目標(biāo)導(dǎo)向教學(xué)法在單片機(jī)技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用研究

李關(guān)華

（上海信息技術(shù)學(xué)校 上海 200331）

1 課程特點及學(xué)習(xí)現(xiàn)狀分析

“單片機(jī)技術(shù)”是電子信息類專業(yè)的核心課程，是實踐性很強(qiáng)的課程，課程包含了電工技術(shù)、電子技術(shù)、高級程序語言設(shè)計、傳感器技術(shù)等內(nèi)容，對教師的教學(xué)能力和學(xué)生的學(xué)習(xí)能力都有較高的要求。通過該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠具備電子產(chǎn)品編程與控制的基本理論知識；能夠掌握電子產(chǎn)品編程與控制的技能；能夠根據(jù)控制要求使用開發(fā)語言對電子產(chǎn)品進(jìn)行模塊化編程；能夠熟練使用編譯下載工具下載程序；能夠根據(jù)測試結(jié)果對程序進(jìn)行修改和完善；能夠培養(yǎng)從局部到整體的綜合分析能力，為今后解決生產(chǎn)實際問題和促進(jìn)職業(yè)生涯發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

在傳統(tǒng)的課程教學(xué)中，基本是讓學(xué)生簡單的編寫一下程序。學(xué)生只是機(jī)械地按照老師的要求進(jìn)行程序的輸入，甚至有的同學(xué)都不知道程序是什么意思，也不會檢查程序輸入中的錯誤，更不清楚如何根據(jù)要求自己編寫程序。學(xué)生的學(xué)習(xí)沒有目標(biāo)，沒有動力，也沒有壓力，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果較差，這樣的學(xué)習(xí)現(xiàn)狀亟須改變。

2 目標(biāo)導(dǎo)向教學(xué)法的提出

基于以上教學(xué)現(xiàn)狀，為了提高教學(xué)質(zhì)量，筆者在教學(xué)中大膽提出并嘗試使用目標(biāo)導(dǎo)向教學(xué)法。美國著名教育學(xué)家、心理學(xué)家布盧姆提出：有效的教學(xué)始于準(zhǔn)確地知道希望達(dá)到的目標(biāo)是什么。在授課之前，精準(zhǔn)的課程定位和合理的課程安排有助于學(xué)生在學(xué)習(xí)中形成良好的學(xué)習(xí)定勢，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性[1]。

目標(biāo)導(dǎo)向教學(xué)法是指在每次課程開始之前明確學(xué)習(xí)目標(biāo)和任務(wù)，教師引導(dǎo)學(xué)生通過主動探究的形式進(jìn)行學(xué)習(xí)，最終實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)完成教學(xué)任務(wù)。師生共同制訂相應(yīng)的獎懲機(jī)制，并嚴(yán)格按照該機(jī)制實施。在教學(xué)過程中，如果教師能夠以教學(xué)目標(biāo)為基礎(chǔ)開展優(yōu)質(zhì)的教學(xué)活動，那么就可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，不斷實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。

從目標(biāo)導(dǎo)向教學(xué)法的具體特點來看，其具備可行性、實用性、合理性、完善性、實效性特點，能夠滿足學(xué)生的心理，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。在教學(xué)過程中，教師需要與學(xué)生進(jìn)行合理的互動，確保教學(xué)目標(biāo)的實現(xiàn)[2]。

3 目標(biāo)導(dǎo)向教學(xué)法的實施

目標(biāo)導(dǎo)向教學(xué)法課程的設(shè)計應(yīng)當(dāng)以學(xué)生為主，注重培養(yǎng)學(xué)生的綜合職業(yè)能力[3]，充分體現(xiàn)行動目標(biāo)導(dǎo)向“工學(xué)結(jié)合”[4]的思想。目標(biāo)導(dǎo)向教學(xué)法在課程中的實施過程如下：

3.1 重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容

根據(jù)人才培養(yǎng)目標(biāo)和課程教學(xué)大綱要求，對“單片機(jī)技術(shù)”課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重構(gòu)。課程內(nèi)容選擇具有實際應(yīng)用意義的典型實例，將單片機(jī)操作環(huán)境、單片機(jī)并行IO口應(yīng)用、單片機(jī)中斷系統(tǒng)應(yīng)用、單片機(jī)定時器計數(shù)器應(yīng)用、單片機(jī)串行通信應(yīng)用、A/D 和D/A 接口技術(shù)等主要內(nèi)容全部囊括，每個項目又由多個任務(wù)組成，包括相關(guān)理論知識學(xué)習(xí)、硬件結(jié)構(gòu)原理、軟件流程圖繪制、程序編寫、功能調(diào)試和擴(kuò)展，從而建立目標(biāo)導(dǎo)向教學(xué)框架。通過學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠?qū)⒅八鶎W(xué)理論和實踐知識融會貫通，對基于單片機(jī)的電子產(chǎn)品設(shè)計與制作有較全面的了解，對今后走上工作崗位有較大幫助。“單片機(jī)技術(shù)”具體教學(xué)項目和教學(xué)任務(wù)如表1 所示。

表1 “單片機(jī)技術(shù)”教學(xué)內(nèi)容

以“項目4 定時與中斷系統(tǒng)設(shè)計”中的“任務(wù)4-2 簡易數(shù)字鐘的設(shè)計”為例詳細(xì)講解目標(biāo)導(dǎo)向教學(xué)法在課程中的具體應(yīng)用。

3.2 制訂教學(xué)目標(biāo)

根據(jù)課程教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合目標(biāo)導(dǎo)向教學(xué)方法，將“簡易數(shù)字鐘的設(shè)計”任務(wù)教學(xué)目標(biāo)指定如下：

①知識目標(biāo)：熟悉單片機(jī)定時器的結(jié)構(gòu)；熟悉單片機(jī)定時器的工作方式；熟悉單片機(jī)定時器程序設(shè)計步驟。

②技能目標(biāo)：能夠根據(jù)功能要求，制訂簡易數(shù)字鐘的設(shè)計方案；能夠利用Proteus 仿真軟件進(jìn)行簡易數(shù)字鐘硬件電路的繪制；能夠利用Keil C51 軟件進(jìn)行簡易數(shù)字鐘的軟件程序編寫；能夠進(jìn)行簡易數(shù)字鐘硬件軟件功能聯(lián)調(diào)；能夠搭建簡易數(shù)字鐘實物并進(jìn)行功能調(diào)試。

③素養(yǎng)目標(biāo)：學(xué)會分析對比，將所學(xué)知識前后聯(lián)系，融會貫通；培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力；培養(yǎng)強(qiáng)烈的團(tuán)隊合作意識。

3.3 開展教學(xué)過程

3.3.1 課前

教師通過教學(xué)平臺下發(fā)預(yù)習(xí)任務(wù)，要求學(xué)生查找簡易數(shù)字鐘的相關(guān)資料，以小組為單位，準(zhǔn)備設(shè)計方案。

3.3.2 課中

教學(xué)導(dǎo)入。教師進(jìn)行簡易數(shù)字鐘實物演示，明確設(shè)計目標(biāo)。學(xué)生分組展示簡易數(shù)字鐘的設(shè)計方案，并進(jìn)行集體討論，教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出簡易數(shù)字鐘功能結(jié)構(gòu)如下：①通電開機(jī)，顯示器顯示00-00-00（時-分-秒），每隔1s，秒數(shù)字加1；②通過按鍵可調(diào)整時和分的值，進(jìn)行時間校準(zhǔn)；③擴(kuò)展功能：鬧鐘、指示燈、溫濕度顯示等。

比較多種設(shè)計方案，最終確定簡易數(shù)字鐘的基本設(shè)計方案，如：主控制器采用STC89C51；顯示器件采用8 位一體數(shù)碼管；調(diào)整按鍵采用3 個獨(dú)立式按鍵，分別實現(xiàn)選擇、加1、減1。教師課上完成基本方案實現(xiàn)的指導(dǎo)，其他擴(kuò)展功能可根據(jù)情況在課下完成。

教學(xué)實施：①學(xué)習(xí)電路結(jié)構(gòu)與工作原理。根據(jù)基本設(shè)計方案，利用Proteus 仿真軟件繪制功能仿真圖，教師引導(dǎo)學(xué)生理解電路結(jié)構(gòu)及工作原理。該電路的數(shù)碼管顯示和按鍵控制在前面的項目中已經(jīng)學(xué)習(xí)過，這個任務(wù)中電路部分屬于復(fù)習(xí)鞏固內(nèi)容，學(xué)生根據(jù)任務(wù)要求可以很快完成仿真電路圖設(shè)計。因此，本任務(wù)的重點和難點是定時器結(jié)構(gòu)及工作方式、軟件程序編寫和調(diào)試。

②學(xué)習(xí)定時器結(jié)構(gòu)及工作方式。結(jié)合微視頻，重點講解定時器工作方式，上課期間充分利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺進(jìn)行簽到、選人、搶答、投票、分組等教學(xué)活動，豐富教學(xué)手段和教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生在活動中學(xué)到知識，老師不再唱獨(dú)角戲。

③軟件程序編寫調(diào)試。學(xué)會了定時器的相關(guān)知識，還需要編寫相關(guān)程序。程序的編寫和調(diào)試是難點，學(xué)生往往感到無從下手。教師先要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會分析軟件工作流程，繪制程序流程圖，然后寫出對應(yīng)程序語句。簡易數(shù)字鐘的基本軟件程序主要包括主程序、顯示子程序、按鍵子程序、定時器中斷程序。

程序設(shè)計思路如下：程序開始，首先定義，主要定義按鍵、數(shù)碼管控制端口，顯示數(shù)組，時、分、秒變量；然后進(jìn)入主函數(shù)，主函數(shù)中先進(jìn)行定時器初始化；接著進(jìn)入主循環(huán)，在主循環(huán)里循環(huán)調(diào)用顯示函數(shù)和按鍵掃描函數(shù)。按鍵掃描函數(shù)完成時、分兩個變量的調(diào)整，顯示函數(shù)顯示時間信息，時、分、秒的值在定時器中斷函數(shù)中處理。

數(shù)碼管顯示程序在前面項目中已經(jīng)學(xué)習(xí)過，學(xué)生理解和應(yīng)用比較容易，只是要注意中間“-”的顯示方法，符號的顯示要跟數(shù)字的顯示分開，還要注意對應(yīng)符號的段碼推導(dǎo)方法。

按鍵程序在前面項目中也已經(jīng)學(xué)習(xí)過，判斷按鍵按下后，等待按鍵彈起，按鍵彈起后進(jìn)行相應(yīng)操作，這里要注意，按鍵按下沒有彈起的時候，數(shù)碼管是不顯示的，所以在按鍵的時候，數(shù)碼管會有閃爍的現(xiàn)象，教師先不要告訴學(xué)生發(fā)生此現(xiàn)象的原因和解決方法，而是讓學(xué)生觀察這一現(xiàn)象，然后分析原因，最后找到解決方法，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。當(dāng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，并通過自己的分析想到解決問題的辦法后，會大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)成就感和自信心。學(xué)生分析問題的時候，教師可以引導(dǎo)啟發(fā)其一步一步思考。

程序編寫調(diào)試過程中，注重培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊意識。以小組為單位進(jìn)行程序調(diào)試，每個小組成員都調(diào)試成功后才能統(tǒng)一進(jìn)行考核評價，從而促使小組成員間互幫互助，培養(yǎng)團(tuán)隊合作意識。而且這樣的分組訓(xùn)練，每個組中學(xué)得好的、快的同學(xué)可以在幫助其他同學(xué)的過程中加深對內(nèi)容的理解，解決問題的過程就是很好的學(xué)習(xí)過程，問題解決了，知識和技能也就掌握了。

④教學(xué)考核。教學(xué)考核不以項目最終完成情況來確定學(xué)生的課程成績，而是注重了過程考核[5]。為此，從項目開始到結(jié)束，教師應(yīng)制訂詳細(xì)的考核標(biāo)準(zhǔn)，對學(xué)生進(jìn)行全方位的考核，同時還加入團(tuán)隊合作、職業(yè)素養(yǎng)等方面的內(nèi)容，與原有的考核方式有著較大不同。比如：團(tuán)隊成員之間是否相互幫助，共同完成項目任務(wù)，沒有一人掉隊；所有資料是否都按要求保存整理；是否能按時打卡每項任務(wù)；是否能在基本功能基礎(chǔ)上有自己創(chuàng)新的想法并努力去實現(xiàn)。

借助網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，對考核項目進(jìn)行設(shè)定和權(quán)重分配，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺自動統(tǒng)計，學(xué)生可以隨時查看成績進(jìn)行查漏補(bǔ)缺。這樣可以及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)過程和教師教學(xué)過程中存在的問題，有利于形成教與學(xué)的閉環(huán)反饋，促進(jìn)教學(xué)效果的提升。

3.3.3 課后

教師通過網(wǎng)絡(luò)平臺布置作業(yè)，學(xué)生完成作業(yè)并提交，完成章節(jié)測驗，在討論區(qū)討論學(xué)習(xí)。教師向?qū)W生推送其他單片機(jī)相關(guān)的課程資源，供學(xué)生學(xué)習(xí)參考。同時將對單片機(jī)感興趣又學(xué)有余力的同學(xué)組織起來，組成創(chuàng)新團(tuán)隊，繼續(xù)深入學(xué)習(xí)單片機(jī)相關(guān)知識，為技能競賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽儲備人才，為企業(yè)培養(yǎng)更優(yōu)秀的技術(shù)人才。

4 結(jié)語

本文以“簡易數(shù)字鐘設(shè)計”為例，詳細(xì)介紹了目標(biāo)導(dǎo)向教學(xué)法在“單片機(jī)技術(shù)”課程中的實施過程。實施過程包括確定設(shè)計方案、硬件設(shè)計、軟件設(shè)計和功能調(diào)試及擴(kuò)展。每個項目、每個任務(wù)、每個環(huán)節(jié)都有明確目標(biāo)，通過這樣的學(xué)習(xí)，使得學(xué)生對使用單片機(jī)設(shè)計電子產(chǎn)品的過程有了較深入的了解，學(xué)生在學(xué)習(xí)知識、鍛煉技能的同時，還提高了團(tuán)隊協(xié)作等相關(guān)職業(yè)素養(yǎng)，對今后走上工作崗位有較大幫助。