基于混合模式的單片機課程教學改革與實踐

袁新娣 范莉莉

摘 ?要：針對當前單片機課程教學模式的不足，結合互聯網線上線下混合教學模式內涵，該文提出基于混合模式的單片機課堂教學改革與實踐。以單片機課程的“串行口通信”為教學內容，進行了混合教學流程設計，將教學分成課前、課中與課后3個階段，并詳細分析了各階段老師與學生的任務。與傳統教學模式相比，混合教學模式更加重視教學過程師生的互動，重視學生的個性化、創造性學習。通過一個學期單片機教學的實踐，證明了該教學模式的優越性。

關鍵詞：混合教學模式 ?教學實施 ?個性化學習 ?單片機課程

中圖分類號：G642 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1672-3791（2020）10（a）-0075-03

Abstract： In view of the shortcomings of the present teaching mode of single chip microcomputer course， combined with the connotation of online and offline blending teaching mode， The paper puts forward the reform and practice based on blending mode. Taking the "serial communication of SCM" as the teaching content， the blending teaching process is designed， divided it into three stages： before class， in class and after class， the tasks of teachers and students in each stage are analyzed in detail. Compared with the traditional teaching mode， the blending teaching mode pays more attention to the interaction between teachers and students， and attaches importance to students' personalized and creative learning. The advantages of this teaching mode have been proved by practice in one semester.

Key Words： Blending teaching mode; Teaching implementation; Personalized learning; Single chip microcomputer course

單片機是大中專院校電類、計算機等類專業的必修課程，是一門結合電子技術、計算機技術與自動控制技術于一體的實踐性和應用性很強的課程，主要目的是培養具有單片機及相關應用產品設計、分析和制作能力的應用型、創新型人才，同時又為后續專業課程的學習奠定扎實基礎。

該校單片機課程在該科的大二下學期開設，之前主要采用的教學模式是“教—學—做”一體的教學方法[1]，以項目、任務為引領，將課程學習的知識點融入相應的項目中，在一定程度上大大提高了學生學習單片機的興趣，調動了學生的主觀能動性。這種教學模式下學生一般能比較熟練掌握單片機的基本知識，但仍然存在一些不足，主要表現在如下3個方面：第一，教學過程缺少個性化指導，教學方法比較單一，課堂上仍然是老師一人講解，老師把自己的知識灌輸給學生，不考慮學生是否喜歡、是否合適、是否能真正接收，所以經常會出現老師自己覺得講得很精彩、很透徹，但是學生卻覺得聽不懂，越聽越不想學，最后干脆不學的效果。實際上，不同的學生在不同的知識點上有不一樣的理解過程[2]，所以真正好的教學方式應當是針對不同的學生應用不同的教學方法，讓學生能夠進行個性化的學習。第二，學習創新性不夠，目前單片機教學還是以聽課，在仿真軟件或者開發板上完成老師講解的項目為主要內容，老師教什么學生學什么，老師讓做什么項目學生做什么項目，學生沒有去思考、質疑，沒有歸納、總結學習的過程，沒有對知識進行發散思考，這樣的學習是被動學習，談不上創新學習[3]。第三，考核評價不全面，目前大多院校單片機課程采用的考核方法是理論考試+實驗測試+平時成績。平時成績主要是根據老師平時的觀察給出，這種平時成績帶有老師很大的主觀成分，也可能出現以偏概全，客觀性、真實性不高。所以這種考核方法難以客觀地反映出學生對知識的掌握情況，難以反映出學生實際的動手實踐能力，更不能反映學生的創新思維能力，這些與單片機課程的教學計劃目標相差較遠。

1 ?混合式教學概述

當今時代，互聯網、大數據、云計算等新一代信息技術已經融入我們生活、學習、工作的各個方面，混合教學就是互聯網線上學習與線下面授相結合的學習方式，是通過對各種學習媒體、學習模式、學習環境和學習內容等要素的有機混合[4]。混合教學模式下，教師首先需要對授課學生進行分析，實現因材施教，對授課內容，重點、難點進行分析，制定有針對性的教學計劃，授課過程主要有課前、課中、課后3個階段[5]。

2 ?單片機課程基于混合模式下實踐

該校在2017級電子信息工程專業的單片機課程進行了混合教學模式的實踐，該文主要通過該課程的一個重要項目——“單片機串行口通信”來介紹混合教學模式的實踐過程。

2.1 制訂教學計劃

制訂教學計劃之前要分析學情，了解學生的學習背景、學習習慣、學習能力等[6]，也需要對教學內容進行分析，確定教學目標、重點與難點，該次授課對象是電子信息工程專業大二學生，之前學習了C語言，數字電路與模擬電路等課程，該課程的前面部分也學習了單片機基該結構、C51編程、單片機的中斷、定時系統等，所以學生基礎比較好，該項目的內容涉及到日常生產、生活中上位機與下位機通信問題，現象比較直觀。但是包含的知識點比較多，有51單片機的串口結構、串口控制器方面，有通信方面的基該知識。經過分析學情與內容，確定該項目的教學目標為：了解串行通信基該知識，理解單片機串行口的結構、工作方式、波特率設置，掌握控制寄存器SCON的應用。掌握串行通信程序設計。選擇若干個與日常生活中很常見實例進行任務講解，比如LED廣告或宣傳牌都是由PC機通過串行通信接口向單片機發送需要顯示的內容，銀行或其他系統中客戶由單片機構成的終端設備輸入密碼，單片機接受密碼輸入后通過串口傳送到PC機進行比對。生活中的常見的實例容易激起學生學習興趣，這點在教學設計中是非常重要的。

2.2 教學實施過程

教學實施是圍繞教學計劃，把知識傳遞給學生的過程，應當以學生為主體，老師為引導作用。為了實現混合式教學，在實施之前需選擇一個網絡教學平臺，我們選擇了超星泛雅的網絡教學平臺，可以實現在PC機、智能手機等智能設備上推送資料、課程學習。這里，我們把單片機的教學實施分成課前、課中、課后3個階段。

課前，在智能教學平臺推出與授課內容相關的引導內容，推出教學內容的PPT或視頻，發布預習測試題，學生預習后在平臺的討論區進行討論、發出疑問、提出自己觀點等。另外，老師可以通過閱讀學生的討論、學生的問題、預習測試的得分等方面掌握學生預習的情況，在精確地掌握學生預習情況后才能更好地設計教學方案。“單片機串口通信”項目教學的課前，老師把日常生活中外圍設備、移動終端與PC機通信的現象拍成視頻發布在網絡教學平臺，同時把理論部分知識以微課的形式發布在平臺供學生預習，預習測試題是反映理論知識掌握情況的選擇題和填空題。

課中，該校單片機課程直接在實驗室進行，每個學生配有一臺電腦和一套單片機開發板，同時上課期間網絡通暢。課中階段是課程教學的重點所在，其中關鍵又是各種形式的師生互動[6]。可以把課中階段分解成“情景創設”“探究學習”“實時檢測”“總結提高”。在情景創設階段，老師以銀行業務系統中的動態口令系統為例，創設單片機的雙機通信的任務，講解任務的軟件與硬件實現。學生重點根據自己預習的疑問聽課，實現個性化學習。“探究學習”階段，老師通過網絡平臺即時下發探究任務與要求，學生分組進行學習、討論，然后在開發板或仿真軟件上實現結果，課堂現場提交作品并展示，展示過程中，學生互相評論作品的優缺點，通過評論，學生實現相互學習。在“實時檢測”階段，老師通過網絡平臺實時發布課堂測試題，學生通過手機現場答題，老師根據平臺對不同答案的統計情況獲取學生對此次課程知識的掌握情況。“總結提高”階段，老師根據探索學習及實時檢測的反饋信息，進一步鞏固課程重點，補充學生學習的弱點，深化師生互動，培養學生創新思維與能力。課中階段沒有固定的程序，老師根據現場師生的互動情況、生生的互動情況隨時調整自己的授課方式、授課進度，促進學生的知識意義構建。

課后，老師通過平臺布置作業，基于混合式的單片機教學不再是全班統一作業，而是根據學生在預習時反饋的不同情況，課堂討論與測試時出現的不同情況布置不一樣的作業，實現個性化的教學。“單片機串行口通信”這部分的作業學生們分成3個層次：第一層次是在課中學習了的例題基礎上簡單修改就可以完成，主要針對理解能力弱的學生;第二層次是改變通信方式，改變通信波特率，主要針對中等同學。第三層次是為了確保通信順利，在發送正式內容之前雙方增加握手信號，主要針對理解能力強、對知識掌握較好的同學，學生通過平臺提交作業答題。對于選擇、填空等客觀題，老師在推送題目時設定好答案，其批改可以由平臺自動進行，其他題目老師也在平臺上進行批改，這樣老師能很快獲得自己教的效果，學生也很快獲得自己學習的效果，實現高效的課堂教學。同時，學生可以根據平臺記錄的課前課中的教學過程與內容復習、總結、歸納自己的學習過程，深化學習內容。也可以在平臺上發布感想與疑問，與老師、同學交流討論，老師獲取的這些反饋信息又為以后的課程教學提供指導。

2.3 考核方式

好的考核方式不僅能考核學生對知識掌握的情況，還能激勵學生的學習動力。對學生的考核不僅僅是期末閉卷考試的成績，還注重學習過程的考核，包含了學生平時預習、聽課、課后的學習情況，在網絡教學平臺回答同學提問，或給老師提的建議獲得的積分等等，筆者們學校單片機課程按照平時評分占30%，期末實驗測試占30%，期末閉卷測試占40%的比例計算每個同學的課程最后得分。利用超星網絡教學平臺進行混合式教學，每個學生平時的學習、探討、作業等都有精準的記錄及統計，實現對各個學生給出一個公平、客觀的評價奠定了基礎。

3 ?結語

借助網絡教學平臺的混合式的教學模式克服了之前完全線下模式教學的不足，對于培養學生自主學習能力、創新思維能力及分析問題、解決問題能力方面具有比較明顯的成效。2019年第春節學期，在該校17級的電子信息工程班對單片機課程應用混合模式進行教學，收到了很好的教學效果，學生的期末總體成績平均分84分，54名學生的成績分布見圖1所示，并且在之后的各級各類單片機、嵌入式方向競賽中，學生積極參賽，并取得良好成績。

另一方面，混合式教學對于發揮老師的敬業和奉獻精神也具有非常好的促進作用，要想更好地實施混合教學模式，教師需要具備洞悉單片機課程的所有教學內容，精心設計每一個微課與任務，培養游刃有余的駕馭課堂能力。所以，教師必須花費較多的時間進行自該學習，達到對自己的學習能力、邏輯推理能力和創新能力的培養。

參考文獻

[1] 于惠鈞，劉曉林，容俊梅，等.基于“教、學、做”一體化的單片機虛擬仿真教學探索[J].教育現代化，2017，4（52）：45-46.

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[3] 龐敬文，張宇航.基于微課的初中數學智慧課堂構建及案例研究[J].中國電化教育，2016（5）：65-71.

[4] 許德泓.該科院校推進混合教學改革的影響因素研究——基于福州大學的案例研究[J].中國電化教育，2016（12）：141-145.

[5] 謝玉龍.高校混合教學模式思政課“金課”教學改革探討[J].湖北開放職業學院學報，2019，32（23）：94-96.

[6] 吳曉如，劉邦奇.新一代智慧課堂：概念、平臺及體系架構[J].中國電化教育，2019（3）：81-88.