模塊化設(shè)計在中職單片機(jī)教學(xué)中的思考與實踐

賀志盈

摘 要：本文作者從模塊化設(shè)計的概念提出、設(shè)計思路和原則出發(fā)，通過自己的實際工作經(jīng)驗來分析模塊化設(shè)計在中職單片機(jī)教材編寫、教學(xué)設(shè)計、實驗設(shè)備三個方面的種種好處，值得大家思考和借鑒。

關(guān)鍵詞：模塊化設(shè)計的思路與原則;教材編寫;教學(xué)設(shè)計;實驗設(shè)備

一、模塊化設(shè)計思路的提出

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

二、模塊化設(shè)計的思路與原則

所謂模塊化設(shè)計，簡單地說就是將產(chǎn)品的某些要素組合在一起，構(gòu)成一個特定功能的子系統(tǒng)，將這個子系統(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)計就像這里的一塊塊積木設(shè)計。

模塊化設(shè)計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)簡單、性能穩(wěn)定;模塊間的聯(lián)系盡可能簡單，模塊之間可以通過某種規(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)計思路和原則，我覺得模塊化設(shè)計是一種非常高效的設(shè)計思想，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)合個人工作實踐體會我覺得模塊化設(shè)計的好處可以從以下幾個方面來體現(xiàn)：

1.模塊化設(shè)計在教材編寫中的思考與應(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，理論深奧，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)計思路，但是從每個章節(jié)來說很少采用模塊化設(shè)計，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)過這些年的改革，大多采用項目式理實一體的模塊化教材，這類教材在內(nèi)容上以一個個小項目分區(qū)，其優(yōu)點(diǎn)是條理清晰、層次分明、獨(dú)立的小項目簡單易懂。一本優(yōu)秀的項目式教材除了合理拆分每個項目，每個項目又必須設(shè)計好每個環(huán)節(jié)：比如包括新項目的引導(dǎo)、前后項目的銜接、以項目為中心的理論知識點(diǎn)的編寫、突破項目重難點(diǎn)的實訓(xùn)設(shè)計、實訓(xùn)的實施以及最后的評價等等，還有項目之間彼此前后銜接或是層層遞進(jìn)的設(shè)計也是非常重要的。這里項目的拆分、子項目各環(huán)節(jié)的設(shè)計都體現(xiàn)了模塊化的設(shè)計思想。

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)彩燈六個小模塊，每個模塊層層遞進(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控制燈的各種顯示了。將C語言知識點(diǎn)融入到一個個的小項目中，學(xué)生在掌握這個小項目的過程中就不知不覺掌握了理論知識和技能操作，在整體上對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)的整個框架。因此我認(rèn)為模塊化設(shè)計思路是最適合學(xué)生的接受能力和最為合理的一種教材編寫框架的設(shè)計方式，除了模塊化設(shè)計中職教材還應(yīng)多一些圖片、采用理實一體的形式編寫。

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

模塊化設(shè)計在教學(xué)中的應(yīng)用就顯得尤為重要了，一個好的教學(xué)設(shè)計是一堂優(yōu)質(zhì)課堂的前提條件，體現(xiàn)在各個環(huán)節(jié)的設(shè)計：比如舊課的復(fù)習(xí)、新課的引導(dǎo)、新課前提知識點(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)計就是模塊化的設(shè)計，每個環(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項目為例：在上課前必須有對多盞燈點(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互動練習(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點(diǎn)展示出來，這里要著重學(xué)習(xí) for語句的結(jié)構(gòu)和執(zhí)行過程，因為它是延時子函數(shù)的基礎(chǔ)語句。我們可以通過老師詳細(xì)分析for語句結(jié)構(gòu)及執(zhí)行步驟，然后讓學(xué)生互動陳述執(zhí)行過程來掌握for語句的編寫。最后老師通過編寫一個延時1秒的子函數(shù)的實例來讓學(xué)生真正理解for語句的應(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，這時必要的課堂練習(xí)就很重要了，讓學(xué)生利用for語句編寫延0.5秒的延時子函數(shù)該怎么依葫蘆畫瓢改寫程序？通過學(xué)生們做練習(xí)的情況老師現(xiàn)場分析出現(xiàn)的各種問題以免其他同學(xué)也會出現(xiàn)同樣的思想誤區(qū)。

學(xué)完所有的知識點(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)們再次簡單回顧一遍，理清思路。最后的課后作業(yè)肯定是檢驗學(xué)生們在沒有老師的指導(dǎo)下能否獨(dú)立完成今天所學(xué)的知識點(diǎn)。

課后反思是學(xué)生和老師都必須思考的一個問題，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點(diǎn)，如果沒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，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)計在實驗設(shè)備中的思考與應(yīng)用

模塊化設(shè)計在實驗實訓(xùn)設(shè)備中的應(yīng)用也是越來越廣泛，之前的實訓(xùn)設(shè)備采取以整體式設(shè)計為主， 整體式設(shè)計雖然布局緊湊、體積較小，但布線難度大，不利于拓展，而且某個部分壞了會影響整體的使用。因此在實現(xiàn)了模塊化設(shè)計以后好處多多：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);某個模塊出現(xiàn)問題不會影響整體使用;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; 廠家也可以客戶的需求設(shè)計更多個性化的模塊。

而在教學(xué)中應(yīng)用模塊化設(shè)計的實驗實訓(xùn)設(shè)備也更方便，學(xué)習(xí)哪個模塊就只拿出某個模塊，減少了管理成本;對于中職學(xué)生而言，這樣的教學(xué)也更簡單、清晰明了。

以單片機(jī)實訓(xùn)設(shè)備為例，對于普通的中職學(xué)生而言只需要這些模塊：單片機(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。如果是參加競賽的學(xué)生可以增加像溫度檢測模塊、射頻傳輸模塊、機(jī)械手模塊等等。這樣根據(jù)學(xué)生的實際情況各模塊買多少塊可以自由選擇，因此模塊化設(shè)計的優(yōu)點(diǎn)就顯而易見了。

四、展望

模塊化設(shè)計可以應(yīng)用在社會實踐的方方面面：比如生產(chǎn)管理的頂層設(shè)計、智能制造的模塊化設(shè)計、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)計內(nèi)容，讓大家對規(guī)律性事物有一個整體的認(rèn)識，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這個主題有更多的思考與實踐。

參考文獻(xiàn)：

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（武漢機(jī)電工程學(xué)校）