單片機課程思政教學設計與實踐
——以LED點陣顯示器為例

仝軍令 司卓印 梁 斌

（中國礦業大學徐海學院，江蘇 徐州221008）

0 引言

黨和國家一直以來都十分重視課程的育人作用，尤其是進入新時代，高校課程的育人作用被反復強調[1]。2016年，習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上的重要講話中指出，“使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協同效應”。為了貫徹總書記的講話精神，各高校紛紛開展了關于課程思政的探討[2]。在課程思政的實踐中，主要是從專業課程教學素材中挖掘思政元素，在教學過程中，將思政元素融入教學內容，實現“知識傳授與價值引領相結合”的教學效果[3]。

單片微機原理與接口技術是我校機械工程專業的一門主干課程，主要講授單片機的原理及其在機械工程領域中的檢測與控制方面的應用。人機交互接口是單片機應用系統的重要組成部分，包括按鍵輸入和顯示器輸出兩個模塊。與單片機接口的顯示器種類較多，目前常用的有獨立LED指示燈、LED數碼管、LED點陣顯示器以及液晶顯示器等，需要系統講解，構成了人機交互接口技術一章思政教育的重要載體。在目前常用的單片機顯示器的發展過程中，LED點陣顯示器具有承上啟下的作用，因此，本文主要以LED點陣顯示器與單片機的接口知識為例，探討單片機課程思政的教學設計與實踐。

1 思政元素的凝練

1.1 充分利用顯示器的顯示功能，傳播正能量信息

在講解LED點陣顯示器工作原理的時候，需要借助于顯示實例。通過選擇合適的顯示實例，將愛國主義、社會主義核心價值觀等信息巧妙地融入教學內容，以潤物細無聲的方式傳播正能量。

1.2 歸納現代單片機顯示器的發展過程，聯系思政理論知識

從歷史的角度思考事物的發展，歸納出現代單片機顯示器的發展過程，即從獨立LED燈，到LED數碼管，再到LED點陣顯示器。從而引出學生在思政理論課程中所學習的“否定之否定規律”，以聯系思政理論課程知識。

2 教學設計

2.1 教學目標

（1）知識目標。了解LED點陣顯示器的硬件結構原理，掌握字形碼的生成和顯示控制方法。

（2）能力目標。具有LED點陣顯示系統的硬件和軟件設計能力。

（3）育人目標。加深對社會主義核心價值觀的認識，激發愛國主義熱情，進一步認識唯物辯證法之“否定之否定規律”的普遍指導意義。

2.2 以愛國主義元素引出課程內容

課堂導入環節，播放慶祝中華人民共和國成立70周年聯歡會視頻，重點展示首都北京建筑物墻體巨幅LED點陣屏幕顯示“我愛你中國”“祖國萬歲”等畫面，在烘托愛國主義情感的氛圍中，引出學生對LED點陣顯示器工作原理和發展歷程的思考。

2.3 主要內容講授

2.3.1 LED點陣顯示器的硬件構成

LED點陣顯示器硬件構成采用“總—分—總”的教學思路進行講授。從市面上常見的成品LED點陣顯示器開始，說明它是由若干單元板拼接而成，每塊單元板由基本模塊組成，基本模塊又是由若干點狀LED燈組成。通過單元板的拼接擴展，就能得到各種尺寸，各種形狀的LED點陣顯示器。最后以顯示“社會主義核心價值觀”的LED點陣顯示器為例，展示拼接擴展效果，強化學生對“社會主義核心價值觀”的記憶和理解。

2.3.2 LED點陣顯示器的顯示原理

以8×8 LED點陣基本模塊為例說明LED點陣顯示器的顯示原理。8×8 LED基本模塊由8行、8列共64個點狀LED燈封裝而成。為了簡化外部引線，每一行LED燈的陽極被連接起來，用一個引腳引出，每一列LED燈的陰極也被連接起來，用一個引腳引出，于是，基本模塊對外的引腳就有8個行引腳，和8個列引腳。通過單片機控制相應行、列引腳的電平狀態，就可以顯示特定的符號和圖形。

選擇“紅心”符號作為實例，詳細講解LED點陣顯示器與單片機的接口設計、字形碼的生成以及顯示控制程序的編寫。以“紅心”符號為例，使學生在學習顯示原理的同時，在潛移默化中領會“紅心”符號所蘊含的“愛國、敬業、誠信、友善”價值觀所共有的誠摯之情。

2.3.3 現代單片機顯示器的發展歷程

回顧已學習的單片機顯示器類型，包括獨立LED燈、LED數碼管、LED點陣顯示器，總結這些顯示器的特點與適用場合，如表1所示。

表1 單片機顯示器的特點及適用場合

在上述總結分析的基礎上，引導學生從歷史的角度思考現代單片機顯示器的發展歷程。最簡單的現代單片機顯示器是點狀獨立LED燈，可以作為指示燈進行顯示，但是很不直觀。于是人們將7個點狀LED燈改為條狀，按照“8”字形組合，就構成了LED數碼管顯示器，可以顯示0到9的數字和有限的英文字母等符號。為了顯示更多、更復雜的信息，人們將條狀LED燈又改回了點狀，按照陣列的形式進行組合，就形成了LED點陣顯示器，可以顯示世界上所有的文字符號及圖形。

現代單片機顯示器從最簡單的點狀獨立LED燈，到條狀組合“8”字形LED數碼管，再到點狀組合LED點陣顯示器的發展過程中，作為顯示器核心部分的LED燈的形狀經歷了兩次否定，最終又回到了原來的點狀，但是構成的LED點陣顯示器的顯示功能卻產生了質的飛躍，完成了“否定之否定”的蛻變。從而引出學生在思政理論課程中所學習的“否定之否定規律”。

通過分析單片機顯示器發展所遵循的規律，使學生更加具體地感受辯證法的基本規律，進而促使學生能夠主動運用規律來指導自己的學習、生活和工作。

3 教學成效

筆者依據上述教學設計進行教學，取得了良好的課堂效果，制作的LED點陣顯示器微課，獲得了江蘇省微課比賽二等獎。學生普遍反映，以LED點陣顯示器作為載體顯示“社會主義核心價值觀”的形式能夠接受，在學習LED點陣顯示器工作原理的同時，喚起了對“社會主義核心價值觀”的記憶和理解。同時也厘清了常用類型單片機顯示器的內在聯系，對“否定之否定規律”有了更加具體和深刻的理解，認識到了思政理論知識的普遍指導意義。

4 結語

本文以LED點陣顯示器為例，探討了以課程思政為導向的教學設計，并在課堂教學和教學比賽中加以應用，取得了良好的效果。與單片機課程相關的思政元素還有工匠精神、規則意識、協作精神等。在單片機知識的講解過程中，自然融入思政元素，增強了單片機課程的價值引領功能，達到了既教書又育人的目標。