基于信息化技術(shù)的單片機課程教學設(shè)計

陳娟 郭星辰 顧吳華

摘要：通過分析筆者學校單片機課程教學情況，針對傳統(tǒng)授課方式中普遍存在的問題，將合適的信息化技術(shù)引入單片機課程教學中，并且將教學過程劃分為“三個部分”“六個步驟”，循序漸進地引導學生完成學習任務。經(jīng)過實踐證明，將信息化技術(shù)引入單片機課程教學的效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)單片機課程教學方法的效果。

關(guān)鍵詞：信息化;單片機;教學

中圖分類號：G642? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）28-0192-03

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1 引言

《單片機應用技術(shù)》是我校應用電子技術(shù)專業(yè)的專業(yè)核心課程，充分考核學生的工程實踐能力，以及將理論靈活應用于實踐的能力。其前導課程包括：《模擬電子技術(shù)》《數(shù)字電子技術(shù)》和《計算機C語言》等，后續(xù)課程是《電子產(chǎn)品設(shè)計》等，因此單片機課程在本專業(yè)課程體系中起到了承上啟下的重要作用[1]。根據(jù)本系就業(yè)意愿調(diào)研發(fā)現(xiàn)，約95%以上的應用電子技術(shù)專業(yè)學生希望畢業(yè)后能夠從事與本專業(yè)密切相關(guān)的職業(yè)，因此學生對單片機課程掌握的程度關(guān)乎學生未來的就業(yè)選擇。

2本校單片機課程教學情況分析

由于中等職業(yè)學生入校分數(shù)偏低，學習動力不夠，學習主動性不強。傳統(tǒng)的《單片機應用技術(shù)》授課方式一般采用填鴨式的方法，將大量的單片機理論知識直接灌輸給學生，往往是教師在講臺上滔滔不絕、激情昂揚地講課，臺下的學生聽得云里霧里，不知所云，逐漸失去了對單片機課程的學習興趣[2-5]。起初，班里部分積極分子還愿意將書本上的程序輸入電腦驗證功能，但是一旦編譯調(diào)試出現(xiàn)了問題，便無從下手。不久，老師會發(fā)現(xiàn)整個班級雖然有個別學生能夠勉強調(diào)試簡單程序，但是無法做到靈活運用[6]。可想而知，最終的結(jié)果就是——教師感到很困惑，既覺得無奈又喪失了教學的積極性;而學生的單片機知識掌握情況一塌糊涂，甚至一學期下來，學生連單片機最小系統(tǒng)由哪幾個電路組成都講不清楚。

根據(jù)以上的情況，必須立刻采取行動，激發(fā)學生的學習興趣、提高教學效果。通過調(diào)研，由于本校該課程授課對象是電子技術(shù)應用專業(yè)三年級學生，處于該年齡階段的學生其認知結(jié)構(gòu)普遍不夠完整清晰，但他們成長于互聯(lián)網(wǎng)時代，對于信息的獲取能力強，信息化的教學方式更能夠提升他們的主觀能動性[7]。因此將信息化技術(shù)引入單片機課程的教學設(shè)計刻不容緩。接下來將以《四路搶答器的實現(xiàn)——獨立按鍵的使用方法》為例介紹教學設(shè)計。

3 基于信息化技術(shù)的教學設(shè)計

3.1 教學設(shè)計的概述

本教學設(shè)計采用項目式教學法，以《四路搶答器的實現(xiàn)》為項目載體，該項目分為三個部分：數(shù)碼管的靜態(tài)顯示、數(shù)碼管的動態(tài)顯示和獨立按鍵的使用方法。前期已經(jīng)學習了數(shù)碼管的靜態(tài)和動態(tài)顯示，本次課的學習內(nèi)容為：獨立按鍵的使用方法。本次課的學習被劃分為三個部分——課前、課中和課后，通過六個步驟——“任務確立”“新課導入”“新知構(gòu)建”“任務實施”“展示評價”和“綜合評價”來完成，詳細教學過程如表1所示。

3.2 教學設(shè)計的具體過程

課前：

學生自主學習Moodle平臺上的學習資料，并完成平臺上的測試題。教師根據(jù)學生測試題完成情況并結(jié)合上次課的理論和實踐綜合成績，按照理論、實踐能力互補的原則調(diào)整分組——各小組自行分配軟件工程師、硬件工程師的角色。教師在Moodle平臺上發(fā)布本次課的任務——在搶答器開發(fā)板上調(diào)試功能：基于獨立按鍵實現(xiàn)一個四路搶答器。

各小組自主學習，根據(jù)學習資料，完成程序填空——實現(xiàn)“通過獨立按鍵控制數(shù)碼管循環(huán)顯示1-9”，將完成的視頻和程序提交到平臺，師生針對問題積極討論，教師在線答疑的同時收集問題。同時各組學生根據(jù)平臺上的“軟件消抖”微課視頻，畫出按鍵按下時的去抖流程圖，以便上課時交流討論。

教師根據(jù)課前學生的學習反饋進行分析，并結(jié)合人才培養(yǎng)方案、課程標準以及就業(yè)崗位要求，確定本次課的教學重點為：學會獨立按鍵的識別方法、學會“抖動”的軟件消除方法;教學難點為：理解獨立按鍵抖動的軟件消除原理。

課中：

1）播放著名電視節(jié)目——“詩詞大會”搶答題片段，引入課題。

2）教師分析課前任務完成的情況，邀請課前任務完成最優(yōu)秀的小組代表上講臺展示匯報，并對比分析問題引出本次課的教學重點和難點。

3）學習知識點一：學生聽老師用PPT介紹鍵盤的作用和分類，然后完成平臺上的測試題;教師分析測試結(jié)果。

4）學習知識點二：學生利用動畫學習獨立按鍵的基本結(jié)構(gòu)，討論并思考：“在實際應用的時候，獨立按鍵的四個腳都一定要連接嗎？你認為在硬件應用中最佳的連接方法是什么？”學生根據(jù)課前學習的微課“獨立按鍵以及與單片機的接口電路”，動手連接獨立按鍵與單片機接口電路，并且體驗用萬用表檢測按鍵按下時，所連接的單片機某位上的電位;學生進一步探究：“如何識別獨立按鍵？”最后學生討論并總結(jié)獨立按鍵的識別方法。

5）學習知識點三：教師創(chuàng)設(shè)情境——提供四張市科技館的門票，讓學生用上一屆學長調(diào)試的存在問題的搶答器搶票，由于按鍵不準確，學生產(chǎn)生疑問，教師暫緩發(fā)放四張門票。學生體驗未加“去抖動”的a程序感知“抖動”，并用示波器觀測獨立按鍵按下時的“抖動”波形;學生傾聽教師用PPT介紹“抖動”產(chǎn)生的原因，并且各小組根據(jù)教師介紹的知識討論并分析程序a程序產(chǎn)生的“抖動”現(xiàn)象和原因;學生再體驗加上“去抖動”的b程序體驗按鍵效果，然后根據(jù)教師提供的程序a和b重要部分截圖找不同;接著各組互相欣賞討論課前畫的按鍵按下時的“消抖”流程圖，教師和學生共同點評，使學生認識到“消抖”的正確流程。教師將軟件消抖的流程圖總結(jié)成七字訣方便學生記憶理解。最后教師利用Moodle平臺測試題檢測學生掌握知識的情況，從而使學生加深對重點知識的掌握。

6）完成基本任務：各組完成的基本任務——實現(xiàn)一個具有搶答和顯示組號功能的四路搶答器。師生共同討論分析任務功能，并確定按鍵功能;學生完成硬件電路的連接;然后在教師自主開發(fā)的“單片機課程教學輔助系統(tǒng)”中，完成流程圖的填空;接著根據(jù)流程圖上每個環(huán)節(jié)的程序提示，搭建程序;最后在“單片機課程教學輔助系統(tǒng)”故障查詢功能的幫助下調(diào)試、運行程序。等待學生完成基本的搶答器功能后，教師按照企業(yè)標準進行功能的分步驗收。

7）完成拓展任務（選做）：各組補充設(shè)計搶答器功能，利用前面學習過的硬件電路知識和軟件編程方法改進四路搶答器的功能。拓展任務完成后，教師驗收成果，并選拔任務完成出色的小組作為本次課的“小師傅”，幫助教師驗收和指導其他小組的任務。

8）通過學生互評的形式，選出最佳的兩組搶答器。

9）搶答器功能實現(xiàn)較好的小組進行功能展示并答辯，教師對學生的提問和回答做出點評，教師并且將四張科技館門票贈送給表現(xiàn)最佳的小組。

課后：

1）分層作業(yè)：

① 課堂拓展任務未完成小組：繼續(xù)完成拓展任務并提交到平臺。

課堂拓展任務已完成小組：修改程序，實現(xiàn)6路搶答器并提交到平臺。

2）學生完成平臺上的課后測試題。

3）教師對學生進行綜合評價。

3.3 教學設(shè)計及實施效果分析

從本教學設(shè)計及課堂實施效果可以看出，教學過程中的每一個環(huán)節(jié)都環(huán)環(huán)相扣，層層遞進，充分調(diào)動了學生的學習積極性，使課堂參與率達到百分之百，通過信息化技術(shù)的合理引入，激趣了課堂，活躍了氣氛，鍛煉了學生的思考能力，全體學生都表現(xiàn)出了強烈的求知欲。從任務布置，引導學生積極探索思考，到通過小組合作的形式共同完成學習任務。在整個教學過程中，始終堅持以學生為主體，從基本知識點入手，通過體驗、討論、實驗等手段幫助學生理解知識點;借助于微課、教師自主開發(fā)的“單片機課程教學輔助系統(tǒng)”等幫助學生順利將理論應用于實踐，最終順利調(diào)試并完成任務;課后布置分層作業(yè)，使不同層次學習能力的學生都得到全面照顧。經(jīng)過實踐驗證，本教學設(shè)計符合學生的認知規(guī)律，能有效促成學生對知識的理解——整體的任務完成率達到了百分之九十六，和傳統(tǒng)授課方式下的班級相比，超過十二個百分點以上，如圖2所示。

4 結(jié)語

本文以《四路搶答器的實現(xiàn)——獨立按鍵的使用方法》為例，介紹了基于信息化技術(shù)的單片機課程設(shè)計，整個課程通過三個部分、六個步驟來完成。課前通過在Moodle平臺發(fā)布課前任務，學生自主學習、系統(tǒng)反饋，教師充分掌握學生學情;課中利用平臺測試，及時了解學生學習情況;課后通過線上作業(yè)、課后測試等掌握學生任務完成情況，同時通過平臺反饋數(shù)據(jù)以便實時、動態(tài)調(diào)整教學內(nèi)容。教學效果經(jīng)過和傳統(tǒng)方式授課的班級對比發(fā)現(xiàn)，在教學過程中采用合適的信息化技術(shù)，能夠幫助學生對知識點的理解與吸收，并且打破時間、空間限制，實現(xiàn)學生碎片化學習需求，在全面調(diào)動學生學習積極性的同時，取得了很好的教學成效[8]。

參考文獻：

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【通聯(lián)編輯：李雅琪】