設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)模式在單片機(jī)接口技術(shù)課程教學(xué)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

陳春燕

摘 要 在高職教育中，單片機(jī)接口技術(shù)是單片機(jī)原理的后續(xù)課程，針對該課程教學(xué)內(nèi)容分散及以往教學(xué)中存在的問題，本文提出將設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)引入課堂，介紹該門課程的教學(xué)設(shè)計(jì)。提出使用“大項(xiàng)目、小迭代”的教學(xué)方法，并在小迭代中使用“四步法”，對每個新學(xué)習(xí)內(nèi)容，持續(xù)迭代，持續(xù)分享。對不同層次學(xué)生提出不同要求，從而達(dá)到激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐創(chuàng)新能力的目的。

關(guān)鍵詞 單片機(jī)接口 設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí) 循環(huán)迭代 多課程融合 項(xiàng)目導(dǎo)向

1教學(xué)現(xiàn)狀

在高職教育中，單片機(jī)接口技術(shù)是電氣自動化專業(yè)的核心課程。

該課程在大二下學(xué)期講授，在學(xué)習(xí)該課程時，學(xué)生已經(jīng)具備電路、模擬電子、數(shù)字電子、C語言、單片機(jī)原理等基本知識。這時候的學(xué)生有困惑：學(xué)習(xí)了多門功課之后該怎么應(yīng)用。

在經(jīng)過教學(xué)做一體化的改革之后，單片機(jī)接口技術(shù)這門課程已經(jīng)有專用的機(jī)房、proteus仿真軟件等鍛煉學(xué)生動手能力的機(jī)會，但學(xué)生不能將學(xué)習(xí)到的知識融會貫通，知識局限在具體的單片機(jī)型號和接口芯片型號中，遇到新型號同功能的接口芯片、其他型號的單片機(jī)不知如何下手。缺乏分析問題解決問題的能力，遇到實(shí)際問題不知所措。

教學(xué)過程中教師依托教學(xué)大綱，根據(jù)設(shè)定好的劇本完成教學(xué)任務(wù)，學(xué)生接收知識，完成學(xué)習(xí)目標(biāo)，但學(xué)生都是根據(jù)教師已經(jīng)給出的范例模仿，完成輸出，缺乏自身對知識的總結(jié)和提煉。

2設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)

設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí) （ Design based Learning 或 Learning by Design）是近年來逐步受到國內(nèi)外關(guān)注的一種學(xué)習(xí)模式。該學(xué)習(xí)模式的創(chuàng)始人美國著名教育者多林·尼爾森（Doreen Nelson）將其用于 K-12 教育取得了豐碩成果，并得到國外教育界的推崇與倡導(dǎo)。

尼爾森認(rèn)為其學(xué)習(xí)過程應(yīng)遵循“逆向思維學(xué)習(xí)過程模型”，該模型定義了六步半的迭代學(xué)習(xí)過程：確定基礎(chǔ)課程的一個主題或概念；從課程中找出問題（“1/2 步”：把問題轉(zhuǎn)為一個“從來沒有碰到”的挑戰(zhàn)任務(wù)）；根據(jù)課程目標(biāo)和內(nèi)容設(shè)計(jì)評估標(biāo)準(zhǔn)；讓學(xué)習(xí)者“試試看”；教授傳統(tǒng)的指導(dǎo)課程；學(xué)習(xí)者修改設(shè)計(jì)。

設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)有如下特征：

首先，設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)目標(biāo)是以問題為導(dǎo)向，學(xué)會設(shè)計(jì)。以問題為導(dǎo)向，引導(dǎo)學(xué)生分析問題、解決問題以及反思問題，以此促進(jìn)學(xué)生問題解決能力的發(fā)展。

其次，設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)過程是基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，教師給學(xué)生提出挑戰(zhàn)任務(wù)發(fā)散學(xué)生思維，將各科知識進(jìn)行整合，回憶利用已學(xué)的知識，設(shè)計(jì)能反映主題的制品，再通過新學(xué)的知識，重新加以修改和設(shè)計(jì)。這是一個迭代的過程，設(shè)計(jì)制品并不是最終經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生能夠獲得能夠用在各個研究領(lǐng)域以及日常生活中的知識和社會技能。

最后，設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)方式是小組合作，多課程融合，學(xué)生需要在一起積極地設(shè)計(jì)合作設(shè)計(jì)任務(wù)，設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)的目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生具有整合教育中相關(guān)方面知識的專業(yè)創(chuàng)新能力，分析現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)的能力，評估系統(tǒng)的質(zhì)量和性價(jià)比，以便設(shè)計(jì)出更高性能的產(chǎn)品和系統(tǒng)。

設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)的多課程融合、項(xiàng)目導(dǎo)向、循環(huán)迭代等特征應(yīng)用于單片機(jī)接口教學(xué)，可有效解決該課程中遇到的問題。

3基于設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)的單片機(jī)接口課程教學(xué)設(shè)計(jì)案例

將設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)模式引入到單片機(jī)接口課程中，依據(jù)設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)模式的特點(diǎn)，筆者在單片機(jī)接口課程中使用“大項(xiàng)目，小迭代”的方法改進(jìn)教學(xué)方法。

3.1大項(xiàng)目

在這門課開始，我們預(yù)設(shè)一個項(xiàng)目任務(wù)，讓同學(xué)們開發(fā)設(shè)計(jì)一個直流功率計(jì)。將同學(xué)分組，3人一組，一個組長，一個負(fù)責(zé)硬件設(shè)計(jì)，一個負(fù)責(zé)軟件設(shè)計(jì)。該門課程結(jié)束時，每組提交一份成品。先讓同學(xué)們思考如何實(shí)現(xiàn)功率計(jì)的設(shè)計(jì)，每組小組討論后給出一個方案。

每組的組長分享自己組里的設(shè)計(jì)方案及實(shí)現(xiàn)方法，由老師和全班同學(xué)來評價(jià)其可行性。并分析中間要用到的技術(shù)內(nèi)容。

通過分享總結(jié)，同學(xué)們給出該項(xiàng)目所需的模塊組成：信號采樣和顯示處理。再進(jìn)一步引導(dǎo)，單片機(jī)處理的是數(shù)字信號，怎么能處理模擬信號？同學(xué)們提出要轉(zhuǎn)換。

根據(jù)這些分析內(nèi)容，模擬信號處理是可以使用已經(jīng)學(xué)過的知識實(shí)現(xiàn)的。但顯示處理和模擬數(shù)字信號互換是新的知識，需要邊學(xué)習(xí)邊應(yīng)用。

讓同學(xué)們課下使用已經(jīng)學(xué)過的知識設(shè)計(jì)模擬信號處理電路，給出適當(dāng)?shù)谋壤P(guān)系。同時在小迭代中講解新的內(nèi)容，用于項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)。

3.2小迭代

在小迭代中，使用如下步驟進(jìn)行分析：分發(fā)任務(wù)、扼要講解、設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)、分享評價(jià)。之后再循環(huán)進(jìn)行，將每個功能分為基礎(chǔ)、提升、高階三部分，按學(xué)生層次不同分別完成不同的任務(wù)。如下圖所示。

以顯示功能為例：

基礎(chǔ)任務(wù)：字符靜態(tài)顯示，可以在液晶上顯示靜態(tài)字符。

提升任務(wù)：字符動態(tài)顯示，可以在液晶上顯示有變化的字符。

高階任務(wù)：在液晶上顯示漢字。

以基礎(chǔ)任務(wù)為例：

分發(fā)任務(wù)——字符靜態(tài)顯示。

扼要講解——字符液晶的命令/數(shù)據(jù)的讀寫時序，液晶顯示字符的地址，控制命令的格式。

設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)——由學(xué)生動手實(shí)現(xiàn)任務(wù)。

分享評價(jià)——有學(xué)生分享自己的實(shí)現(xiàn)成果，或?qū)崿F(xiàn)過程中遇到的問題。

基礎(chǔ)任務(wù)完成的同學(xué)進(jìn)行提升任務(wù)的實(shí)現(xiàn)，未完成的同學(xué)繼續(xù)進(jìn)行基礎(chǔ)任務(wù)練習(xí)。

3.3綜合實(shí)現(xiàn)

在小迭代中講解新的學(xué)習(xí)內(nèi)容，將新的學(xué)習(xí)內(nèi)容應(yīng)用于功率計(jì)項(xiàng)目中，給出完整的設(shè)計(jì)方案，并測試實(shí)現(xiàn)，最后以小組為單位提交學(xué)習(xí)成果。

4結(jié)束語

使用設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)模式，可以使學(xué)生在該課程中融合已經(jīng)學(xué)習(xí)過的課程內(nèi)容，達(dá)到鍛煉學(xué)生動手能力和創(chuàng)新能力的目的，在教學(xué)過程中要注意對學(xué)生項(xiàng)目進(jìn)度的管理和追溯，以及分享評價(jià)的有效性。

參考文獻(xiàn)

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