論翻轉(zhuǎn)課堂視角下的《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程項(xiàng)目化教學(xué)模式

其曼古麗·加馬力丁

（烏魯木齊職業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830002）

1引言

《單片機(jī)原理及應(yīng)用》是自動(dòng)化專業(yè)課程之一，其實(shí)踐性和工程性等特點(diǎn)顯著。在新課程改革的要求下，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)也變得越來越重要。翻轉(zhuǎn)課堂是全新的教學(xué)模式之一。它要求學(xué)生在上課之前通過觀看教師提供的教學(xué)視頻，獨(dú)立完成課程知識(shí)傳授的任務(wù)；在課堂上，要加強(qiáng)小組討論、問題解決以及課堂作業(yè)等，將知識(shí)進(jìn)行內(nèi)化。所以說，開展翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，學(xué)生在課外可以結(jié)合自身的能力水平來合理安排自己的時(shí)間，制定出可行、合理的學(xué)習(xí)方法，開展個(gè)性化學(xué)習(xí)[1]。同時(shí)，通過面對(duì)面交流，賦予學(xué)生充足的時(shí)間來進(jìn)行問題探究和小組研究，改變被動(dòng)聽課的局面。此外，課堂更多的時(shí)間交給了學(xué)生，鞏固了學(xué)生的主體地位，教師可以借此來觀察學(xué)生的表現(xiàn)，并給予學(xué)生相應(yīng)的反饋和引導(dǎo)。因此，開展翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，將其融入到單片機(jī)原理教學(xué)中，結(jié)合課程項(xiàng)目化教學(xué)，確保學(xué)生充分掌握單片機(jī)的工作原理，并將課程項(xiàng)目化教學(xué)模式的作用充分發(fā)揮出來，順應(yīng)了新課程改革的發(fā)展趨勢(shì)。

2 基于翻轉(zhuǎn)課堂的《單片機(jī)原理和應(yīng)用》課程項(xiàng)目化教學(xué)模式的必要性分析

通過翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的實(shí)施，可以貫徹落實(shí)好“因材施教”，強(qiáng)化教學(xué)個(gè)性化指導(dǎo)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和潛能，積極主動(dòng)地參與到課堂教學(xué)中來。單片機(jī)技術(shù)來是集電子、物聯(lián)網(wǎng)等于一身的主流技術(shù)[2]。人們生產(chǎn)生活方式的變化，加上自動(dòng)化和智能化水平的提升，使得單片機(jī)技術(shù)在各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，但是多數(shù)學(xué)生在學(xué)習(xí)單片機(jī)技術(shù)以后，并沒有充分了解。所以，基于翻轉(zhuǎn)課堂積極開項(xiàng)目化教學(xué)，可以通過實(shí)踐項(xiàng)目來引導(dǎo)學(xué)生，學(xué)生可以逐漸了解單片機(jī)實(shí)際開發(fā)的電路設(shè)計(jì)和編程思想，將抽象化的理論知識(shí)簡(jiǎn)單化，進(jìn)而有助于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維能力[3]。具體來說：

2.1 有利于提高學(xué)生的工程應(yīng)用能力

根據(jù)現(xiàn)代教育相關(guān)規(guī)定要求，必須積極開展項(xiàng)目教學(xué)，為社會(huì)培養(yǎng)出一大批技能應(yīng)用型人才。在以往傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式的影響下，如果采用固定硬件的實(shí)驗(yàn)箱，會(huì)對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)創(chuàng)新思路產(chǎn)生一定的限制，屬于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生需要對(duì)理論知識(shí)進(jìn)行驗(yàn)證。而通過項(xiàng)目化教學(xué)，突破了以往傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式的限制，學(xué)生可以充分了解工程實(shí)踐領(lǐng)域的具體任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生自身的工程應(yīng)用能力。此外，項(xiàng)目化教學(xué)模式還可以通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行虛擬仿真，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)軟硬件的協(xié)同設(shè)計(jì)，進(jìn)而確保學(xué)生課程學(xué)習(xí)效率的提升。

2.2 有利于創(chuàng)新教學(xué)方式

現(xiàn)階段，加強(qiáng)項(xiàng)目化教學(xué)改革至關(guān)重要，在實(shí)訓(xùn)課程中，以項(xiàng)目任務(wù)為載體，可以不斷細(xì)分任務(wù)中所包含的知識(shí)點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生記牢、記透所學(xué)知識(shí)點(diǎn)。而且各項(xiàng)新任務(wù)可以在原有任務(wù)的基礎(chǔ)上增加難度，融入更多的理論知識(shí)，逐漸深入。尤其在項(xiàng)目化教學(xué)提供的開放式環(huán)境[4]，可以為學(xué)生參與互動(dòng)討論、小組競(jìng)賽提供便利，實(shí)現(xiàn)由被動(dòng)學(xué)習(xí)向主動(dòng)學(xué)習(xí)的順利過渡。

3 基于翻轉(zhuǎn)課堂的《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程項(xiàng)目化教學(xué)模式的具體建議

3.1 確定項(xiàng)目?jī)?nèi)容，調(diào)整課程教學(xué)結(jié)構(gòu)

(1)教學(xué)項(xiàng)目?jī)?nèi)容的確定，是教學(xué)效果的重要影響因素，要以提高學(xué)生的崗位能力為主，確定最為適宜的教學(xué)項(xiàng)目?jī)?nèi)容。

以工作任務(wù)“w ifi小車制作項(xiàng)目”為例，該w ifi小車以單片機(jī)作為控制核心，其模塊主要包括運(yùn)動(dòng)模塊、遙控模塊等。對(duì)于w ifi小車各個(gè)功能部分，要加強(qiáng)不同學(xué)習(xí)情境的設(shè)計(jì)[5]，進(jìn)一步強(qiáng)化對(duì)學(xué)生分析和設(shè)計(jì)單片機(jī)應(yīng)用程序技能的訓(xùn)練。對(duì)于w ifi小車的功能設(shè)計(jì)來說，其擴(kuò)展性特征比較強(qiáng)，這主要與它具備的功能和控制方法是密不可分的，比如功能越多，可以擴(kuò)大所需技術(shù)和器件種類的范圍。所以選擇w ifi小車作為教學(xué)項(xiàng)目，可以將功能設(shè)計(jì)的可擴(kuò)展性充分體現(xiàn)出來。

在制作單片機(jī)w ifi小車過程中，可以劃分為4種不同的學(xué)習(xí)情境，如圖1，旨在讓學(xué)生充分掌握單片機(jī)知識(shí)，并加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的職業(yè)崗位能力的培養(yǎng)。其中，各個(gè)學(xué)習(xí)情境還包括子情境，以訓(xùn)練學(xué)生單片機(jī)基礎(chǔ)技術(shù)與基礎(chǔ)器件的集成能力為例，具體詳見表1。

圖1 學(xué)習(xí)情境整體設(shè)計(jì)

表1 學(xué)習(xí)情境表

(2)基于項(xiàng)目化教學(xué)思路模式，突破了以往傳統(tǒng)圍繞理論知識(shí)學(xué)習(xí)的教學(xué)思維模式，要求加強(qiáng)對(duì)學(xué)生實(shí)際應(yīng)用能力和實(shí)踐工作能力的培養(yǎng)，以任務(wù)項(xiàng)目為基準(zhǔn)來設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容體系。在設(shè)計(jì)單片機(jī)基礎(chǔ)課程項(xiàng)目化教學(xué)內(nèi)容過程中，不能過于強(qiáng)調(diào)講解單片機(jī)的架構(gòu)和工作原理，要以真實(shí)的工作任務(wù)與項(xiàng)目為主，積極整合教學(xué)內(nèi)容。

3.2 開展翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，實(shí)施課堂全過程管理

(1)講解課前知識(shí)

教學(xué)要結(jié)合教學(xué)目標(biāo)制作項(xiàng)目的PPT和教案，將項(xiàng)目中的重難點(diǎn)錄制為微課，并提供網(wǎng)絡(luò)資源，比如網(wǎng)易云課堂、微課程等。通過對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)能力等實(shí)際情況的了解，教師可以將項(xiàng)目進(jìn)行細(xì)化，具體為多個(gè)子任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生循序漸進(jìn)完成整個(gè)項(xiàng)目。在這個(gè)過程中，教師要借助新型媒介來實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源的共享，比如通過QQ群或微信群，積極構(gòu)建教學(xué)共享平臺(tái)，構(gòu)建單片機(jī)課程教學(xué)網(wǎng)站，以供教師和學(xué)生進(jìn)行交流和互動(dòng)。教師要提前將教學(xué)資源發(fā)布到網(wǎng)站上，學(xué)生通過網(wǎng)站可以實(shí)時(shí)搜索所需的學(xué)習(xí)資源，結(jié)合自身的學(xué)習(xí)能力選做教師布置的分層任務(wù)，如果遇到問題，要加強(qiáng)與師生的交流與研討，進(jìn)而順利完成課前任務(wù)。

(2)課上知識(shí)內(nèi)化

在課堂教學(xué)中，在把知識(shí)和技能都融入在教學(xué)任務(wù)當(dāng)中，通過運(yùn)用啟發(fā)式、討論式、參與式以及協(xié)作式等教學(xué)方式，讓學(xué)生能夠作為主體進(jìn)行學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力、交流能力以及團(tuán)隊(duì)合作能力。對(duì)于教師而言，要密切關(guān)注項(xiàng)目實(shí)際進(jìn)展情況，注重對(duì)學(xué)生的引導(dǎo)和幫助，避免出現(xiàn)偏離項(xiàng)目的現(xiàn)象，確保設(shè)計(jì)思維的準(zhǔn)確性。比如在觀察各組情況中，發(fā)現(xiàn)一些同學(xué)對(duì)計(jì)數(shù)溢出采用JB指令查詢，這時(shí)教師要引導(dǎo)學(xué)生深入分析JB、JBC之間的差異，引導(dǎo)學(xué)生正確的思維認(rèn)知。

(3)鞏固課后知識(shí)

在課后，學(xué)生可以借助網(wǎng)絡(luò)自主擴(kuò)展單片機(jī)的學(xué)習(xí)，并積極參加課外科技創(chuàng)新活動(dòng)。教師要進(jìn)行總結(jié)和歸納，對(duì)于優(yōu)秀的項(xiàng)目作品，要提供給全班同學(xué)進(jìn)行展示和學(xué)習(xí)，并作為全新的教學(xué)案例，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)資源的共享，從而鞏固課堂教學(xué)。

3.3 以實(shí)踐為導(dǎo)向，掌握項(xiàng)目化教學(xué)內(nèi)容

以單片機(jī)功能模塊為單位，加強(qiáng)囊括各個(gè)知識(shí)點(diǎn)的任務(wù)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，構(gòu)建具有代表性的項(xiàng)目，具體詳見表2。在講解過程中，要集中整合理論知識(shí)和實(shí)踐技能，最大限度地發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。在學(xué)習(xí)中，還要注重引導(dǎo)學(xué)生的分析能力[7]，提高解決實(shí)際問題的能力，確保學(xué)生在完成任務(wù)項(xiàng)目中能夠具備單片機(jī)的應(yīng)用編程實(shí)踐能力。

表2 單片機(jī)課程項(xiàng)目化教學(xué)內(nèi)容

同時(shí)，在項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于個(gè)別學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)的學(xué)習(xí)，教師要對(duì)各個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行創(chuàng)新。比如：可以將原有采用模擬溫度傳感器改為DS18B20等數(shù)字溫度傳感器，確保較高的測(cè)量精度；也可以將多功能數(shù)字時(shí)鐘進(jìn)行擴(kuò)展功能，將采用系統(tǒng)內(nèi)部定時(shí)器作為時(shí)鐘更改為采用DS12C887等專用時(shí)鐘芯片。通過這種教學(xué)方法的應(yīng)用，可以滿足不同學(xué)習(xí)能力的學(xué)生需求，掌握好學(xué)習(xí)內(nèi)容的難度性。

4 結(jié)束語

綜上所述，基于翻轉(zhuǎn)課堂視角下，加強(qiáng)單片機(jī)原理的學(xué)習(xí)，積極開展項(xiàng)目化教學(xué)，不斷提高教學(xué)質(zhì)量和水平，將培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新工作能力落實(shí)到位，更好地適應(yīng)社會(huì)人才崗位的需求，從而為社會(huì)提供源源不斷的技能應(yīng)用型人才。