基于職教云平臺的“單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用”課程混合式教學(xué)探索實(shí)踐

李水明 邵長春 陳鑫洋 馮云智

（柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子技術(shù)學(xué)院 廣西·柳州 545006）

根據(jù)教育部提出的《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》文件，指出加快教育現(xiàn)代化發(fā)展，積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+教育”，開展課堂教學(xué)信息化。[1]為了響應(yīng)教育部的號召，許多高等職業(yè)學(xué)校都開展了線上線下混合式授課教學(xué)模式。混合式教學(xué)模式借助資源庫、中國大學(xué)MOOC、智慧職教云等互聯(lián)網(wǎng)云平臺在線組織課程，結(jié)合線下的傳統(tǒng)教學(xué)方式優(yōu)勢互補(bǔ)進(jìn)行授課。[2]混合式教學(xué)相對于傳統(tǒng)教學(xué)，能夠有效利用網(wǎng)絡(luò)資源、與課堂知識深度融合，要學(xué)生在課堂中深度參與，提高學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)學(xué)習(xí)性，課堂進(jìn)行信息化教學(xué)改革，能夠有效地提高學(xué)生自學(xué)能力和學(xué)習(xí)效率。“單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用”課程作為工業(yè)機(jī)器人技術(shù)、應(yīng)用電子技術(shù)、自動(dòng)化等專業(yè)的主干課，從職業(yè)發(fā)展和崗位需求角度來說，學(xué)生學(xué)好單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用這門課程是非常有必要的。在該課程采用混合式教學(xué)能夠利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，提前與學(xué)生溝通獲知學(xué)生的知識水平，調(diào)整授課內(nèi)容以滿足不同知識層次學(xué)生的需求。[3]本文以“簡易秒表的設(shè)計(jì)”為例開展混合式教學(xué)設(shè)計(jì)，旨在提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和動(dòng)手能力。

1 “單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用”課程教學(xué)分析

1.1 教學(xué)內(nèi)容

專業(yè)制定的教學(xué)大綱，本“單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用”課程選用電氣工程及自動(dòng)化類專業(yè)的全國高等職業(yè)教育示范專業(yè)規(guī)劃教材。該課程是一門知識面涉及較廣，實(shí)踐性較強(qiáng)的專業(yè)主干課。該課程教學(xué)環(huán)節(jié)主要包括基本知識學(xué)習(xí)、項(xiàng)目電路設(shè)計(jì)和項(xiàng)目仿真驗(yàn)證。以任務(wù)驅(qū)動(dòng)方式，將教學(xué)內(nèi)容整合為8大項(xiàng)目。本教學(xué)設(shè)計(jì)選用項(xiàng)目五顯示器與鍵盤接口技術(shù)的任務(wù)1“簡易秒表的設(shè)計(jì)”。要求學(xué)生方案設(shè)計(jì)、硬件電路設(shè)計(jì)，軟件程序編寫及仿真調(diào)試，實(shí)現(xiàn)簡易秒表的功能。

1.2 學(xué)情分析

本課程針對電氣工程及自動(dòng)化專業(yè)二年級學(xué)生開設(shè)。學(xué)校通過前期的課程學(xué)習(xí)已經(jīng)學(xué)習(xí)了輸入輸出控制、一維數(shù)組、選擇語句和函數(shù)的調(diào)用等基本知識。通過前面知識單元學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)能夠熟練使用智慧職教云平臺的相關(guān)模塊功能。

1.3 學(xué)生特點(diǎn)

高職電氣工程及自動(dòng)化二年級學(xué)生，有一定的動(dòng)手能力較強(qiáng)，能掌握硬件電路設(shè)計(jì)。由于C51編程語言的學(xué)習(xí)難度較大，但對單片機(jī)軟件程序設(shè)計(jì)比較薄弱。

1.4 教學(xué)目標(biāo)

根據(jù)機(jī)電專業(yè)制定的教學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)，確定如下：

知識目標(biāo)：（1）了解LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)、顯示原理。（2）掌握LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示編程方法。

能力目標(biāo)：（1）能夠編寫程序?qū)崿F(xiàn)0～9顯示，每隔1s變化一次。（2）能夠利用proteus仿真軟件進(jìn)行調(diào)試。

思政：（1）培養(yǎng)學(xué)生工匠精神。（2）培養(yǎng)學(xué)生有創(chuàng)新意識。

1.5 教學(xué)重點(diǎn)

（1）LED數(shù)碼管的電路共陽極連接方式。（2）LED數(shù)碼管的字符字型碼。

1.6 教學(xué)難點(diǎn)

（1）LED代碼位與顯示段的關(guān)系。（2）存放LED數(shù)碼管0～9段碼的一維數(shù)組。

2 混合式教學(xué)模式設(shè)計(jì)

本課程以項(xiàng)目中的任務(wù)為向?qū)В劳兄腔勐毥淘凭W(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，為學(xué)生提供課前、課中課后的線上學(xué)習(xí)資源。教師建立網(wǎng)絡(luò)交流學(xué)習(xí)群、華為WeLink視頻云平臺、微課等資源為學(xué)習(xí)輔助手段。以教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體結(jié)合智能教學(xué)操作系統(tǒng)作為輔助手段開展線上線下混合式教學(xué)，在開展教學(xué)中使用Proteus單片機(jī)仿真軟件，學(xué)生可以驗(yàn)證調(diào)試硬件電路和軟件編程是否正確。[4]學(xué)生在智慧職教云平臺指引下分層次、由課前預(yù)習(xí)、課中理論知識學(xué)習(xí)、硬件電路設(shè)計(jì)、軟件編程、調(diào)試仿真、課后的作業(yè)完成，讓學(xué)生掌握簡易秒表的軟硬件設(shè)計(jì)。[5]“簡易秒表的設(shè)計(jì)”混合式教學(xué)活動(dòng)實(shí)施過程如表1所示。

表1 “簡易秒表的設(shè)計(jì)”混合式教學(xué)活動(dòng)實(shí)施過程

3 混合式教學(xué)實(shí)施

按專業(yè)課程標(biāo)準(zhǔn)和課程授課計(jì)劃，依托智慧職教云平臺，本課程的教學(xué)活動(dòng)由課前預(yù)習(xí)、課中實(shí)踐、課后提升三大部分組成。[6]

3.1 課前預(yù)習(xí)

教師利用職教云平臺，組織本課程相關(guān)的簡易秒表相關(guān)的日常應(yīng)用和與課程的資料上傳到云平臺，學(xué)生通過訪問云平臺提前預(yù)習(xí)相關(guān)的課程知識。在簡易秒表課堂課前內(nèi)容中列舉在秒表在工業(yè)生產(chǎn)線上和秒表在日常生活中應(yīng)用，例如跳繩運(yùn)動(dòng)，利用秒表計(jì)算60秒運(yùn)動(dòng)員跳繩的個(gè)數(shù)微視頻，與此同時(shí)將LED數(shù)碼管的相關(guān)發(fā)光原理、電路原理和樣式等相關(guān)資料上傳到云平臺。學(xué)生可以利用手機(jī)或電腦在線閱讀課前的相關(guān)知識。學(xué)生通過提前預(yù)習(xí)本任務(wù)單元的所需知識、學(xué)習(xí)目標(biāo)和需要掌握的技能。學(xué)生能夠利用空閑時(shí)間，隨時(shí)隨地進(jìn)行碎片化學(xué)習(xí)。教師在課前添加的課前測驗(yàn)活動(dòng)，讓學(xué)生預(yù)先學(xué)習(xí)相關(guān)知識后進(jìn)行作答。教師通過學(xué)生作答情況了解學(xué)生的相關(guān)知識水平情況，方便教師調(diào)整課中的內(nèi)容和相關(guān)的難度。

3.2 課中實(shí)踐

教師通過學(xué)生課前測驗(yàn)情況了解學(xué)生的知識水平和對課前相關(guān)知識的掌握情況，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，對學(xué)生的知識薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行強(qiáng)化學(xué)習(xí)。任務(wù)單元課堂學(xué)習(xí)以項(xiàng)目實(shí)踐為主線方式實(shí)施教學(xué)，根據(jù)任務(wù)要求不斷引導(dǎo)學(xué)生完成相關(guān)的知識點(diǎn)學(xué)習(xí)，突破重點(diǎn)、難點(diǎn)。

（1）通過任務(wù)要求分析簡易秒表的任務(wù)和需求，引導(dǎo)學(xué)生分組設(shè)計(jì)秒表的設(shè)計(jì)流程框圖，讓學(xué)生明白任務(wù)的步驟和設(shè)計(jì)流程。通過微課和七段數(shù)碼管使用手冊讓學(xué)生先查閱相關(guān)的知識，教師通過動(dòng)畫講授七段數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)和顯示原理，電路連接方式。這部分內(nèi)容采用線上和線下學(xué)習(xí)，教師對七段數(shù)碼管的不同型號進(jìn)行講解，連接方式共陰接法、共陽接法的異同處，重點(diǎn)講授七段數(shù)碼管的顯示字符與字型碼的關(guān)系，為完成后續(xù)的任務(wù)設(shè)計(jì)奠定知識基礎(chǔ)。

（2）LED數(shù)碼管段碼理論知識點(diǎn)學(xué)習(xí)。根據(jù)學(xué)生在課前的預(yù)習(xí)與測驗(yàn)情況，教師根據(jù)學(xué)生的知識水平高低合理分配來分組學(xué)習(xí)和討論任務(wù)。簡易秒表任務(wù)的難點(diǎn)內(nèi)容為：共陰極七段數(shù)碼管的字型碼、共陽極七段數(shù)碼管的字型碼，字符與字型碼一維數(shù)組的對應(yīng)關(guān)系，驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)。教師利用智慧職教云平臺的討論活動(dòng)，讓學(xué)生在討論中互相學(xué)習(xí)。重點(diǎn)讓學(xué)生學(xué)會如何通過段碼表查詢對應(yīng)的段碼數(shù)值。

（3）課中學(xué)生任務(wù)實(shí)施。學(xué)生按小組來通過單片機(jī)keil編譯器編寫軟件程序代碼、在proteus仿真軟件上繪制硬件電路。簡易秒表由單片機(jī)最小系統(tǒng)、按鈕輸入模塊、數(shù)碼管顯示模塊組成3部分組成，其中按鈕輸入模塊包括兩個(gè)按鈕，一個(gè)為啟動(dòng)/暫停功能，按下該按鈕啟動(dòng)計(jì)時(shí)，再次按下則停止計(jì)時(shí)，另外一個(gè)為復(fù)位功能，按下則清除數(shù)據(jù)重新開始。數(shù)碼管模塊采用共陽極數(shù)碼管，公共端連接到+5v電源上，顯示段引腳通過1的電阻與單片機(jī)的P3口連接。對于重點(diǎn)內(nèi)容數(shù)碼管的0-9計(jì)時(shí)顯示，教師進(jìn)行講授設(shè)計(jì)思路并利用職教云平臺的頭腦風(fēng)暴活動(dòng)進(jìn)行，教師對學(xué)生回答討論的內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)點(diǎn)評，并且對學(xué)生參與的活動(dòng)進(jìn)行評分并在職教云平臺進(jìn)行記錄。

（4）任務(wù)功能調(diào)試。教師通過智慧職教云課中活動(dòng)中發(fā)布的任務(wù)程序調(diào)試步驟進(jìn)行調(diào)試。如果在調(diào)試過程中遇到問題，教師在線下及時(shí)指導(dǎo)解決。在程序仿真調(diào)試過程中，教師讓學(xué)生通過智慧職教系統(tǒng)將小組的仿真調(diào)試結(jié)果在班級的電腦上直播，共同分享任務(wù)實(shí)踐的成果，并將程序下載到單片機(jī)開發(fā)板中驗(yàn)證。在任務(wù)總結(jié)階段，學(xué)生小組通過考核評價(jià)表進(jìn)行自評和互評，啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力，并利用智慧職教云平臺的投票功能選出優(yōu)秀的項(xiàng)目作品進(jìn)行展示，教師最后進(jìn)行總結(jié)點(diǎn)評，同時(shí)在課堂中融入與本任務(wù)相關(guān)的思政內(nèi)容科學(xué)技術(shù)與創(chuàng)新，學(xué)習(xí)大國工匠精神精益求精、在工藝上不斷發(fā)明創(chuàng)新。

3.3 課后技能提升

通過智慧職教云平臺對任務(wù)單元的知識進(jìn)行鞏固和提升。課后不僅要求對學(xué)生知識技能提升，而且要求學(xué)生通過指教云平臺對教師進(jìn)行課堂評價(jià)。教師通過匿名獲得評價(jià)信息，發(fā)揚(yáng)好的地方，改進(jìn)不足，實(shí)現(xiàn)教學(xué)相長。本任務(wù)單元學(xué)習(xí)的內(nèi)容是1位數(shù)碼管的秒表設(shè)計(jì)，利用智慧職教云平臺布置課后作業(yè)，對課堂學(xué)習(xí)的任務(wù)進(jìn)行提升，做以下要求：（1）利用兩位數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)0-99秒表。（2）利用前面知識增加1個(gè)按鈕可以實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)秒表。

4 教學(xué)反思

本任務(wù)單元課堂的學(xué)習(xí)以簡易秒表項(xiàng)目設(shè)計(jì)為載體，利用智慧職教云平臺信息化手段結(jié)合下線的實(shí)踐，實(shí)施課堂教學(xué)活動(dòng)。課堂教學(xué)以教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體，以職教云平臺為輔助手段，在職教云上設(shè)置相關(guān)的課堂活動(dòng)，按設(shè)定的活動(dòng)引導(dǎo)學(xué)生完成項(xiàng)目任務(wù)。本任務(wù)單元的教學(xué)按課前、課中、課后三部分組成。這三部分在職教云平臺進(jìn)行設(shè)定，課前讓學(xué)生提前預(yù)習(xí)課堂的知識點(diǎn)及相關(guān)的技術(shù)手冊的學(xué)習(xí)，同時(shí)完成相關(guān)的測驗(yàn)。教師通過測驗(yàn)可以提前了解學(xué)生的預(yù)習(xí)效果及知識點(diǎn)薄弱環(huán)節(jié)，并根據(jù)測驗(yàn)結(jié)果調(diào)整教學(xué)過程，重點(diǎn)講授。課前環(huán)節(jié)可以讓學(xué)生提前了解需要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，該環(huán)節(jié)引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)。課中任務(wù)實(shí)施，教師通過職教云平臺實(shí)施教學(xué)任務(wù)、突破傳統(tǒng)的課堂模式，線下利用proteus單片機(jī)仿真軟件和單片機(jī)開發(fā)板驗(yàn)證程序結(jié)果。課堂以實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目為主線，教師主導(dǎo)課堂，以企業(yè)的解決問題流程實(shí)施任務(wù)，讓學(xué)生在活動(dòng)中技能得以提升。職教云平臺對學(xué)生每次參與活動(dòng)進(jìn)行評分，學(xué)生直接獲知本次課的得分情況，方便學(xué)生查看自身的知識薄弱地方，加以改進(jìn)，不斷進(jìn)步。學(xué)生在課后對課堂進(jìn)行評價(jià)，教師通過學(xué)生評價(jià)反饋，調(diào)整后面的課堂策略，達(dá)到教學(xué)相長。

5 結(jié)語

線上線下混合式教學(xué)，改變傳統(tǒng)的單一講授的教學(xué)模式，引導(dǎo)學(xué)生通過移動(dòng)端進(jìn)行學(xué)習(xí)，充分利用互聯(lián)網(wǎng)平臺讓學(xué)生可以隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的自學(xué)能力和提高課堂的學(xué)習(xí)效率，符合信息時(shí)代發(fā)展的需求。本教學(xué)單元“簡易秒表”，以項(xiàng)目式教學(xué)，實(shí)踐教學(xué)證明采用混合式教學(xué)能夠有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的動(dòng)手能力。