基于混合式教學模式的高職單片機課程教學設計實踐與研究

蘇州健雄職業技術學院電氣工程學院 浦靈敏

傳統的項目化教學忽視了學生的個性化培養和多樣性需求，針對此問題，利用線上資源與線下教學相結合的教學模式，以項目“節日彩燈的設計”為例，從教學設計、教學實施、教學效果三個方面探究了如何開展單片機課程混合式教學設計，實踐證明，新的教學模式有助于提高學生的實踐能力和創新能力。

單片機課程；混合式教學；教學設計

基于混合式教學模式的高職單片機課程教學設計實踐與研究

蘇州健雄職業技術學院電氣工程學院 浦靈敏

單片機課程是健雄職業技術學院為電子信息類大二學生開設的，學生在前期學習了程序設計、電子線路分析的基礎上學習本門課程，為后續專業課程的開展打下基礎。本門課程遵循先易后難、先簡后繁、循序漸進的教學規律，遴選設計了節日彩燈、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，傳統的項目化教學忽視了學生的個性化培養和多樣性需求，已經不能適應本門課程的教學要求。隨著信息化教學的提出，MOOC、SPOC、微課、翻轉課堂、云課堂等許多新型教學模式應運而生，教學方式上，線上教學與線下傳統面對面互動教學相結合；技術手段上，傳統教學與音頻、視頻、動畫等多種信息技術相結合；教學環境上，現實課堂與虛擬課堂的相互聯結、互為延伸、互動互補、融為一體；教學評價上，考試測評與過程評價、結果評價等多種互動評價相結合。本文將以課程的第一個項目“節日彩燈的設計”為例構建單片機的混合式教學設計。

1 教學設計

依據單片機課程標準、學習者特征分析、現代教育技術及建構主義學習理論以及相關國家標準等進行設計。

1.1 教學設計思路

本課程的教學特點是抽象，執行過程較難理解，電信號無法直接觀測。

傳統教學方式單一、固定，程序設計思路無法體現，課前、課后師生交流較少，考核方式傳統單一，最終造成學生對該門課程學習興趣不高、學習積極性差。利用信息化教學手段：視頻、動畫、微課等多種信息技術綜合運用，仿真學習軟件展現程序設計思路，教學資源學習平臺實現自主學習，多元化評價更具針對性。采用理實一體化教學模式建立了創設情境、教師引導、主動探究、協作互動、軌跡追溯、多元化評價反饋等多維度學習環境。

1.2 教學目標及重難點

在充分研究課程標準的基礎上，從知識、技能及素質三方面確定了本項目的教學目標。

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

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

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

依據教學內容確定教學重點是編寫節日彩燈程序及延時程序、節日彩燈設計硬件構成及控制原理；教學難點是理解節日彩燈循環過程、實現節日彩燈控制的硬件連接。

2 教學組織實施

采用信息化教學，將傳統課堂演化為課前預習、課上學做、課后強化3個階段，每個階段包含以下幾方面。

2.1 課前預習

學生課前可通過QQ或微信接受任務，通過掃描二維碼登錄課程教學資源學習平臺，觀看課件、視頻、動畫創設情境，通過預設問題啟發學生分解任務，引導學生完成課前預習。

預設問題：

（1）本節課要講解的內容是什么？

（2）視頻中是用什么來實現彩燈效果的？

（3）用單片機實現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計需要哪些方面的知識？

利用微課詮釋節日彩燈的控制原理，讓學生提前通過認識開發板上節日彩燈的硬件電路了解單片機控制LED的過程。學生通過學習平臺復習前期知識，采用微課、動畫及視頻等方式預習新知識。

2.2 課上學做

遵循學生認知規律，將本項目8學時分為情境導入、任務分析、任務實施、任務評價、學習總結5大教學環節，不同的教學環節采用不同的教學資源和教學方法。

首先導入學習情境，學生結合我院自制單片機開發板和視頻、動畫理解節日彩燈的工作環境和設計要求，從而進行有目的的學習，突破了時間和空間的限制。

任務分析是任務實施的前提，學生接到任務后，與老師共同分析任務實施的思路和步驟。基于我院學生認知特點，將任務由簡單到復雜，分成3大任務：點亮一盞燈、流水燈的設計、節日彩燈的設計，每個任務解決相應的教學重點和難點，關注學生職業素養和綜合能力的培養。

根據任務1的教學重點，采用仿真軟件搭建硬件電路，幫助學生形象地理解硬件電路的構成，方便學生在多孔板上實現實際電路的設計和搭建，進一步加深對節日彩燈電路工作原理的理解。

針對教學難點發光二極管的控制，利用動畫方式幫助學生理解發光二極管亮滅實現的原理。在充分理解發光二極管亮滅原理的基礎上，形成編程思路，在單片機開發環境下編寫程序。程序編譯通過后，下載到仿真軟件中實現電路功能，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2的教學重點和難點，針對循環過程的抽象性，將流程圖和程序代碼相結合，完整呈現編程思路，學生可通過單擊流程圖中的循環模塊，直觀地理解彩燈循環程序的編寫過程，從而攻破此處的教學難點。

程序完成后，學生要把程序加載到開發板上，測試程序運行結果，觀看效果，加深對實際應用的理解。

任務3為自主創新實踐任務，在之前4學時知識的基礎上，要求學生在多孔板上設計和搭建電路，通過設計程序完成彩燈的應用，提升學生自主學習和創新能力。任務完成后，學生需將設計過程和實操方案上傳至空中課堂，方便任務的評測和后期知識的鞏固。

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

成果匯報展示中學生以小組為單位，組長為代表，匯報設計思路，同時可展示設計成果。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同答題，通過極域電子教室中的柱形圖方式給出評價結果。

學習結束后，學生通過仿真軟件、單片機開發板及空中課堂教學資源平臺中的動畫、視頻、課件等模塊及時對所學知識進行總結，有效內化知識，加深對實際產品的認識。

2.3 課后強化

學生在課后，通過登錄個人學習平臺，點擊課件、題庫、教學視頻、學習網站、參考圖書等模塊強化所學知識，通過回放微課堂加深對重點、難點內容的理解，課下學生可隨時登錄QQ、微信等互動平臺與老師進行多種形式的互動。

3 教學效果反饋

信息化教學一步步引導學生完成任務，在激發學生興趣、促進自主學習、培養學生能力、提高教學效果等方面起到了很大的推進作用，學生的職業素養和綜合能力都得到了穩步提升。

本項目教學有以下幾個教學特點：

（1）突破傳統課堂，創新教學過程

課前有預習，課中有實施，課后有強化；

（2）整合信息化教學資源，促進學生自主學習

仿真軟件、動畫、視頻等多種信息化手段，促使教學多樣化，貫穿課內外教學全過程，促進學生自主學習。

（3）多元化評價

通過信息化技術有針對性解決教學重難點，多元化評價方式使評價結果公平、客觀。

4 總結

傳統項目化教學模式忽視了學生的個性化培養和多樣化需求，無法滿足當今人才培養需求。在此背景下，如何優化整合線上線下資源、課內課外學習資源，提煉網絡教學與課堂教學的優勢，將信息技術融合到課程教學中是當今高職教育探索的課題。本文以單片機課程中“節日彩燈的設計”項目為例，從教學設計、教學實施、教學效果三方面提出了開展單片機課程混合式教學，有助于提升學生的個性化及創新能力的培養。

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浦靈敏，男，1982年出生，江蘇太倉人，碩士，講師，物聯網應用技術專業帶頭人，江蘇省“青藍工程”優秀青年骨干教師，研究方向：無線通信及物聯網應用技術。

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