基于混合式教學(xué)模式的高職單片機課程教學(xué)設(shè)計實踐與研究

蘇州健雄職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程學(xué)院 浦靈敏

傳統(tǒng)的項目化教學(xué)忽視了學(xué)生的個性化培養(yǎng)和多樣性需求，針對此問題，利用線上資源與線下教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)模式，以項目“節(jié)日彩燈的設(shè)計”為例，從教學(xué)設(shè)計、教學(xué)實施、教學(xué)效果三個方面探究了如何開展單片機課程混合式教學(xué)設(shè)計，實踐證明，新的教學(xué)模式有助于提高學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力。

單片機課程；混合式教學(xué)；教學(xué)設(shè)計

基于混合式教學(xué)模式的高職單片機課程教學(xué)設(shè)計實踐與研究

蘇州健雄職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程學(xué)院 浦靈敏

單片機課程是健雄職業(yè)技術(shù)學(xué)院為電子信息類大二學(xué)生開設(shè)的，學(xué)生在前期學(xué)習(xí)了程序設(shè)計、電子線路分析的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)本門課程，為后續(xù)專業(yè)課程的開展打下基礎(chǔ)。本門課程遵循先易后難、先簡后繁、循序漸進的教學(xué)規(guī)律，遴選設(shè)計了節(jié)日彩燈、交通燈、球賽記分牌、智能窗戶4個項目為載體實施項目化教學(xué)，傳統(tǒng)的項目化教學(xué)忽視了學(xué)生的個性化培養(yǎng)和多樣性需求，已經(jīng)不能適應(yīng)本門課程的教學(xué)要求。隨著信息化教學(xué)的提出，MOOC、SPOC、微課、翻轉(zhuǎn)課堂、云課堂等許多新型教學(xué)模式應(yīng)運而生，教學(xué)方式上，線上教學(xué)與線下傳統(tǒng)面對面互動教學(xué)相結(jié)合；技術(shù)手段上，傳統(tǒng)教學(xué)與音頻、視頻、動畫等多種信息技術(shù)相結(jié)合；教學(xué)環(huán)境上，現(xiàn)實課堂與虛擬課堂的相互聯(lián)結(jié)、互為延伸、互動互補、融為一體；教學(xué)評價上，考試測評與過程評價、結(jié)果評價等多種互動評價相結(jié)合。本文將以課程的第一個項目“節(jié)日彩燈的設(shè)計”為例構(gòu)建單片機的混合式教學(xué)設(shè)計。

1 教學(xué)設(shè)計

依據(jù)單片機課程標準、學(xué)習(xí)者特征分析、現(xiàn)代教育技術(shù)及建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論以及相關(guān)國家標準等進行設(shè)計。

1.1 教學(xué)設(shè)計思路

本課程的教學(xué)特點是抽象，執(zhí)行過程較難理解，電信號無法直接觀測。

傳統(tǒng)教學(xué)方式單一、固定，程序設(shè)計思路無法體現(xiàn)，課前、課后師生交流較少，考核方式傳統(tǒng)單一，最終造成學(xué)生對該門課程學(xué)習(xí)興趣不高、學(xué)習(xí)積極性差。利用信息化教學(xué)手段：視頻、動畫、微課等多種信息技術(shù)綜合運用，仿真學(xué)習(xí)軟件展現(xiàn)程序設(shè)計思路，教學(xué)資源學(xué)習(xí)平臺實現(xiàn)自主學(xué)習(xí)，多元化評價更具針對性。采用理實一體化教學(xué)模式建立了創(chuàng)設(shè)情境、教師引導(dǎo)、主動探究、協(xié)作互動、軌跡追溯、多元化評價反饋等多維度學(xué)習(xí)環(huán)境。

1.2 教學(xué)目標及重難點

在充分研究課程標準的基礎(chǔ)上，從知識、技能及素質(zhì)三方面確定了本項目的教學(xué)目標。

知識目標：掌握節(jié)日彩燈設(shè)計的硬件連接；掌握節(jié)日彩燈的軟件設(shè)計；掌握用仿真軟件和單片機開發(fā)板驗證電路功能的方法。

技能目標：會分析節(jié)日彩燈控制設(shè)計的硬件電路；會編譯節(jié)日彩燈控制電路的程序；能使用仿真軟件和單片機開發(fā)板驗證電路功能。

素質(zhì)目標：通過編程演練，使學(xué)生具備抽象的邏輯思維能力；通過分組學(xué)習(xí)，使學(xué)生具有溝通能力和團隊精神；培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)、勇于探究的能力。

依據(jù)教學(xué)內(nèi)容確定教學(xué)重點是編寫節(jié)日彩燈程序及延時程序、節(jié)日彩燈設(shè)計硬件構(gòu)成及控制原理；教學(xué)難點是理解節(jié)日彩燈循環(huán)過程、實現(xiàn)節(jié)日彩燈控制的硬件連接。

2 教學(xué)組織實施

采用信息化教學(xué)，將傳統(tǒng)課堂演化為課前預(yù)習(xí)、課上學(xué)做、課后強化3個階段，每個階段包含以下幾方面。

2.1 課前預(yù)習(xí)

學(xué)生課前可通過QQ或微信接受任務(wù)，通過掃描二維碼登錄課程教學(xué)資源學(xué)習(xí)平臺，觀看課件、視頻、動畫創(chuàng)設(shè)情境，通過預(yù)設(shè)問題啟發(fā)學(xué)生分解任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生完成課前預(yù)習(xí)。

預(yù)設(shè)問題：

（1）本節(jié)課要講解的內(nèi)容是什么？

（2）視頻中是用什么來實現(xiàn)彩燈效果的？

（3）用單片機實現(xiàn)此效果的控制需要用到什么電路？

（4）單片機控制此效果的程序設(shè)計需要哪些方面的知識？

利用微課詮釋節(jié)日彩燈的控制原理，讓學(xué)生提前通過認識開發(fā)板上節(jié)日彩燈的硬件電路了解單片機控制LED的過程。學(xué)生通過學(xué)習(xí)平臺復(fù)習(xí)前期知識，采用微課、動畫及視頻等方式預(yù)習(xí)新知識。

2.2 課上學(xué)做

遵循學(xué)生認知規(guī)律，將本項目8學(xué)時分為情境導(dǎo)入、任務(wù)分析、任務(wù)實施、任務(wù)評價、學(xué)習(xí)總結(jié)5大教學(xué)環(huán)節(jié)，不同的教學(xué)環(huán)節(jié)采用不同的教學(xué)資源和教學(xué)方法。

首先導(dǎo)入學(xué)習(xí)情境，學(xué)生結(jié)合我院自制單片機開發(fā)板和視頻、動畫理解節(jié)日彩燈的工作環(huán)境和設(shè)計要求，從而進行有目的的學(xué)習(xí)，突破了時間和空間的限制。

任務(wù)分析是任務(wù)實施的前提，學(xué)生接到任務(wù)后，與老師共同分析任務(wù)實施的思路和步驟?；谖以簩W(xué)生認知特點，將任務(wù)由簡單到復(fù)雜，分成3大任務(wù)：點亮一盞燈、流水燈的設(shè)計、節(jié)日彩燈的設(shè)計，每個任務(wù)解決相應(yīng)的教學(xué)重點和難點，關(guān)注學(xué)生職業(yè)素養(yǎng)和綜合能力的培養(yǎng)。

根據(jù)任務(wù)1的教學(xué)重點，采用仿真軟件搭建硬件電路，幫助學(xué)生形象地理解硬件電路的構(gòu)成，方便學(xué)生在多孔板上實現(xiàn)實際電路的設(shè)計和搭建，進一步加深對節(jié)日彩燈電路工作原理的理解。

針對教學(xué)難點發(fā)光二極管的控制，利用動畫方式幫助學(xué)生理解發(fā)光二極管亮滅實現(xiàn)的原理。在充分理解發(fā)光二極管亮滅原理的基礎(chǔ)上，形成編程思路，在單片機開發(fā)環(huán)境下編寫程序。程序編譯通過后，下載到仿真軟件中實現(xiàn)電路功能，通過觀察仿真軟件中電信號的運行顏色來理解程序運行過程。

為了解決任務(wù)2的教學(xué)重點和難點，針對循環(huán)過程的抽象性，將流程圖和程序代碼相結(jié)合，完整呈現(xiàn)編程思路，學(xué)生可通過單擊流程圖中的循環(huán)模塊，直觀地理解彩燈循環(huán)程序的編寫過程，從而攻破此處的教學(xué)難點。

程序完成后，學(xué)生要把程序加載到開發(fā)板上，測試程序運行結(jié)果，觀看效果，加深對實際應(yīng)用的理解。

任務(wù)3為自主創(chuàng)新實踐任務(wù)，在之前4學(xué)時知識的基礎(chǔ)上，要求學(xué)生在多孔板上設(shè)計和搭建電路，通過設(shè)計程序完成彩燈的應(yīng)用，提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力。任務(wù)完成后，學(xué)生需將設(shè)計過程和實操方案上傳至空中課堂，方便任務(wù)的評測和后期知識的鞏固。

任務(wù)實施后，及時對任務(wù)實施效果進行評價和反饋。任務(wù)評價來自三方面：成果匯報展示、小組成員互評、小組在線測試。

成果匯報展示中學(xué)生以小組為單位，組長為代表，匯報設(shè)計思路，同時可展示設(shè)計成果。通過互評表完成小組成員間的評價。小組在線測試要求小組成員協(xié)同答題，通過極域電子教室中的柱形圖方式給出評價結(jié)果。

學(xué)習(xí)結(jié)束后，學(xué)生通過仿真軟件、單片機開發(fā)板及空中課堂教學(xué)資源平臺中的動畫、視頻、課件等模塊及時對所學(xué)知識進行總結(jié)，有效內(nèi)化知識，加深對實際產(chǎn)品的認識。

2.3 課后強化

學(xué)生在課后，通過登錄個人學(xué)習(xí)平臺，點擊課件、題庫、教學(xué)視頻、學(xué)習(xí)網(wǎng)站、參考圖書等模塊強化所學(xué)知識，通過回放微課堂加深對重點、難點內(nèi)容的理解，課下學(xué)生可隨時登錄QQ、微信等互動平臺與老師進行多種形式的互動。

3 教學(xué)效果反饋

信息化教學(xué)一步步引導(dǎo)學(xué)生完成任務(wù)，在激發(fā)學(xué)生興趣、促進自主學(xué)習(xí)、培養(yǎng)學(xué)生能力、提高教學(xué)效果等方面起到了很大的推進作用，學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)和綜合能力都得到了穩(wěn)步提升。

本項目教學(xué)有以下幾個教學(xué)特點：

（1）突破傳統(tǒng)課堂，創(chuàng)新教學(xué)過程

課前有預(yù)習(xí)，課中有實施，課后有強化；

（2）整合信息化教學(xué)資源，促進學(xué)生自主學(xué)習(xí)

仿真軟件、動畫、視頻等多種信息化手段，促使教學(xué)多樣化，貫穿課內(nèi)外教學(xué)全過程，促進學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

（3）多元化評價

通過信息化技術(shù)有針對性解決教學(xué)重難點，多元化評價方式使評價結(jié)果公平、客觀。

4 總結(jié)

傳統(tǒng)項目化教學(xué)模式忽視了學(xué)生的個性化培養(yǎng)和多樣化需求，無法滿足當(dāng)今人才培養(yǎng)需求。在此背景下，如何優(yōu)化整合線上線下資源、課內(nèi)課外學(xué)習(xí)資源，提煉網(wǎng)絡(luò)教學(xué)與課堂教學(xué)的優(yōu)勢，將信息技術(shù)融合到課程教學(xué)中是當(dāng)今高職教育探索的課題。本文以單片機課程中“節(jié)日彩燈的設(shè)計”項目為例，從教學(xué)設(shè)計、教學(xué)實施、教學(xué)效果三方面提出了開展單片機課程混合式教學(xué)，有助于提升學(xué)生的個性化及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

[1]曾敏,唐聞捷,王賢川.基于“互聯(lián)網(wǎng)+”構(gòu)建新型互動混合教學(xué)模式[J].教育與職業(yè),2017(05):47～52.

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浦靈敏，男，1982年出生，江蘇太倉人，碩士，講師，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)帶頭人，江蘇省“青藍工程”優(yōu)秀青年骨干教師，研究方向：無線通信及物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)。

2014江蘇省青藍工程資助（201403）；2017蘇州健雄職業(yè)技術(shù)學(xué)院院級教改課題（JG201714）；2017江蘇省高校哲學(xué)社會科學(xué)基金項目（2017SJB1468）。