《單片機技術(shù)及應(yīng)用》課程的教學(xué)研究

吳天強 王振邦 陳勇剛

摘 要：通過對《單片機技術(shù)及應(yīng)用》課程長期的教學(xué)實踐，提出在教學(xué)過程中，引入、維持、保護(hù)和提升學(xué)生學(xué)習(xí)動機的教學(xué)方法，能取得較好的教學(xué)效果。該方法具體實施是，第一次課堂教學(xué)采用仿真實例演示，吸引學(xué)生投入到課程學(xué)習(xí);后續(xù)每次課程的點名、課堂表現(xiàn)和作業(yè)任務(wù)結(jié)果，轉(zhuǎn)換成經(jīng)驗值，以激勵、維持學(xué)生的學(xué)習(xí)動機;應(yīng)用適宜高職學(xué)生課程學(xué)習(xí)的評分規(guī)則，能夠保護(hù)大部分學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性;最后，完成仿真任務(wù)的成功喜悅體驗，起到促進(jìn)和提升學(xué)生學(xué)習(xí)動機的作用。該教學(xué)方法適用于單片機課程的線下教學(xué)，也適用于疫情期間線上直播教學(xué)。

關(guān)鍵詞：單片機;線上教學(xué);學(xué)習(xí)動機;高職學(xué)生;高職教育

一、緒論

為響應(yīng)疫情期間“停課不停學(xué)”的教學(xué)要求，學(xué)院從實際情況出發(fā)，充分利用現(xiàn)有教學(xué)資源，依托各類在線精品課程，認(rèn)真落實和制定了疫情期間，線上課程學(xué)習(xí)方針政策，引導(dǎo)學(xué)生在疫情防控期間，積極選修線上優(yōu)質(zhì)課程，開展線上授課和線上學(xué)習(xí)等在線教學(xué)活動，全力保障學(xué)生學(xué)業(yè)不受疫情影響。因此，在疫情防控期間，《單片機技術(shù)及應(yīng)用》課程也進(jìn)行了在線直播教學(xué)，教學(xué)方式采用釘釘屏幕分享直播，藍(lán)墨云班課進(jìn)行課堂點名和作業(yè)等教學(xué)任務(wù)。與此同時，筆者結(jié)合單片機課程的教學(xué)實踐，提出一種引入、維持、保護(hù)和提升學(xué)生學(xué)習(xí)動機的教學(xué)方法，并取得較好的教學(xué)效果。

二、課程教學(xué)實踐

《單片機技術(shù)及應(yīng)用》課程是計算機應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的專業(yè)選修課，每周2學(xué)時，共30學(xué)時。該課程的教學(xué)實踐過程，分為以下五個階段。

第一階段（2010年以前）的單片機課程教學(xué)以匯編語言為主。期間采用啟東計算機總廠生產(chǎn)的達(dá)愛思開發(fā)型單片機實驗儀（DICE-5103S，2006年），和上海埃威航空電子有限公司生產(chǎn)的愛迪克三合一教學(xué)實驗系統(tǒng)（EAT598，2008年）。由于匯編語言學(xué)習(xí)難度大，該階段后期，逐漸從匯編語言轉(zhuǎn)換至C51（Keil）編程教學(xué)。

第二階段（2010—2012年）完成從實物教學(xué)到仿真教學(xué)。剛開始接觸單片機的初學(xué)者，容易誤操作引起實驗器材損壞，導(dǎo)致課程教學(xué)中斷。為解決這一問題，引入單片機仿真教學(xué)軟件。最初試用Multisim仿真軟件，后來選用Proteus軟件，至2012年結(jié)合項目教育法[1]，實現(xiàn)課程仿真教學(xué)。其中，使用Proteus仿真軟件與歐鵬科技教育機器人小車相結(jié)合的教學(xué)實踐，較好地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣！

第三階段（2012—2017年）使用合適的課程學(xué)習(xí)評分管理，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。將“課程學(xué)習(xí)的總評成績，分解為點名記錄、作業(yè)成績、教師評學(xué)及期末考核四個部分組成”[2]，每次課堂點名和課程作業(yè)任務(wù)，仿照企業(yè)工作中的計件工資，以“完成任務(wù)，得到分?jǐn)?shù)”的模式，逐次發(fā)放課程成績的分?jǐn)?shù)值，能夠提升學(xué)生課程學(xué)習(xí)的積極性。教學(xué)試驗結(jié)果表明，嚴(yán)格的點名制度和明確的任務(wù)評分規(guī)則，有利于提高學(xué)生完成課程任務(wù)的積極性。顯然，該評分方法與云班課中經(jīng)驗值的評分方式具有相似性。

第四階段（2018年）通過問卷調(diào)查，研究學(xué)生的學(xué)習(xí)動機來源。2018年10月至11月期間，分別對計算機應(yīng)用技術(shù)等11個專業(yè)的新生，進(jìn)行學(xué)習(xí)動機筆試問卷調(diào)查。調(diào)查采用楊渝川編制的問卷[3]。其中，原問卷中的7個問題，在調(diào)查中，提問方式有改變。其變化分別是：①“從學(xué)習(xí)中獲得享受”改為“對學(xué)習(xí)內(nèi)容或者學(xué)習(xí)本身有興趣”;②“學(xué)好本領(lǐng)報效祖國”改為“成為有益于社會的人”;③“學(xué)好本領(lǐng)建設(shè)家鄉(xiāng)”改為“實現(xiàn)自我價值的同時服務(wù)他人”;④“將來在生活條件好的地方生活”改為“出人頭地，得到較高的社會地位”;⑤“為了報酬較高的職業(yè)”改為“為了勝任將來的工作”;⑥“怕考不及格”改為“校紀(jì)的約束”;⑦“怕考不好丟面子”改為“同學(xué)之間的競爭”。

調(diào)查問卷評分方法，采用從“完全不同意”“大部分不同意”“部分不同意”“部分同意”“大部分同意”到“完全同意”的6級評定方式，分別記1、2、3、4、5、6分。調(diào)查共收回問卷804份，其中，數(shù)據(jù)填寫不完整，或者數(shù)據(jù)異常，均視為無效調(diào)查問卷。無效問卷116份，有效問卷688份，問卷有效率為85.57%。

使用SPSS分析軟件對調(diào)查得到的數(shù)據(jù)，進(jìn)行巴特利特（Bartlett）球度檢驗，統(tǒng)計的觀測值為9590.359，自由度325，相應(yīng)的概率P=0.000<0.01，表明相關(guān)系數(shù)矩陣與單位矩陣有顯著差異。KMO值為0.904，根據(jù)Kaiser給出的KMO度量標(biāo)準(zhǔn)可知，調(diào)查的變量設(shè)置，適合進(jìn)行因子分析。

通過最大方差法旋轉(zhuǎn)抽取出5個因子，共解釋了總方差的63.476。根據(jù)各項目內(nèi)容的因子歸類，分別將因子一命名為物質(zhì)和地位（33.080）、因子二命名為社會集體（11.966）、因子三命名為求知進(jìn)取（8.455）、因子四命名為害怕失敗（5288）、因子五命名為小群體取向（4.687）。其中，因子一解釋方差達(dá)到33.080，表明被調(diào)查的學(xué)生群體，較傾向于物質(zhì)和地位取向。該調(diào)查結(jié)果支持課程學(xué)習(xí)中，完成作業(yè)任務(wù)（工作），加分?jǐn)?shù)值或經(jīng)驗值（收益），對學(xué)生的學(xué)習(xí)動機，具有較好的維護(hù)作用。

第五階段（2018—2019年）為訪工學(xué)習(xí)鍛煉。完成單片機系統(tǒng)實時時鐘日差補償?shù)乃惴ㄔO(shè)計[4]。在擔(dān)任單片機課程教學(xué)任務(wù)期間，完成的其他工程案例有：匯編語言編寫的智能小車尋跡記憶算法設(shè)計[5]、C51編寫的單片機三軸數(shù)控系統(tǒng)和溫度采集仿真系統(tǒng)[4]等，通過這些工程案例開發(fā)，達(dá)到提升和完善課程的教學(xué)能力水平。

現(xiàn)在課程教學(xué)中，使用的編程軟件是Keil，仿真軟件是Proteus，實物訓(xùn)練器材采用網(wǎng)購的普中單片機實驗套件。

三、課程教學(xué)設(shè)計

根據(jù)上述教學(xué)實踐總結(jié)，單片機課程的教學(xué)設(shè)計，圍繞引入、維持、保護(hù)和提升學(xué)生學(xué)習(xí)動機的目標(biāo)來實施。

首先，引入學(xué)習(xí)動機。在第一次課堂教學(xué)時，通過工程實際案例和仿真實例展示，引起學(xué)生的好奇心和興趣點，使學(xué)生進(jìn)入嘗試學(xué)習(xí)階段。其次，通過合適的課程成績評分方法，維持學(xué)生的學(xué)習(xí)動機。由學(xué)習(xí)動機調(diào)查結(jié)果可知，點名和完成作業(yè)任務(wù)加經(jīng)驗值，是一種有效維護(hù)和激勵學(xué)生學(xué)習(xí)動機的機制。再次，保護(hù)大多數(shù)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機。因為經(jīng)驗值的激勵作用，能提高學(xué)生參與課程學(xué)習(xí)的積極性，課堂教學(xué)可以采用任務(wù)驅(qū)動法。初期任務(wù)難度不宜過高，每個任務(wù)經(jīng)驗值的評定，要照顧到每一位學(xué)生的得分能力，較適宜的做法是，任務(wù)經(jīng)驗值的發(fā)放范圍宜廣、次數(shù)宜多、每次分值宜少以及有明確的得分條件，符合規(guī)則要求才可以得分。這種按完成任務(wù)分發(fā)經(jīng)驗值的方法，是把課程學(xué)習(xí)的知識點，分解成學(xué)生所期望的“得分”過程，等同于形成“過程性考核”[6]的學(xué)習(xí)模式。

最后，完成任務(wù)的成功喜悅體驗，促進(jìn)學(xué)生提升學(xué)習(xí)積極性。能否得到成功學(xué)習(xí)體驗的關(guān)鍵，是控制任務(wù)有適宜的難度。單片機程序編寫，一般需要通過編譯查錯，逐步修正問題，直至程序正常運行，最后通過電路仿真或單片機實驗板，直觀、形象地感受到，所編寫程序的運行結(jié)果。這樣，每次任務(wù)的小成功，能夠積累學(xué)生的學(xué)習(xí)信心，促進(jìn)提升學(xué)習(xí)興趣，形成良性學(xué)習(xí)循環(huán)。

四、在線教學(xué)總結(jié)

單片機課程線上教學(xué)，采用釘釘屏幕分享直播，藍(lán)墨云班課課堂點名和作業(yè)任務(wù)等數(shù)據(jù)收集，并用完成任務(wù)的經(jīng)驗值，按比例計算課程成績。通過疫情防控期間的在線教學(xué)實踐，發(fā)現(xiàn)單片機課程線上教學(xué)的一些不足，以及部分對應(yīng)的解決辦法。線上教學(xué)不足之處是：教學(xué)流暢性受限于網(wǎng)絡(luò)帶寬、視頻答疑耗費時間較多、課堂學(xué)習(xí)與教學(xué)效果更加依賴于學(xué)生的自覺性，總體教學(xué)效率偏低。

對應(yīng)的解決辦法有：一是使用釘釘直播中的短文信息，作為師生之間簡單、快速交流;可以使用事先約定好的符號含義，以增強課堂教學(xué)互動的效率;二是鼓勵學(xué)生參與云班課的輕直播討論，通過討論解決課程學(xué)習(xí)的疑難問題;若遇到學(xué)生參與討論積極性不高的情況，采用額外加經(jīng)驗值激勵，可以逐步引導(dǎo)學(xué)生查找資料、參與討論的學(xué)習(xí)氛圍;三是嚴(yán)格明確完成任務(wù)經(jīng)驗值的獲得條件和評分依據(jù)，宜做到及時、公開和公正;四是采用云班課中的投票問卷功能，及時反饋每次課程的難度，作為調(diào)整教學(xué)進(jìn)度的參考依據(jù)，形成線上教學(xué)反饋的“閉環(huán)”過程;五是對于單片機課程線上教學(xué)，示范編寫一小節(jié)代碼，或者完成部分仿真電路，需要停頓一段時間，等待大多數(shù)同學(xué)完成當(dāng)前任務(wù)后，再進(jìn)行下一步操作。此次單片機課程線上教學(xué)，采用上述教學(xué)方式，取得較好的教學(xué)效果。

五、結(jié)語

教育目的是促進(jìn)人的發(fā)展，在課堂教學(xué)過程中，引入、維持、保護(hù)和提升學(xué)生學(xué)習(xí)動機的教學(xué)方法，有利于吸引學(xué)生投入到課程學(xué)習(xí)，能使學(xué)生體驗到完成課程學(xué)習(xí)任務(wù)的成功喜悅，起到促進(jìn)和提升學(xué)習(xí)動機的作用。課程學(xué)習(xí)過程，若能提升學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性，或者激發(fā)學(xué)生內(nèi)在的學(xué)習(xí)興趣，即是有效的教學(xué)活動。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳天強，朱劍，葉敏.單片機課程教學(xué)的探索與實踐[J].時代教育，2015，（14）：1，3.

[2]吳天強，王振邦，黃倩.計算機應(yīng)用基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)成績評價改革探索[J].科技風(fēng)，2018（20）：32-33.

[3]楊渝川，王衛(wèi)紅，等.中國大學(xué)生學(xué)習(xí)動機的因素結(jié)構(gòu)研究[J].南京師大學(xué)報（社會科學(xué)版），1996，（2）：67-72.

[4]吳天強，葉敏，朱劍，潘超.單片機系統(tǒng)實時時鐘日差補償?shù)乃惴ㄔO(shè)計[J].科技風(fēng)，2019（34）：10-11.

[5]吳天強.智能小車尋跡記憶算法設(shè)計[J].計算機光盤軟件與應(yīng)用，2013，16（23）：22-23.

[6]張芳麗，王超.基于云班課平臺培養(yǎng)應(yīng)用型人才的過程性考核研究[J].中國成人教育，2018（13）：87-90.

基金項目：本文為2020年臺州科技職業(yè)學(xué)院云班課項目（編號：TKBK2020038）

作者簡介：吳天強（1977—），男，浙江天臺縣人，碩士，講師，研究方向：計算機教學(xué)研究。