基于差異化教育理論的高職單片機課程個性化教學研究與實踐

　　摘要：根據高職電子類專業學生個體差異化的特點以及電子企業各崗位對單片機技術的不同要求，對單片機課程實施了基于差異化教學理論的個性化教學改革。按理實一體、任務驅動、分層教學、差別評價的思路進行教學設計，并對分層教學及差異評價的具體方法進行了論述。
　　關鍵詞：差異化；教育理論；單片機課程；個性化教學
　　單片機技術在當今信息時代被廣泛應用，不僅被應用在智能儀器儀表、實時工控、通訊設備、導航系統等工業領域，而且也被廣泛應用于家用電器、醫療檢測等民用領域。因此，單片機課程被作為高校電子電氣類專業核心課程開設。但單片機技術的學習卻并不容易，不僅涉及軟件編程，而且還包括單片機內部資源的學習與外圍電路的設計，尤其是應用單片機設計較為復雜的控制系統時，更是涉及多方面的知識與技能。對于文理兼招的高職電子類專業的學生來說，學生的學習基礎、學習興趣和學習能力的差距較大，如在單片機教學時實施“一刀切”教學模式，必將導致“學困生吃不了，學優生吃不飽”的后果。
　　分析電子行業的職業崗位，不難發現不同的崗位對單片機技術的要求并不相同。高職電子類專業畢業生在電子企業從事的職業崗位一般有電子產品裝配、測試、基層生產管理、品質管理、電子工藝設計、電子產品維修與電子產品（或系統）開發等。在這些崗位中，除了電子產品開發崗位對單片機技術的知識與技能要求比較全面外，其他崗位僅需要對單片機的軟硬件知識、開發流程有所了解，具備應用單片機開發簡易電子產品的能力就完全能滿足非電子產品開發崗位對單片機技術的要求。
　　因此，高職電子類專業在教授單片機技術時不能“一刀切”，應根據學生差異化的特點與電子企業各類職業崗位對單片機技術要求的不同，實施“分層教學、差別評價”的差異化、個性化的教學方式。
　　一、差異化教學內涵
　　差異教學是指在班集體教學中立足學生差異，滿足學生個別的需要，以促進學生在原有的基礎上得到充分發展的教學。學生的學習基礎、學習興趣、學習風格、學習能力等方面具有差異這是客觀存在的。因此，在差異化的課堂上，學生可以根據自己的能力選擇學習方式和學習速度。不要求所有學生達到相同的教學目標，差異教學提倡的是協助每名學生最大可能地發揮其學習潛能，強調對學生已有能力的不斷挑戰以及促進學生能力的持續發展。差異教學不但要彌補學生在基本的可變差異上的不足，達到基本的發展目標，培養合格的學生，而且還要利用學生的特質來促進特殊發展需要［1］。
　　二、基于差異化教學理論的單片機課程個性化教學方案
　　（一）以工作任務為載體，實施理實一體化的教學方式
　　以工作任務為教學單元，精選12個典型的工作任務（如圖1），將本課程中的技術知識與技能訓練分解到各個任務中，學生通過完成工作任務實現掌握本任務中所包含的知識點與技能點，使學習過程成為一個不斷開發、不斷學習鞏固、不斷成功地完成任務的過程。任務驅動教學法注重培養學生的分析能力、協作能力、概括能力、動手能力等，同時也更容易訓導學生的守時意識、責任意識、規范意識、節約意識等職業素養［2］。
　　教學場地直接選擇在單片機實訓室或多媒體機房，應用單片機實訓平臺或自制的單片機開發板實施“教、學、做”合一的理實一體化教學。為提高學習效率，節約成本，采用硬件與軟件仿真相結合的教學手段，即課堂上主要采用Proteus軟件仿真以提高課堂的學習效率，課后完成軟硬件調試以充實學生課余生活，培養學生學習興趣。
　　（二）實施分層教學，促進各類學生進步
　　1.課堂分層教學方法。按照教學目標分層、教學內容分層、教學過程分層、作業分層和實訓方案自選來組織教學與實訓。
　　首先，實行分層的教學目標，不要求所有學生具備相同的知識與技能。根據電子信息行業非電子產品開發崗位對單片機技術的要求制定一個基本教學要求，以滿足“學困生”學習需要，以利于他們從難度較小的技術學習開始，不斷地強化、鍛煉，直到完全掌握，樹立自信心，增強學習興趣。同時，又根據電子產品開發崗位的要求制定高層次的教學目標，為基礎好的學生提供進一步學習的平臺與空間，使基礎好的學生進一步提升自己。
　　其次，通過教學內容分層、教學過程分層及作業分層來實現個性化教學。本課程所選擇的12個典型工作任務中除了前3個任務外，其他任務都包含了基本任務、拓展任務、高級任務3個子任務，子任務由易到難成階梯式（如圖2）。其中基本任務為本教學單元最基本的要求，包括的知識點與技能點對應非電子產品開發崗位的要求，是全體學生必須掌握的最低標準，拓展任務是在基本任務的基礎上進行加深與拓展，包含了更多的知識點與技能點，軟件編程的難度也加大；高級任務則是在拓展任務的基礎上進一步提升，要求基本達到企業開發產品的標準。例如，在任務5——電子鐘設計教學單元中，基本任務為簡易電子鐘設計，此子任務不要求時間準確，也無按鍵調整，只要求完成時間遞加、進位等基本要求，其涉及的知識點與技能點僅有數碼管動態掃描顯示、數組、軟件延時等；拓展任務為精確計時電子鐘設計，此子任務則在其本任務的基礎上進行拓展，不僅要求走時準確，而且要求能調整時間。增加了定時器中斷、外部中斷、按鍵處理等知識點與技能點；高級任務為帶鬧鈴電子鐘設計，在拓展任務的基礎上增加了鬧鈴與整點報時（還可拓展秒表功能）功能，編程的難度更大。
　　設定好階梯層次的教學內容后，實現教學過程分層。首先，在教師的指導下讓全體學生嘗試完成基本任務，當基礎好的學生完成基本任務后，教師可指導其嘗試完成拓展任務，當某些興趣高、能力強的學生完成拓展任務后，可讓其嘗試完成高級任務。
　　課堂教學結束后實施作業分層，將未完成的本級任務或下一級高層次的任務作為學生的作業。當然也鼓勵學生在完成本級作業后，續繼完成更高層次的任務，同時教師鼓勵學生試做試題庫中對應的課題。
　　2.個性化的實訓教學方案。實訓教學實施自選式實訓項目。在保證基本技術能力要求的前提下，針對同一實踐教學的目標和任務，根據實踐環節的技術難度，分化出難易程度不同的層次要求，制訂出難易不等的實踐教學方案。學生根據自己的實踐能力選擇適合自己的實訓方案。這樣以使動手能力強、領悟能力高的學生可以更多、更深地發展自己，更有挑戰性地提高自己，更有難度地鍛煉自己。對于那些克服困難和動手能力較差的學生，他們可以選擇難度較小的實訓方案，以有利于他們能從難度較小項目開始，使他們能有學習的成效，樹立自信心，增進實踐學習興趣，強化實踐動手的意識和習慣，促進實踐能力的提高，不斷完善自己［3］。
　　（三）建設差異化的網絡學習資源庫，滿足各種層次學生的學習需要
　　自主學習是學好單片機技術的關鍵，為了使各種層次的學生在學習過程中都能獲得所需要的網絡學習資源，必須建設差異化的學習資源庫。學習資源庫的內容不僅要豐富，而且要分層次：既要有從企業引進的較復雜的工程案例，還需要大量比較簡單、適合初學者和基礎差的學生學習的模擬案例；既要充實各類行業標準，也應設置簡單易學的初級教程電子書；既要開設高手論壇，還應設置初學者交流天地。
　　教學資源庫組成一般分為：案例庫、試題庫、電子書、軟件資源庫、專業網站庫、優秀畢業設計與優秀作業庫、學習論壇、同步學習資源庫等。教師在建設學習資源庫時，除了不斷收集、分層整理已有資源外，還應注重同步學習資源庫的建設。同步學習資源的內容包括有代表性的學生作業，課堂教學課件，對課堂學習內容的深度、廣度進行擴展的知識，用屏幕錄像工具錄制的操作過程以及課堂練習的小案例等，同步學習資源庫方便學生在學習過程中自主查找以前的知識點，復習遺忘的操作步驟，尤其有利于基礎較差的學生在課后及時吸收與消化課堂內容［4］。
　　（四）開展基于單片機的科技創新競賽，促進優等生的進一步發展
　　科技創新競賽有利于提高學生的學習興趣，激發學生的創新精神，培養學生的創新能力，培養學生探索新知識、新領域的自主學習能力。因此開展基于單片機科技創新競賽更有利于興趣高、能力強的學生進一步提升自己的能力，為畢業后從事電子產品開發工作打下堅實的基礎。
　　三、差異化、個性化學業評價方案
　　（一）建立多維評價體系，重點考核學生職業能力與職業態度
　　實施動態與靜態評價相結合、終結性評價與過程性評價相結合、水平性評價和表現性評價結合、自評與他評相結合的多維評價體系。學業成績主要由“平時表現（30%）+實訓（30%）+項目機試（40%）”三部分構成。平時表現除評價學生的課堂表現，課堂紀律、學習態度，任務作業外，還將學生的守時誠信、規范操作、團結協作、工作態度等職業素養納入評價體系；實訓主要考查學生實踐活動表現和成果，主要包括職業操守規范、成果質量、實訓報告等。成果質量從程序編制、電路設計、PCB板設計與制作、焊接質量、功能實現、改進創新等6個方面加以評價，采用自評、互評、教師評價相結合的評價方式。課題機試要求學生在指定時間內獨立完成一個課題的設計任務，基于考核時間及成本的考慮，我們只要求利用Proteus軟件完成課題的軟件仿真。
　　（二）建設差異化的試題庫，實施隨機抽題考試制度
　　差異化的試題庫建設思路為：以課題為元素，建設12-18套試卷，每套試卷有A、B、C三個難度不同、配分不同的課題。其中A課題最難，配分100分；B課題難度中等，配分85分，C課題比較容易，配分70分，試題庫向學生公開。這種差異化的試題庫適應各種層次的學生，使各種層次的學生都能根據自己的能力找到對應的學習目標。基礎較差的學生通過選擇難度較小課題進行考試準備，有利于增強自信心，提高學習興趣，避免傳統考試因要求過高而導致基礎較差學生自暴自棄的現象。同時高難度的試題也有利于激發學優生的學習動力，為學優生挑戰自我、勇攀高峰提供平臺。
　　考試采用課題機試法，其具體的實施方法為：學生在安裝有Keil uVision2開發軟件與Proteus仿真軟件的機房考試，按學號分配機位號。電腦隨機從試題庫中為學生抽取試卷，學生接到電子試卷后根據自身能力從A、B、C三個考試課題中選做其中之一。多選不多給分，但以最高分為準。
　　在考試過程中為防止學生作弊，還需注意以下幾點：（1）斷開網絡，防止學生網絡復制或網上下載資源；（2）考前格式化開放磁盤。
　　四、結 語
　　基于差異化理論的個性化教學方式滿足了各種類型、各種層次的學生學習需要。我們通過在08級、09級單片機課程實施個性化教學改革，取得了良好的教學效果，不僅優等生較前幾屆學生學得更扎實，而且也激發基礎較差的學生的學習興趣，在教學班級形成了你爭我趕的良好學風。本課題還具有較強的移植性，稍加改動就可移植于其他同類課程，對于生源質量日漸降低的高職學院的理工專業課程教學改革具有一定的參考價值。
　　Based on the Differentiation of the Theory of Education in Higher Vocational Microcontroller Course Personalized Teaching Research and Practice
　　TIAN Yong-