工作過程系統(tǒng)化的“單片機原理與應用”課程教學設計

陳國發(fā)，朱寅非，力 志

(南京城市職業(yè)學院，江蘇 南京 210000 )

0 引言

為深入貫徹落實新時代全國高等職業(yè)院校教育工作會議精神，構(gòu)建完整的技能應用型職業(yè)人才培養(yǎng)體系，全面提高對高職人才的培養(yǎng)能力，淘汰“水課”、打造“金課”，從提升學業(yè)挑戰(zhàn)度、增加課程難度、拓展課程深度幾方面著手，切實提高課程教學質(zhì)量，有力發(fā)揮電子信息類專業(yè)課程教學改革在課程建設中的作用，設計好“最后一公里”教學路線，本文就人工智能時代背景下的智能控制核心職業(yè)能力的培養(yǎng)進行新工科職業(yè)建設的研究與實踐，以單片機原理與應用課程顯示控制單元為例，研究電子信息類專業(yè)基礎課程的課堂教學、教材和教學改革的新形態(tài)教學新設計，探索基于WPS的課堂教學的路線與實踐教學創(chuàng)新等[1].

1 課程單元設計教學目標

知識目標：掌握數(shù)碼顯示原理及控制過程。

知識體系：單片機接口功能部件，并行接口，LED數(shù)碼管顯示原理，視覺停留效應等，根據(jù)WPS的不同情景區(qū)別細化知識點。

能力目標：運用單片機控制數(shù)碼管實現(xiàn)數(shù)字任意花樣顯示。

專業(yè)能力：單片機開發(fā)及應用。

方法能力：發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，解決問題，綜合應用。

問題分類：簡單(單一或個別)問題、復雜(多個或組合)問題。

社會工作能力：借鑒，討論，協(xié)助、交流、批判性思維、協(xié)同、創(chuàng)新能力。

素質(zhì)目標： 能通過討論及協(xié)助共同完成工作任務的基本職業(yè)素養(yǎng)，科學人文素養(yǎng)等。

根據(jù)以上教學目標進行課程設計的總體框架為：從工作過程任務分析、課程對應的行動領域歸納、課程單元學習領域轉(zhuǎn)化、課程單元教學內(nèi)容組織與重構(gòu)、教學情境的設計等方面對職業(yè)教育課程開發(fā)進行設計研究，設計出具有完整工作過程學習情境的教學案例。

2 基于工作過程系統(tǒng)化教學情景設計

2.1 以數(shù)碼顯示方式效果為載體設計“閃爍”“流水”“靜態(tài)”“動態(tài)”4個工作情景展開基于工作過程的教學

(1)授課教師一開始用準備好的單片機開發(fā)板演示8個數(shù)碼管分別顯示1～8數(shù)字的顯示，導入課程(見圖1)；

(2)以閃爍、流水、靜態(tài)及動態(tài)等多種顯示變換方式(4個情景)進行演示，吸引學生注意力。由簡單到復雜到綜合，由易到難，范圍由小到大，能力由低到高按不同情景區(qū)別細化子情景；

圖1 金課的兩性一度標準

(3)教師引出課程內(nèi)容第一個思考問題：怎么在數(shù)碼管上顯示一個數(shù)字“0”——情景一；

(4)進入學生討論環(huán)節(jié)；

(5)學生給出基本思路后，教師講解用到的基本知識和編碼理論；

(6)學生按照工作過程逐步具體編程實現(xiàn)，當場觀看顯示結(jié)果；

(7)發(fā)現(xiàn)不能實現(xiàn)顯示要求，教師讓學生按照合作小組探討進入找錯環(huán)節(jié)；

(8)教師帶領學生一起一步步改錯，最終實現(xiàn)情景一工作目標；

(9)情景一工作目標完成后，進入情景二，過程按3～8循環(huán)；

(10)情景二工作目標完成后，進入情景三，過程按3～8循環(huán)；

(11)情景三工作目標完成后，進入情景四，過程按3～8循環(huán)；

(12)任意顯示，智能控制顯示。

3.2 工作過程及步驟

小道：職業(yè)能力訓練過程：明確顯示方式，顯示方案論證，設計硬件環(huán)境(單片機并行接口，數(shù)碼顯示電路)，KEIL開發(fā)編譯環(huán)境使用，軟件設計及編程，軟件仿真，軟硬件聯(lián)調(diào)，顯示效果評判；(按不同情景區(qū)別細化)。

3.3 訓練步驟與方法

大道：資訊、決策、計劃、實施、檢查、評價：方案論證與設計+參數(shù)計算與仿真+實物制作與測試+總結(jié)歸納與存檔。

3.4 教學方法

演示示范，引入啟發(fā)、探索討論式等。 根據(jù)教學訓練過程(演示模擬、學做結(jié)合、自主設計、升華創(chuàng)新)動態(tài)修正改進教學方法；按照照著做、學著做、獨立做、創(chuàng)新做的不同技能階段，實現(xiàn)基礎、應用、綜合、創(chuàng)新四個能力目標；圍繞比較，遷移，內(nèi)化；隱含，類比，建模，量變-質(zhì)變，加減法-積分-優(yōu)化，實現(xiàn)能力遞進，把學習能力、方法能力、專業(yè)能力、社會服務(職業(yè))能力貫穿整個教學過程(見圖2)。

圖2 基于WPS的教學情景設計舉例

4 教學設計方法及手段

4.1 解決思路和方法

整個教學過程以教師演示、提出問題，學生積極思考、給出解決思路和實現(xiàn)方法，然后由學生按照教學情景要求依據(jù)工作過程逐步實現(xiàn)知識、能力和行動的融合。當發(fā)現(xiàn)問題時，同組討論找出錯誤環(huán)節(jié)(哥哥帶弟弟)，尋求解決方法，再進行驗證結(jié)果，培養(yǎng)學生積極思考，勇于改正的學習方式，教師(師傅帶徒弟)輔以引導，幫助和彌補知識點，提高學生的學習興趣，充分調(diào)動學生學習積極性，體現(xiàn)以學生為中心的教學指導思想。以工作過程為導向的理實一體化教學模式，以核心工作技能問題為切入點，適時運用翻轉(zhuǎn)課堂，引導探討式等多種教學形式，使老師成為教學過程的組織者、導學者、資源開發(fā)者、教學創(chuàng)新研究者、終身學習幫助者[2]。

4.2 基于網(wǎng)絡教學平臺的混合式教學改革

主要體現(xiàn)在：把互聯(lián)網(wǎng) + 傳統(tǒng)教學模式應用在《單片機原理與應用》課程教學過程中，將在線學習和線下傳統(tǒng)課堂教學融合在一起，充分利用網(wǎng)絡教學平臺和傳統(tǒng)課堂教學的各自優(yōu)勢。同時通過基于WPS的網(wǎng)絡課程資源建設，提高網(wǎng)絡教學平臺使用率及其與教學融合的深度；借助超星學習通平臺在學生學習行為管理、課程教學組織與教學評價等方面獨特的優(yōu)勢，既能方便地監(jiān)控學生的學習過程，也能滿足學生個性化的學習需求，使得課程考核既能評價過程，也能評價結(jié)果，這更有利于考核學生的真實學習能力，從而突破傳統(tǒng)教學模式的局限[3]。

5 教學環(huán)境

場地：多媒體實訓教室；實訓資源：單片機相關教材，電腦，單片機編程編譯環(huán)境(軟件)，單片機學習開發(fā)板；信息化+翻轉(zhuǎn)課堂，SIM、VR、AR；線上學習資源：超星學習通學資源。

6 教學創(chuàng)新與反思

原基于課程單元的教學內(nèi)容：單片機簡介，單片機結(jié)構(gòu)，單片機功能部件，匯編語言，單片機接口，單片機語言編程，單片機應用開發(fā)等，比較難以接受，寫了的知識在實際工作過程中難以靈活運用。

現(xiàn)基于過程化教學單元設計能充分抓住學習過程，采取讓學生先獨立思考(學中做)，容許學生犯錯的情況下，分析問題，輔助講解涉及的知識點(做中學)，學生印象深刻，很好地達到了教學目的(學會做)。整個教學過程以教師演示、提出問題，學生積極思考，給出解決思路和實現(xiàn)方法，然后由學生代表具體體驗實現(xiàn)，當發(fā)現(xiàn)問題時，集體討論找出錯誤環(huán)節(jié)，尋求解決方法，再進行驗證結(jié)果，這有助于培養(yǎng)學生積極思考、勇于改正、不斷進步的學習方式。幫助學生構(gòu)建扎實的理論基礎和實踐創(chuàng)新知識，遵循工程邏輯構(gòu)建課程行動體系(見圖3)，切實結(jié)合工作崗位的具體工作過程對所需知識和技能進行反復系統(tǒng)性訓練(做學結(jié)合)，真正實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標[4]。

圖3 基于WPS的體系融合

7 結(jié)語

本文以促進就業(yè)為導向、以職業(yè)為載體的人的全面發(fā)展為宗旨，基于工作過程系統(tǒng)化課程改革背景下，重構(gòu)教學生態(tài)中以學生為本的課程和教材內(nèi)容、教學模式和教學方法改革，進一步推動電子信息類專業(yè)課程、教材建設與改革，不斷創(chuàng)新教學模式和方法，提升教學質(zhì)量，注重教育與職業(yè)的融合，從工作過程任務分析、課程對應行動領域的歸納、課程單元學習領域轉(zhuǎn)換、課程單元教學內(nèi)容組織與重構(gòu)、課程單元教學情境設計等方面，對典型工作進行具體的篩選、整合，構(gòu)建符合職業(yè)成長及認知規(guī)律的切實可行的教學設計方案。