《單片機技術及應用》課程的教學研究

吳天強 王振邦 陳勇剛

摘 要：通過對《單片機技術及應用》課程長期的教學實踐，提出在教學過程中，引入、維持、保護和提升學生學習動機的教學方法，能取得較好的教學效果。該方法具體實施是，第一次課堂教學采用仿真實例演示，吸引學生投入到課程學習;后續(xù)每次課程的點名、課堂表現(xiàn)和作業(yè)任務結果，轉換成經(jīng)驗值，以激勵、維持學生的學習動機;應用適宜高職學生課程學習的評分規(guī)則，能夠保護大部分學生的學習積極性;最后，完成仿真任務的成功喜悅體驗，起到促進和提升學生學習動機的作用。該教學方法適用于單片機課程的線下教學，也適用于疫情期間線上直播教學。

關鍵詞：單片機;線上教學;學習動機;高職學生;高職教育

一、緒論

為響應疫情期間“停課不停學”的教學要求，學院從實際情況出發(fā)，充分利用現(xiàn)有教學資源，依托各類在線精品課程，認真落實和制定了疫情期間，線上課程學習方針政策，引導學生在疫情防控期間，積極選修線上優(yōu)質課程，開展線上授課和線上學習等在線教學活動，全力保障學生學業(yè)不受疫情影響。因此，在疫情防控期間，《單片機技術及應用》課程也進行了在線直播教學，教學方式采用釘釘屏幕分享直播，藍墨云班課進行課堂點名和作業(yè)等教學任務。與此同時，筆者結合單片機課程的教學實踐，提出一種引入、維持、保護和提升學生學習動機的教學方法，并取得較好的教學效果。

二、課程教學實踐

《單片機技術及應用》課程是計算機應用技術專業(yè)的專業(yè)選修課，每周2學時，共30學時。該課程的教學實踐過程，分為以下五個階段。

第一階段（2010年以前）的單片機課程教學以匯編語言為主。期間采用啟東計算機總廠生產(chǎn)的達愛思開發(fā)型單片機實驗儀（DICE-5103S，2006年），和上海埃威航空電子有限公司生產(chǎn)的愛迪克三合一教學實驗系統(tǒng)（EAT598，2008年）。由于匯編語言學習難度大，該階段后期，逐漸從匯編語言轉換至C51（Keil）編程教學。

第二階段（2010—2012年）完成從實物教學到仿真教學。剛開始接觸單片機的初學者，容易誤操作引起實驗器材損壞，導致課程教學中斷。為解決這一問題，引入單片機仿真教學軟件。最初試用Multisim仿真軟件，后來選用Proteus軟件，至2012年結合項目教育法[1]，實現(xiàn)課程仿真教學。其中，使用Proteus仿真軟件與歐鵬科技教育機器人小車相結合的教學實踐，較好地激發(fā)了學生的學習興趣！

第三階段（2012—2017年）使用合適的課程學習評分管理，提高學生學習積極性。將“課程學習的總評成績，分解為點名記錄、作業(yè)成績、教師評學及期末考核四個部分組成”[2]，每次課堂點名和課程作業(yè)任務，仿照企業(yè)工作中的計件工資，以“完成任務，得到分數(shù)”的模式，逐次發(fā)放課程成績的分數(shù)值，能夠提升學生課程學習的積極性。教學試驗結果表明，嚴格的點名制度和明確的任務評分規(guī)則，有利于提高學生完成課程任務的積極性。顯然，該評分方法與云班課中經(jīng)驗值的評分方式具有相似性。

第四階段（2018年）通過問卷調查，研究學生的學習動機來源。2018年10月至11月期間，分別對計算機應用技術等11個專業(yè)的新生，進行學習動機筆試問卷調查。調查采用楊渝川編制的問卷[3]。其中，原問卷中的7個問題，在調查中，提問方式有改變。其變化分別是：①“從學習中獲得享受”改為“對學習內容或者學習本身有興趣”;②“學好本領報效祖國”改為“成為有益于社會的人”;③“學好本領建設家鄉(xiāng)”改為“實現(xiàn)自我價值的同時服務他人”;④“將來在生活條件好的地方生活”改為“出人頭地，得到較高的社會地位”;⑤“為了報酬較高的職業(yè)”改為“為了勝任將來的工作”;⑥“怕考不及格”改為“校紀的約束”;⑦“怕考不好丟面子”改為“同學之間的競爭”。

調查問卷評分方法，采用從“完全不同意”“大部分不同意”“部分不同意”“部分同意”“大部分同意”到“完全同意”的6級評定方式，分別記1、2、3、4、5、6分。調查共收回問卷804份，其中，數(shù)據(jù)填寫不完整，或者數(shù)據(jù)異常，均視為無效調查問卷。無效問卷116份，有效問卷688份，問卷有效率為85.57%。

使用SPSS分析軟件對調查得到的數(shù)據(jù)，進行巴特利特（Bartlett）球度檢驗，統(tǒng)計的觀測值為9590.359，自由度325，相應的概率P=0.000<0.01，表明相關系數(shù)矩陣與單位矩陣有顯著差異。KMO值為0.904，根據(jù)Kaiser給出的KMO度量標準可知，調查的變量設置，適合進行因子分析。

通過最大方差法旋轉抽取出5個因子，共解釋了總方差的63.476。根據(jù)各項目內容的因子歸類，分別將因子一命名為物質和地位（33.080）、因子二命名為社會集體（11.966）、因子三命名為求知進取（8.455）、因子四命名為害怕失敗（5288）、因子五命名為小群體取向（4.687）。其中，因子一解釋方差達到33.080，表明被調查的學生群體，較傾向于物質和地位取向。該調查結果支持課程學習中，完成作業(yè)任務（工作），加分數(shù)值或經(jīng)驗值（收益），對學生的學習動機，具有較好的維護作用。

第五階段（2018—2019年）為訪工學習鍛煉。完成單片機系統(tǒng)實時時鐘日差補償?shù)乃惴ㄔO計[4]。在擔任單片機課程教學任務期間，完成的其他工程案例有：匯編語言編寫的智能小車尋跡記憶算法設計[5]、C51編寫的單片機三軸數(shù)控系統(tǒng)和溫度采集仿真系統(tǒng)[4]等，通過這些工程案例開發(fā)，達到提升和完善課程的教學能力水平。

現(xiàn)在課程教學中，使用的編程軟件是Keil，仿真軟件是Proteus，實物訓練器材采用網(wǎng)購的普中單片機實驗套件。

三、課程教學設計

根據(jù)上述教學實踐總結，單片機課程的教學設計，圍繞引入、維持、保護和提升學生學習動機的目標來實施。

首先，引入學習動機。在第一次課堂教學時，通過工程實際案例和仿真實例展示，引起學生的好奇心和興趣點，使學生進入嘗試學習階段。其次，通過合適的課程成績評分方法，維持學生的學習動機。由學習動機調查結果可知，點名和完成作業(yè)任務加經(jīng)驗值，是一種有效維護和激勵學生學習動機的機制。再次，保護大多數(shù)學生的學習動機。因為經(jīng)驗值的激勵作用，能提高學生參與課程學習的積極性，課堂教學可以采用任務驅動法。初期任務難度不宜過高，每個任務經(jīng)驗值的評定，要照顧到每一位學生的得分能力，較適宜的做法是，任務經(jīng)驗值的發(fā)放范圍宜廣、次數(shù)宜多、每次分值宜少以及有明確的得分條件，符合規(guī)則要求才可以得分。這種按完成任務分發(fā)經(jīng)驗值的方法，是把課程學習的知識點，分解成學生所期望的“得分”過程，等同于形成“過程性考核”[6]的學習模式。

最后，完成任務的成功喜悅體驗，促進學生提升學習積極性。能否得到成功學習體驗的關鍵，是控制任務有適宜的難度。單片機程序編寫，一般需要通過編譯查錯，逐步修正問題，直至程序正常運行，最后通過電路仿真或單片機實驗板，直觀、形象地感受到，所編寫程序的運行結果。這樣，每次任務的小成功，能夠積累學生的學習信心，促進提升學習興趣，形成良性學習循環(huán)。

四、在線教學總結

單片機課程線上教學，采用釘釘屏幕分享直播，藍墨云班課課堂點名和作業(yè)任務等數(shù)據(jù)收集，并用完成任務的經(jīng)驗值，按比例計算課程成績。通過疫情防控期間的在線教學實踐，發(fā)現(xiàn)單片機課程線上教學的一些不足，以及部分對應的解決辦法。線上教學不足之處是：教學流暢性受限于網(wǎng)絡帶寬、視頻答疑耗費時間較多、課堂學習與教學效果更加依賴于學生的自覺性，總體教學效率偏低。

對應的解決辦法有：一是使用釘釘直播中的短文信息，作為師生之間簡單、快速交流;可以使用事先約定好的符號含義，以增強課堂教學互動的效率;二是鼓勵學生參與云班課的輕直播討論，通過討論解決課程學習的疑難問題;若遇到學生參與討論積極性不高的情況，采用額外加經(jīng)驗值激勵，可以逐步引導學生查找資料、參與討論的學習氛圍;三是嚴格明確完成任務經(jīng)驗值的獲得條件和評分依據(jù)，宜做到及時、公開和公正;四是采用云班課中的投票問卷功能，及時反饋每次課程的難度，作為調整教學進度的參考依據(jù)，形成線上教學反饋的“閉環(huán)”過程;五是對于單片機課程線上教學，示范編寫一小節(jié)代碼，或者完成部分仿真電路，需要停頓一段時間，等待大多數(shù)同學完成當前任務后，再進行下一步操作。此次單片機課程線上教學，采用上述教學方式，取得較好的教學效果。

五、結語

教育目的是促進人的發(fā)展，在課堂教學過程中，引入、維持、保護和提升學生學習動機的教學方法，有利于吸引學生投入到課程學習，能使學生體驗到完成課程學習任務的成功喜悅，起到促進和提升學習動機的作用。課程學習過程，若能提升學生主動學習的積極性，或者激發(fā)學生內在的學習興趣，即是有效的教學活動。

參考文獻：

[1]吳天強，朱劍，葉敏.單片機課程教學的探索與實踐[J].時代教育，2015，（14）：1，3.

[2]吳天強，王振邦，黃倩.計算機應用基礎課程學習成績評價改革探索[J].科技風，2018（20）：32-33.

[3]楊渝川，王衛(wèi)紅，等.中國大學生學習動機的因素結構研究[J].南京師大學報（社會科學版），1996，（2）：67-72.

[4]吳天強，葉敏，朱劍，潘超.單片機系統(tǒng)實時時鐘日差補償?shù)乃惴ㄔO計[J].科技風，2019（34）：10-11.

[5]吳天強.智能小車尋跡記憶算法設計[J].計算機光盤軟件與應用，2013，16（23）：22-23.

[6]張芳麗，王超.基于云班課平臺培養(yǎng)應用型人才的過程性考核研究[J].中國成人教育，2018（13）：87-90.

基金項目：本文為2020年臺州科技職業(yè)學院云班課項目（編號：TKBK2020038）

作者簡介：吳天強（1977—），男，浙江天臺縣人，碩士，講師，研究方向：計算機教學研究。