模塊化設(shè)計(jì)在中職單片機(jī)教學(xué)中的思考與實(shí)踐

賀志盈

摘 要：本文作者從模塊化設(shè)計(jì)的概念提出、設(shè)計(jì)思路和原則出發(fā)，通過(guò)自己的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)來(lái)分析模塊化設(shè)計(jì)在中職單片機(jī)教材編寫(xiě)、教學(xué)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)設(shè)備三個(gè)方面的種種好處，值得大家思考和借鑒。

關(guān)鍵詞：模塊化設(shè)計(jì)的思路與原則;教材編寫(xiě);教學(xué)設(shè)計(jì);實(shí)驗(yàn)設(shè)備

一、模塊化設(shè)計(jì)思路的提出

模塊化作為一種現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)方法，這個(gè)概念最早起源于生產(chǎn)制造行業(yè)，對(duì)工業(yè)技術(shù)發(fā)展起著重要的作用。如今這個(gè)概念已經(jīng)被各行各業(yè)來(lái)衍生應(yīng)用。其實(shí)在我們教學(xué)的方方面面都不自覺(jué)地用到了模塊化設(shè)計(jì)的思想。

二、模塊化設(shè)計(jì)的思路與原則

所謂模塊化設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)單地說(shuō)就是將產(chǎn)品的某些要素組合在一起，構(gòu)成一個(gè)特定功能的子系統(tǒng)，將這個(gè)子系統(tǒng)作為通用性模塊與其它產(chǎn)品或要素進(jìn)行多種組合，構(gòu)成新的系統(tǒng)，從而產(chǎn)生多種不同的功能、不同性能和不同系列的應(yīng)用組合產(chǎn)品。就好比組裝積木一樣可以組合出很多中不同的積木搭建成品。因此這里的模塊化設(shè)計(jì)就像這里的一塊塊積木設(shè)計(jì)。

模塊化設(shè)計(jì)的原則是模塊要有自己的邏輯主線，能夠自成整體;模塊應(yīng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定;模塊間的聯(lián)系盡可能簡(jiǎn)單，模塊之間可以通過(guò)某種規(guī)律或邏輯能夠搭建多系列的成品。

三、模塊化設(shè)計(jì)在中職單片機(jī)教學(xué)中的思考與應(yīng)用

基于以上的設(shè)計(jì)思路和原則，我覺(jué)得模塊化設(shè)計(jì)是一種非常高效的設(shè)計(jì)思想，它不僅可以提升我們的教學(xué)工作效率而且可以提升我們的教學(xué)質(zhì)量。結(jié)合個(gè)人工作實(shí)踐體會(huì)我覺(jué)得模塊化設(shè)計(jì)的好處可以從以下幾個(gè)方面來(lái)體現(xiàn)：

1.模塊化設(shè)計(jì)在教材編寫(xiě)中的思考與應(yīng)用

之前的中職專業(yè)課教材大多是理論化系統(tǒng)化的教材，全是大篇幅的文字，理論深?yuàn)W，完全不適合中職學(xué)生教學(xué)所需。雖然以前的教材在整體上也體現(xiàn)了模塊化的設(shè)計(jì)思路，但是從每個(gè)章節(jié)來(lái)說(shuō)很少采用模塊化設(shè)計(jì)，因此層次不分明，往往容易形成大篇幅晦澀難懂的文字。

中職專業(yè)課教材經(jīng)過(guò)這些年的改革，大多采用項(xiàng)目式理實(shí)一體的模塊化教材，這類教材在內(nèi)容上以一個(gè)個(gè)小項(xiàng)目分區(qū)，其優(yōu)點(diǎn)是條理清晰、層次分明、獨(dú)立的小項(xiàng)目簡(jiǎn)單易懂。一本優(yōu)秀的項(xiàng)目式教材除了合理拆分每個(gè)項(xiàng)目，每個(gè)項(xiàng)目又必須設(shè)計(jì)好每個(gè)環(huán)節(jié)：比如包括新項(xiàng)目的引導(dǎo)、前后項(xiàng)目的銜接、以項(xiàng)目為中心的理論知識(shí)點(diǎn)的編寫(xiě)、突破項(xiàng)目重難點(diǎn)的實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)、實(shí)訓(xùn)的實(shí)施以及最后的評(píng)價(jià)等等，還有項(xiàng)目之間彼此前后銜接或是層層遞進(jìn)的設(shè)計(jì)也是非常重要的。這里項(xiàng)目的拆分、子項(xiàng)目各環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)都體現(xiàn)了模塊化的設(shè)計(jì)思想。

以我自己所編的中職《單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用》教材為例，我將該書(shū)分為五大模塊：LED燈控制模塊、數(shù)碼管控制模塊、按鍵控制模塊、液晶顯示控制模塊。而LED燈控制模塊又細(xì)分為點(diǎn)亮一盞燈、點(diǎn)亮多盞燈、讓多盞燈閃爍、流水燈、交通燈、藝術(shù)彩燈六個(gè)小模塊，每個(gè)模塊層層遞進(jìn)，前后銜接，學(xué)生在學(xué)完這些模塊后就可以掌握用位控制、總線控制、函數(shù)控制、數(shù)組控制等不同方式來(lái)控制燈的各種顯示了。將C語(yǔ)言知識(shí)點(diǎn)融入到一個(gè)個(gè)的小項(xiàng)目中，學(xué)生在掌握這個(gè)小項(xiàng)目的過(guò)程中就不知不覺(jué)掌握了理論知識(shí)和技能操作，在整體上對(duì)不同類型的硬件控制模塊化分類就形成了單片機(jī)控制技術(shù)的整個(gè)框架。因此我認(rèn)為模塊化設(shè)計(jì)思路是最適合學(xué)生的接受能力和最為合理的一種教材編寫(xiě)框架的設(shè)計(jì)方式，除了模塊化設(shè)計(jì)中職教材還應(yīng)多一些圖片、采用理實(shí)一體的形式編寫(xiě)。

2.模塊化設(shè)計(jì)在教學(xué)設(shè)計(jì)中的思考與應(yīng)用

模塊化設(shè)計(jì)在教學(xué)中的應(yīng)用就顯得尤為重要了，一個(gè)好的教學(xué)設(shè)計(jì)是一堂優(yōu)質(zhì)課堂的前提條件，體現(xiàn)在各個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)：比如舊課的復(fù)習(xí)、新課的引導(dǎo)、新課前提知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)、重難點(diǎn)的突破、課堂練習(xí)、課堂小結(jié)、課后作業(yè)、課后反思等環(huán)節(jié)，環(huán)環(huán)相扣，邏輯清晰。這里的環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)就是模塊化的設(shè)計(jì)，每個(gè)環(huán)節(jié)都有的課堂才能邏輯清楚、條理分明、有效達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。

以單片機(jī)技術(shù)中的讓多盞燈閃爍這個(gè)項(xiàng)目為例：在上課前必須有對(duì)多盞燈點(diǎn)亮控制的方法掌握，即總線控制的思路，我們通過(guò)前一次課掌握了二進(jìn)制和十六進(jìn)制的轉(zhuǎn)換方法，所以我們首先要做個(gè)互動(dòng)練習(xí)，看同學(xué)們是否真的已經(jīng)掌握好了。這部分就是必要的舊課復(fù)習(xí)。

要想引起學(xué)生們的興趣，就要用適當(dāng)?shù)姆绞教岢鼋裉斓闹黝}：展示多盞燈閃爍的短視頻。這就是新課的引導(dǎo)了。引起了學(xué)生的興趣就要乘熱打鐵把知識(shí)點(diǎn)展示出來(lái)，這里要著重學(xué)習(xí) for語(yǔ)句的結(jié)構(gòu)和執(zhí)行過(guò)程，因?yàn)樗茄訒r(shí)子函數(shù)的基礎(chǔ)語(yǔ)句。我們可以通過(guò)老師詳細(xì)分析for語(yǔ)句結(jié)構(gòu)及執(zhí)行步驟，然后讓學(xué)生互動(dòng)陳述執(zhí)行過(guò)程來(lái)掌握f(shuō)or語(yǔ)句的編寫(xiě)。最后老師通過(guò)編寫(xiě)一個(gè)延時(shí)1秒的子函數(shù)的實(shí)例來(lái)讓學(xué)生真正理解for語(yǔ)句的應(yīng)用。這就是本次課要解決的重難點(diǎn)。

重難點(diǎn)解決了之后要考查學(xué)生是否真的已經(jīng)掌握，這時(shí)必要的課堂練習(xí)就很重要了，讓學(xué)生利用for語(yǔ)句編寫(xiě)延0.5秒的延時(shí)子函數(shù)該怎么依葫蘆畫(huà)瓢改寫(xiě)程序？通過(guò)學(xué)生們做練習(xí)的情況老師現(xiàn)場(chǎng)分析出現(xiàn)的各種問(wèn)題以免其他同學(xué)也會(huì)出現(xiàn)同樣的思想誤區(qū)。

學(xué)完所有的知識(shí)點(diǎn)之后有些同學(xué)可能思想上還是有些混亂，因此老師的課堂總結(jié)能有效幫助同學(xué)們?cè)俅魏?jiǎn)單回顧一遍，理清思路。最后的課后作業(yè)肯定是檢驗(yàn)學(xué)生們?cè)跊](méi)有老師的指導(dǎo)下能否獨(dú)立完成今天所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)。

課后反思是學(xué)生和老師都必須思考的一個(gè)問(wèn)題，究竟是不是大多數(shù)學(xué)生都已經(jīng)掌握了今天的重要知識(shí)點(diǎn)，如果沒(méi)有掌握好是老師的原因還是學(xué)生自身的原因，下次課該如何彌補(bǔ)或是改進(jìn)。

當(dāng)然一堂優(yōu)質(zhì)課堂除了以上各環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)，在突破重難點(diǎn)方面可以采取多種有趣有效的方式方法，才能有更出彩的地方，這就是在模塊化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上再自由發(fā)揮、錦上添花、各顯神通了。

3.模塊化設(shè)計(jì)在實(shí)驗(yàn)設(shè)備中的思考與應(yīng)用

模塊化設(shè)計(jì)在實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備中的應(yīng)用也是越來(lái)越廣泛，之前的實(shí)訓(xùn)設(shè)備采取以整體式設(shè)計(jì)為主， 整體式設(shè)計(jì)雖然布局緊湊、體積較小，但布線難度大，不利于拓展，而且某個(gè)部分壞了會(huì)影響整體的使用。因此在實(shí)現(xiàn)了模塊化設(shè)計(jì)以后好處多多：客戶可以根據(jù)自己的需要選擇合適的模塊，減少了經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān);某個(gè)模塊出現(xiàn)問(wèn)題不會(huì)影響整體使用;學(xué)生可以選擇不同的模塊自由組合做自己的畢業(yè)設(shè)計(jì); 廠家也可以客戶的需求設(shè)計(jì)更多個(gè)性化的模塊。

而在教學(xué)中應(yīng)用模塊化設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備也更方便，學(xué)習(xí)哪個(gè)模塊就只拿出某個(gè)模塊，減少了管理成本;對(duì)于中職學(xué)生而言，這樣的教學(xué)也更簡(jiǎn)單、清晰明了。

以單片機(jī)實(shí)訓(xùn)設(shè)備為例，對(duì)于普通的中職學(xué)生而言只需要這些模塊：?jiǎn)纹瑱C(jī)芯片主模塊、LED控制模塊、數(shù)碼管控制模塊、按鍵控制模塊、點(diǎn)陣控制模塊、液晶顯示模塊等。如果是參加競(jìng)賽的學(xué)生可以增加像溫度檢測(cè)模塊、射頻傳輸模塊、機(jī)械手模塊等等。這樣根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況各模塊買多少塊可以自由選擇，因此模塊化設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)就顯而易見(jiàn)了。

四、展望

模塊化設(shè)計(jì)可以應(yīng)用在社會(huì)實(shí)踐的方方面面：比如生產(chǎn)管理的頂層設(shè)計(jì)、智能制造的模塊化設(shè)計(jì)、1+X考證制度中的應(yīng)用、教學(xué)整改的各方面等等。而在職業(yè)教育的道路上希望有更多規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)性的模塊化設(shè)計(jì)內(nèi)容，讓大家對(duì)規(guī)律性事物有一個(gè)整體的認(rèn)識(shí)，這樣可以事半功倍，少走彎路，而在模塊化內(nèi)部可以百花齊放、自由發(fā)揮，這樣職業(yè)教育就會(huì)既有領(lǐng)航又各有特色，多姿多彩。希望我可以拋磚引玉讓大家對(duì)這個(gè)主題有更多的思考與實(shí)踐。

參考文獻(xiàn)：

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[3]宋旭.淺談模塊化設(shè)計(jì)及應(yīng)用，科技廣場(chǎng)2015.

（武漢機(jī)電工程學(xué)校）