tǒng)教學(xué)模式的教學(xué)現(xiàn)狀。

2? 教學(xué)實施

本校“單片機應(yīng)用技術(shù)”課程信息化教學(xué)平臺采用超星公司的學(xué)習(xí)通移動交互式教學(xué)平臺，如圖2所示。該教學(xué)平臺可對“單片機應(yīng)用技術(shù)”課程資源進行分類，可有效實現(xiàn)本課程的課程內(nèi)容、課堂問題、課后作業(yè)、預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)內(nèi)容等資源的信息化教學(xué)。本文選取高級電子密碼鎖的重點內(nèi)容——“密碼輸入程序設(shè)計”來進行信息化教學(xué)實踐，在傳統(tǒng)教學(xué)方式的基礎(chǔ)上運用超星學(xué)習(xí)通平臺、虛擬仿真軟件和教學(xué)資源庫等，打造“單片機應(yīng)用技術(shù)”課程線上線下混合式的智慧課堂，把教學(xué)過程分為課前的項目準(zhǔn)備、課中的項目交流和課后的項目實踐三個階段。

2.1? 課前

課前教師圍繞“密碼輸入程序設(shè)計”的教學(xué)目標(biāo)設(shè)計相應(yīng)的程序設(shè)計任務(wù)，教師可以將課程中重點、難點或核心技能點通過特定的視頻形式展現(xiàn)出來，利用學(xué)習(xí)通APP上傳本節(jié)課的教學(xué)課件PPT和本節(jié)課程的相關(guān)資料。學(xué)生在學(xué)習(xí)通平臺領(lǐng)取本次課程的學(xué)習(xí)任務(wù)，明確本次課程的教學(xué)重點難點;學(xué)習(xí)密碼輸入程序中的密碼電路工作原理的微課等資源，了解相應(yīng)知識點，并完成相應(yīng)知識點的測試。教師根據(jù)測試結(jié)果不僅可以了解學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握情況，還可以按照層次和個體差異進行分組，實現(xiàn)學(xué)生間優(yōu)勢互補，為課中的項目學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備。

2.2? 課中

“密碼輸入程序設(shè)計”課堂的信息化教學(xué)活動由密碼輸入程序設(shè)計思路匯報、學(xué)生實時評價、教師點評、其他各組設(shè)計思路匯報、教師總結(jié)和參考思路分享6個環(huán)節(jié)構(gòu)成。

（1）設(shè)計思路匯報環(huán)節(jié)：課堂開始，項目組代表首先對密碼輸入程序設(shè)計的總體思路進行匯報。（2）學(xué)生實時評價環(huán)節(jié)：其他同學(xué)通過學(xué)習(xí)通平臺設(shè)置的評價系統(tǒng)對該組的匯報情況進行評價，其評價結(jié)果作為該項目組的平時成績。（3）教師點評環(huán)節(jié)：學(xué)生評價后，再由授課老師對該項目組的總體思路進行總結(jié)點評。（4）其他各組設(shè)計思路匯報環(huán)節(jié)：在完成上述三個環(huán)節(jié)后，其他各組依次進行匯報，并重復(fù)上述三個環(huán)節(jié)。（5）教師總結(jié)環(huán)節(jié)：教師最后對所有組的匯報情況進行總結(jié)評價。（6）參考思路分享環(huán)節(jié)：教師通過動畫展示密碼輸入電路的工作原理，并分享教師的編程思路以供學(xué)生參考學(xué)習(xí)。其中，教師分享的密碼輸入程序編程思路如圖3所示。

經(jīng)過上述課堂的教學(xué)環(huán)節(jié)，大多數(shù)同學(xué)能夠理解：高級電子密碼鎖的密碼輸入部分為矩陣鍵盤，其行線接至P3口的低4位作為輸出端，列線接至P3口的高4位作為輸入端。檢測按鍵輸入的情況如下：首先將行線全部置低，列線置高。當(dāng)無鍵按下時，0#鍵兩端的電平狀態(tài)行線端為低，列線端為高。若9#鍵被按下時，該按鍵的行線端為低，列線端已由高變?yōu)榈停纯筛鶕?jù)列線端電平的變化，判斷按鍵的輸入情況。

項目進行第二次課中，對項目程序設(shè)計的程序?qū)崿F(xiàn)進行工作匯報，每組選派一個代表對本組的程序設(shè)計進行匯報，其他同學(xué)采用學(xué)習(xí)通平臺的評價設(shè)置對匯報人進行評價，然后由教師對同學(xué)們的調(diào)試程序進行現(xiàn)場點評，最后再分享教師的設(shè)計程序以供學(xué)生參考學(xué)習(xí)，如圖4所示。

2.3? 課后

為強化學(xué)生程序設(shè)計思路，提高程序設(shè)計效率，依據(jù)單片機應(yīng)用程序設(shè)計特點及實際項目任務(wù)，將“密碼輸入程序設(shè)計”的設(shè)計內(nèi)容進行分解，教師通過超星學(xué)習(xí)通平臺發(fā)送課后學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生通過該平臺上傳學(xué)習(xí)任務(wù)的完成情況，也可在此本臺上發(fā)表自身的意見，并與老師和其他學(xué)生展開交流與反饋，老師也能即時接收學(xué)生的反饋與問題，進一步了解學(xué)生的不足。通過學(xué)習(xí)通提交完成的課后項目實踐，實現(xiàn)對學(xué)生編程過程的監(jiān)督管理教學(xué)，通過編程過程錄制+上傳視頻+同學(xué)互評（小組測評）的方式，大家相互學(xué)習(xí)，小組現(xiàn)場匯報的評價的結(jié)果再經(jīng)學(xué)習(xí)通提交。

3? 教學(xué)效果

“單片機應(yīng)用技術(shù)”項目過程化教學(xué)實施的線上線下混合式教學(xué)模式，實現(xiàn)了知識的多向傳遞、多時空的有效互動，引發(fā)了深度思維碰撞。運用信息技術(shù)手段對教與學(xué)的實施動態(tài)進行過程評價，有利于教師實時掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，有效實施后續(xù)教學(xué)策略;探索了一套有效激發(fā)學(xué)生單片機程序設(shè)計自主訓(xùn)練的信息化教學(xué)模式，培養(yǎng)了具有綜合應(yīng)用專業(yè)技術(shù)解決實際問題能力的應(yīng)用型人才。以“單片機應(yīng)用技術(shù)”課程為中心，建立了一支以學(xué)生發(fā)展為中心的教學(xué)團隊，該團隊取得過湖南省教學(xué)成果一等獎，指導(dǎo)學(xué)生獲全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽國家二等獎，指導(dǎo)學(xué)生基于“單片機應(yīng)用技術(shù)”課程的研究項目參加湖南省大學(xué)生創(chuàng)新性實驗項目10余項，學(xué)生研究成果獲國家授權(quán)專利30余項。

4? 結(jié)? 論

基于超星學(xué)習(xí)通平臺的“單片機應(yīng)用技術(shù)”課程信息化教學(xué)，較易實現(xiàn)單片機應(yīng)用程序設(shè)計的主要教學(xué)目標(biāo)。在“單片機應(yīng)用技術(shù)”課程的教學(xué)中，教師能精心準(zhǔn)備教學(xué)設(shè)計、準(zhǔn)確把握學(xué)生情況，合理利用超星學(xué)習(xí)通平臺，能充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，增強師生互動效果，提升課堂教學(xué)質(zhì)量。

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作者簡介：李志強（1978—），男，漢族，湖南常寧人，教授，博士，主要研究方向：單片機應(yīng)用技術(shù)的教學(xué)和科研。