積件教學系統的應用研究

摘要：眾所周知，多媒體課件應用于教學中能夠提高教師的教學效果和效率;但對于傳統的課件而言，在教學內容、知識的表達以及呈現方式方面有一定的固化作用。基于積件思想的教學平臺克服了教師在教學過程中思維固定、教學形式死板等弊端，真正實現了以不變的積件式課件適應千變萬化的課堂形式“搭積木”式教學模式。相比于傳統的課件模式，積件式課件具有開放性、可重組性、實用性和靈活性等優點。基于積件思想的教學模式不僅可以高效的分享和更新教學資源，使教師之間進行學術交流與教學經驗交流更加方便，而且可以給學生構建一個自由、靈活、方便的學習環境，能夠充分發揮學生學習的主動性。

關鍵詞：積件思想;積件教學系統;積件庫

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）10-0217-04

Abstract： It is well known that the application of multimedia courseware in teaching can improve the teaching effect and efficiency of teachers. But for the traditional courseware， it has a certain solidification effect in teaching content， knowledge expression and presentation mode. The teaching platform based on integrable ware idea overcomes the disadvantages of teachers' fixed thinking and rigid teaching form in the teaching process， and truly realizes the teaching mode of "building blocks" with the invariable integrable ware courseware to adapt to the ever-changing classroom form. Compared with traditional courseware， integral-piece courseware has the advantages of openness， recombination， practicability and flexibility. The teaching mode based on integrable ware idea can not only share and update teaching resources efficiently， make academic exchange and teaching experience exchange between teachers more convenient， but also build a free， flexible and convenient learning environment for students， which can give full play to students' learning initiative.

Key words： Integrableware; Integrated teaching system; Accumulates a library

隨著科技的不斷進步，人類社會也在快速前進，以互聯網為代表的信息化、數字化社會的到來帶給人類體力勞動空前的解放，教育教學領域不再只依賴于傳統的課堂教學。積件思想從根本上克服了傳統課件在應用中存在的問題，在積件思想中，任何一個知識點被看作是一個基本的單元，對這些知識點做出詳細直觀的反應，可以是一個演示，一個過程的模擬，一個問題的講解，并不包含任何教育思想、教學方法等相關信息。積件作為新一代課件以其所具有的基元性與可積性、開放性、自繁殖性、易用性、靈活性、實用性和重組性等多種特點，被靈活的應用于教育教學工作中。

1 積件思想理論分析

由于傳統教學課件的局限性，積件思想的發展就成為一種必要，具有新的教學模式、新的教學方法及新的教學思想。課件是積件產生的根源，積件源自課件而優于課件，積件的產生可以說是現代教育事業觀念的又一次偉大的革新;積件思想的產生，使人們突破了課件封閉性的重圍，重新找到了一種效率更高，更滿足于人們要求的輔助教學系統。積件系統由教師和學生根據教學實際的需要，是對整個多媒體教學資源以及教學前期工作進行準備、檢索、管理、評價的理論與實踐的一個教學軟件系統。

積件是我國計算機輔助教學發展的新高度。積件思想并不是積件庫與積件組合平臺在數量上的簡單疊加，而是兩者的有機結合，通過該系統的輔助教學系統可以提供一個平臺讓教師自主制作積件式課件。另外，由于積件系統還具有整合性、規范性、開放性、自繁殖性、多策略性、擴展性和繼承性等多種優點，同時借助于網絡的高速發展和普及，使得積件系統更具有通用價值。

2 積件思想的特點

1）注重人的主體性。即注重以人為本，師生可以在特定的教學情景中，靈活的運用積件系統，任意選用積件素材。

2）基元性與可積性。多媒體積件素材以具體知識點為基本構成單元，并可以將這些基本單元人為的、自由靈活地進行組合，從而生成新的教學軟件或教學模塊。

3）技術標準規范性。為了使積件資料不受地域的限制而被廣泛應用，充分做到積件的可重組性。積件庫中所有素材的存儲形式，必須與人們通用的技術標準保持一致。

4）開放性與自繁殖性。在積件庫中，具有可積性的積件素材是以基元進行存儲的，只要有權限使用積件平臺的教師，都可以隨時隨地將更新的課件、更新的策略以及自己更新的作品添加到積件庫中，相關工作人員在確定積件信息標準后，再對資料進行規范化。

5）與教材版本無關性。因為積件的基元性特點，即把基本知識點作為積件分類的線索，所以因課程體系的地區差異性和教材信息的不同，積件在使用時存在問題的現象是不存在的。所謂萬變不離其宗，任何課程的基本知識點是相對不變的，所以即使教材作者、出版社等信息發生變化，積件都可以被教師自由靈活地進行重新利用和組織，并應用于當前的教學活動中。

6）繼承性與發展性。積件產生于課件，而又在性能上優于課件，在很多方面又繼承了課件的特性。課件是積件的特例，積件對傳統課件進行了發展，可以滿足千變萬化的教學情境，它解決了只能在單一不變的、具體的教學情境中使用課件的問題，使課堂教學變得更加靈活。

3 積件教學系統

積件教學系統主要由積件組合平臺和積件庫構成。積件庫主要為教學過程提供豐富的教學資料，積件組合平臺的功能是積件的制作過程、生成后的存儲工作和對積件中資源的一些管理工作。其結構如圖1所示：

4 積件庫的研究與實踐

積件庫的組成縱橫交錯，通常要從組織方式、呈現方式、管理方式、學科分類標準及資源統一編碼進行分析研究，尤其是在課程資源的呈現方式上要靈活應用，除了文字呈現方式外，要重點應用圖片、圖像、動畫及視頻的呈現方式。例如對于“微機原理及接口”課程，可以進行如下教學方式：

在多種微處理器遞階教學平臺的實驗教學課程中，教授學生可以從具有代表性的8位STC89C52微處理器入門，依次遞階學習16位、32位難易程度不同的微處理器。為了簡化四種代表性微處理器的編程方法，針對同一實驗模塊，利用相同的硬件模塊配合類似的軟件架構，采用通俗易懂的C語言編程，只需對不同的微處理器進行系統初始化并對相應的I/O端口寄存器進行設置，即可實現相同的實驗功能。這樣的軟件架構思路結合遞階式的教學模式，有助于循序漸進地提高學生的編程能力和創新能力。

1）軟件設計

數碼管顯示模塊實驗教學中采用八段四位共陽極數碼管，由兩片74HC595芯片與微處理器進行SPI接口通信。通過電路原理圖和功能實踐操作以理解LED數碼管的工作原理，并掌握各個微處理器I/O端口的設置方法、74HC595芯片工作時序的實現以及數據發送的編程方法。這里通過實驗模塊實現八位數碼管循環顯示“0～9”的功能，數碼管顯示主程序流程圖如圖2所示。

2）硬件設計

MCS-51系列微處理器由美國Inter公司研發，其內核為8051 CPU（Central Processing Unit），執行速度快，可靠性強，采用Flash在線編程技術，僅通過USB總線轉串口模塊即可完成程序的下載與調試。經綜合考慮后，將STC89C52作為入門級微處理器，圖3為單片機STC89C52 數碼管循環顯示示意圖。

MSP430系列微處理器是集成豐富片內外設的16位信號處理器，與其他單片機相比，此系列微處理器具有超低功耗的特性，在CPU休眠的狀態下，它的輸入/輸出模塊、A/D轉換模塊、定時器/計數器模塊等都可以獨立地運行。從性價比、市場貨源、應用范圍等方面考慮，MSP430系列的Flash型微處理器在程序設計、開發調試和實際應用方面，具有結構簡單、成本低、集成密度大等優勢。經綜合考慮，將采用MSP430F249芯片應用于微處理器遞階教學實驗平臺。圖4為單片機MSP430F249數碼管循環顯示示意圖。

LPC2000系列微處理器是ARM公司生產的32位微處理器，執行速度快，尋址方式靈活，執行效率高，通過芯片內的Boot裝載程序可實現ISP/IAP燒錄功能，LPC2000系列微處理器具有較小的外觀封裝和超低功耗，因而被廣泛應用于工業控制、醫療系統、POS機等領域。在眾多ARM系列處理器中，ARM7、ARM9、ARM9E、ARM10為4個通用微處理器，每個系列微處理器可針對性地滿足不同應用領域。ARM7中的LPC2000系列微處理器應用廣泛，體積小，功耗低，成本低，性能高。綜合考慮，將LPC2103應用于遞階式教學實驗平臺。圖5為嵌入式LPC2103數碼管循環顯示示意圖。

采用積件思想基于軟件架構的教學方法，簡化了軟件設計過程中煩瑣的編程步驟，在多功能底層板中設置基礎性實驗模塊、擴展性實驗模塊、USB轉串口模塊等。在軟件設計實踐過程中，通過經典的8位微處理器STC89C52達到入門水平，觸類旁通，依次學習MSP430F249和LPC2103微處理器，對于不同的核心板，在相同的硬件模塊上采用類似的軟件架構，通過C語言編程，只需對不同的微處理器進行系統初始化和I/O端口寄存器的設置，即可實現相同的實驗功能。采用積件思想進行教學，學以致用、融會貫通，有利于學生較好地將理論知識應用于實踐。

5 積件組合教學平臺研究

積件組合教學平臺主要功能在于實現對積件式課件的制作和播放。如圖6所示，用戶通過積件組合教學平臺，根據具體教學任務和教學實踐的需要，將材料以特定的方式進行重組，生成滿足符合學生需求，有利于教師授課所需的積件式課件;積件式組合教學平臺的功能不僅僅限于對課件的設計、生成，同時還具有相應的管理功能，它可以做到對已經制作好的課件進行合理有效的管理。

生成積件式課件的過程中，需要加載許多與之相關的多媒體資料，因此對于多媒體教學資源庫來說，它是生成積件式課件所需的“零部件”存儲庫，制作者需要什么樣的課件，就可以根據需要，自由靈活的對零部件進行組合，最終得到符合自己要求的積件式課件。

6 結論

積件的制作支持多種多樣的多媒體形式，如文本、視頻、音頻、圖片、圖像、動畫等多種教學材料都可直接導入，無須其他轉換軟件作為中間轉換工具，使制作出的課件更加生動形象，有靈活性，有助于提高學生的學習興趣和參與學習的主動性，同時將教師從冗余數據中解放出來，讓教師把更多的潛力和精力投入到積件式課件的設計與制作中。積件思想“以不變應萬變”的方法將資源教學素材庫進行有機整合，即以不變的積件形式適應千變萬化的實際教學過程，用搭積木的方式完成課件的構思和制作。在積件思想的指導下，研究計算機輔助教學平臺，具有積極的意義。以便能夠體現用戶的個性化教學策略和教學方法，提高教學質量。

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【通聯編輯：王力】