中職《單片機技術》課程“輸入/輸出口”章節的教學設計

摘要：如何引導學生科學高效學習本門課程，是擺在所有任課教師面前的一道難題。為了更好的達成教學目標和得到較好的教學效果，在課前要理清教學思路，細分教學環節，把握教學步驟，對可能出現的問題做好充足準備。認知學徒法：教師把解決問題的關鍵和要領公開化，使學生在教師提供有效的幫助下協同工作解決任務或問題。難點是任務的分析。

關鍵詞：學情分析；教學思路；認知學徒法；任務設置和分析

單片機技術是中等職業學校電子與信息技術專業的主干課程之一。單片機技術的發展日新月異，應用技術廣泛地滲透到生活的方方面面。人們對單片機技術的向往日益強烈，但由于單片機是一門技術含量比較高的學科，學習起來的確存在一些困難。隨著時代的變化，傳統的授課模式已經不能適應當前的教學需要。如何引導學生科學高效的學習本門課程，是擺在所有任課教師面前的一道難題。下面是筆者在教學過程中總結的一些體悟和感受，與各位同仁分享。

案例背景

1.教材分析

選定教材是電子工業出版社2011年6月第13次印刷，中等職業教育國家規劃教材《單片機原理與應用》第二版，經全國中等職業教育教材審定委員會審定，并且榮獲了中國電子教育學會首屆職業教育電子信息類優秀教材評審二等獎，具有很高的權威性。

本次教學內容選定為第二章“增強型MCS-51單片機結構”中第二節“輸入/輸出口”。緊承上一章節單片機的基礎知識，本章節介紹具體型號單片機結構和使用，尤其是本節“輸入/輸出口”內容更是重中之中，因為單片機所有數據的采集和反饋都體現在端口上。后面的內容都是對端口的精準使用，所以本節內容是起到承上啟下的作用，對本章或是本課程都具有非凡的意義。

2.學情分析

學生均為高一新生，經過前半個學期的學習對專業知識有一定的了解。對絢麗刺激的新事物，好奇心和接受能力強是這個階段年齡人的普遍共性。叛逆心性和不愿受約束更是直接反映在他們的言語和肢體中，所以采用灌輸式教學方式是行不通的。由于中職學生學習積極性和學習能力上有一定的差距，個體之間亦是參差不齊，不會學和厭學的情況比較普遍，上課不注意聽講，偷懶等行為依然存在。這給任課老師的教學提出了更高的要求——不僅要把課程知識更好的呈現出來，還要努力吸引學生的注意力，引導學生科學地學習，掌握學習方法，增強學生的學習興趣和自信心。因此，根據學情分析和章節的主要內容，我決定主要采用“學徒式”教學模式，制定本節教學目標。

3.教學目標

（1）理解P1、P2、P3和P4端口的結構。

（2）理解各端口“輸入/輸出”特性（不包含第二功能）。

（3）合理分配和使用端口。

（4）培養職業素養，增強學習興趣和自信心。

4.課前準備

根據教學內容，撰寫教案和教學PPT，準備學生導學案和工作頁。課前布置學生觀察交通路口的霓虹燈亮起的時間和相應各路口指示燈的顏色，并記錄在工作頁上。預習本節內容，思考輸入和輸出對應的參考量是什么？為課堂的教學做好充分的準備。

5.教學思路

俗話說：“磨刀不誤砍柴工”，為了更好的達成教學目標和得到較好的教學效果，在課前要理清教學思路，細分教學環節，把握教學步驟，對可能出現的問題做好充足準備。

課堂教學，以“課前任務提問”開始，“任務設置與分析、分組達成目標、小組匯報、總結和反思”等主要步驟構成教學環節。難點是任務的分析，如何啟發和引導學生把任務解析，才能較好的分階段完成。要讓學生體會到“小事做好，難事不難”，把每個小階段完成好，最終才能完成終極任務。重點是分組達成目標。學生水平不齊，既需要保證動作快的同學有事做，又要保證動作慢的同學跟得上，所以采用分小組的方式將動作快的同學與動作慢的同學混合，利用小組互助學習和教師指導相結合的學習方式。課堂要以學生為主體，以能力為本位，以實踐促進思考，實現教學目標和效果。

6.教學手段

（1）任務驅動法：布置任務引導學生積極參與，逐步解決遇到的問題，在實踐中學習和掌握本節知識內容，最終達成教學目標。

（2）認知學徒法：教師把解決問題的關鍵和要領公開化，使學生在教師提供有效的幫助下協同工作解決任務或問題。通過引導學生主動獲取、開發和利用真實領域中的活動工具的方法，來支持學習。強調經驗活動在學習中的重要性，并突出學習內在固有的、依存于背景的、情境和文化適應的本質，要把學習者和實踐世界聯系起來。

7.教學課時

為了更好的完成教學內容和教學目標，使學生的收獲最大，用4課時達成。

8.教學環境和用具

多功能實訓室，相關配套設施。

教學步驟

1.課前任務提問

課前任務布置中，為了采集數據的統一性，需經師生共同討論，指定交通路口位置，以觀測信號燈明亮時間和相應各路口方向信號燈顏色為任務，完成部分學生工作頁。然后在課堂中，對同學進行提問，以此統一測量數據。最后對數據符合要求的同學大加鼓勵；對數據不符合的同學要分析原因，以勉勵和激勵為主，幫助其恢復信心，并對不符合數據的共性原因進行總結。任何的發明創造都始于準確的觀察，正確的描述，所以該環節不能馬虎，需用大約10分鐘完成。

2.任務設置與分析

（1）任務設置。利用電腦和相關軟件模擬交通路口信號燈，要求實驗效果符合課前任務的測量數據，即模擬真實的交通路口信號燈。繪制該電路的原理圖和PCB圖紙。采購器件和相關耗材。完成實物交通路口信號燈的電路，對它們進行焊接和調試。

（2）任務分析。根據任務設置，師生討論如何完成任務。經過討論，該任務可分為三個階段完成。第一階段，電路設計：構建和繪制滿足要求的交通信號燈電路原理圖，反復論證可行性；第二階段，模擬仿真：利用電腦和相關軟件搭接模擬電路，仿真驗證第一階段的電路。如果實驗效果不能滿足要求，返回第一階段重新論證；如果滿足實驗效果，完成該電路的PCB圖紙；第三階段，完成實物交通信號燈電路。根據第二階段經驗證的電路原理圖和PCB圖紙，羅列器件和耗材清單并利用互聯網和其他信息途徑查清所需器件和耗材的價格，做好電路預算。在采購器件和相關耗材后，焊接和調試電路，最終完成實物交通路口信號燈電路。

“一年之計在于春”，同樣為了完成任務設置，任務分析顯得意義重大。由于學生思考必然有不周之處，需教師參與，不斷啟發，引導學生積極探索求真。學生是高一新生，專業能力還不成熟，獨立完成電路設計很困難，所以教師可以給出稍欠缺（根據授課學生水平，本人設置3處故障）的電路設計，交由學生探討論證，完善電路。無論學生是否全部找出教師欠缺電路設計中的故障，都要進行第二階段。可在第二階段中繼續排除故障問題，讓同學們在操作中發現、思考并解決問題，這樣一來教學的效果可能會更好。第二階段，模擬仿真。利用Proteus仿真軟件進行電路仿真能夠得到較好的效果。如果仿真效果滿足任務要求，再利用繪圖軟件，完成電路原理圖和PCB圖紙的任務。第三階段，需要采購器件和耗材，我們可以分成2個時期完成：初期完成器件和耗材的統計，課后完成電路的預算和采購。為了更好指導學生和把握方向，教師可以利用課余時間與學生一起查找資料，做好電路預算。推選2名采購員，陪同學生代表去采購器件和相關耗材，該環節全部交由采購員完成，教師主要保證學生安全。器件和耗材到位后，即可進行第三階段后期。按照電路原理圖和PCB圖紙裝配及焊接電路，并調試達到效果。

3.分組達成目標

分組達成目標是本章節的重點。為保證絕大多數同學都能完成，采用分小組學習，動作快和動作慢同學混合搭配。以小組互助學習和老師指導相結合的模式，完成各個階段任務，使各小組都達成預期目標和效果。該環節學生自由度高，各小組完成進度略有差別，需要教師針對不同情況給予指導或評價。尤其是對進度較慢的小組，要耐心的引導，及時鼓勵，防止“破罐破摔”的現象產生，因為中職學生本身受環境影響較大，一旦出現不好苗頭，可能“感染”其他同學，導致教學目標付之流水。因此，教師要隨時觀察各小組進度情況，保證良好的學習氛圍，絕大數學生齊頭并進。

任務分階段實施。預計各階段完成所需要時間如下：任務開始前和第一階段中電路設計兩項討論大約10分鐘完成。第二階段，模擬仿真大約60分鐘完成。第三階段初期，器件和耗材清單統計，大約10分鐘完成。以上階段內容加上課前任務提問剛好90分鐘，即2節課時。第三階段初期，器件和耗材利用課余時間完成。第三階段后期，裝配、焊接和調試電路。我校本專業學生都有項目實訓經驗，器件識別和焊接基本功較好，出現故障較低，大約60分鐘完成。最后進行小組匯報，大約20分鐘。總結和反思，大約10分。

4.小組匯報

小組匯報可分兩層含義。第一層含義，是在任務各階段完成后，各小組匯報完成情況并且比較數據，進行階段評價。第二層含義，是指項目完成后的各小組的總結匯報。這里指第二層含義，也可以看成是學生自己對本章節學習過后的總結和反思。小組互評和成員互評，對過程中出現的問題總結，反思操作失誤和漏洞，進一步鞏固學習成果。

5.總結和反思

教師在小組匯報的基礎上，再次對本章節內容的進行梳理、總結和反思。

案例反思

通過本章節的學習，不僅可以培養學生的觀察、思考和操作的能力，還可以提高學生學習專業技能的興趣，培養學生的責任心和敬業精神，更提高了電子專業學生的技能水平。學生在學習過程中，了解和熟悉電子產品開發過程，從而更能適應未來就業崗位的需要。

本人也在該章節的教學中，收獲頗多。為了更好的服務教學，不斷的學習學科新知識，關注學科發展的動態，更注意課程與生產生活相結合。不僅提高專業技能水平，更加開闊了教學的思路和方式方法。當然在本章節教學中，也還存在許多不足之處，需要在今后的教學中不斷深入研究和完善。例如，在任務分析的第一階段中，學生就已經把所有預先設置的故障都發現并解決掉了，導致第二階段幾乎沒有出現問題供學生去發現、思考、解決，因此在該階段中，學生積極性和主動思考動力不足，教學效果稍感欠缺。如果能留下一個故障點的話，也許教學的效果會更好。在第三階段初期，由于沒有考慮到學生獲得信息途徑有限，對其查找信息的能力估計過高，也導致本章節教學中出現困擾，好在這部分內容是在課余時間完成，有充足的時間解決，否則在課堂教學中出現問題，后果會更加嚴重。其他疏漏的地方，就不一一列舉了。謹此與各位同仁分享，請批評指正！

（責任編輯：王慶慶）