互联网+背景下高职单片机课程建设的思考

2019-03-14 12:42:40 电脑知识与技术2019年1期

陈新芬

摘要:移动互联网技术的快速发展,使得高职课程的教育形式发生了改变和更新。在线学习、网络学习成为新的学习方式。该文从单片机课程资源建设的角度出发,讲解了如何建设该课程的网络资源,来更好地适应新形势下的发展要求。

关键词:单片机;课程;网络;资源;建设

中图分类号:TP3      文献标识码:A      文章编号:1009-3044(2019)01-0126-03

1 研究背景

在信息技术高速发展,“互联网+”的环境下,高职院校课程网络资源的建设与开发成为教育改革的一项新任务。它要求教育工作者必须树立先进的教学理念,掌握先进的信息技术和计算机技术,改变传统的教育教学组织形式。学习者的学习方式不再局限于传统的课堂式教学,因此高职院校可构建网络教学平台,进行网络课程资源的建设。高职院校是否拥有一批受学生欢迎的高水平课程资源库,已成为衡量院校教学水平的一项评价标准。

新形势下,我院于2018年6月份启动了建设100门课程资源库的项目,基于超星泛雅网络平台,建设课程资源库。在此背景下,笔者就单片机课程教学资源建设进行了一些简单的探索。

2 建设意义

软环境资源建设也即课程资源库建设,其目的就是改变以往教师课堂讲授,学生被动听课的教学模式,把配套课程学习的一系列资源放置到课程网络教育资源平台上。目前我院重点鼓励教师使用的课程教学平台是蓝墨云班课和超星泛雅学习通平台。教师将课程相关资源上传到课程资源平台上,让学生在具体课堂之前就能接触课程相关信息,以翻转课堂的教学模式,让学生的学习变得积极主动,激发学生的主动性和自学能力。学生有机会进行课前自习,观看有关微课视频教学中讲解的重要知识点,尝试仿真类,学习板,开发板上相关项目任务的完成。经过课程资源库的建设,可以改善目前单片机教学实验案例不足,缺乏产业应用案例的现象,可以通过资源库的建设形成大量工程应用项目案例、程序例程、仿真运用等。另一方面,单片机应用开发的课程教学本身的学时有限,资源库建设应着眼于解决学生课后学习和碎片化空余时间学习的需求。

3 建设内容

3.1 课程简介

此项目录下包含课程简介,课程标准,负责人简介,课程教学团队,实训设备简介。课程简介中,重点对各类型单片机进行简介,对单片机的广大应用领域进行介绍,充分激发同学对该课程实用价值的认识,调动同学们的学习积极性。课程教学团队建设也是要重点考虑的一个方面,课程团队由校内专业课老师、企业工程师组成。专业课教师主要负责课堂教学行为,企业工程师在课程集中实践环节发挥实践指导作用。教学团队成员具有程序设计与开发能力,能够完成以单片机为核心的小型电子产品的设计、制作、调试、开发能力。

3.2 教学资料

3.2.1 教学大纲

教学大纲中要明确规定课程的教学目标和任务,对项目案例式教学中,各项目的设置,学时分配进行明确规定。学生理论环节必须掌握的知识点,以及实践环节应掌握的重要技能点进行明确规定。教学大纲还需要对课程的实践环节,学生最少需要完成的实验项目要有一个量化标准。针对项目案例教学中,部分重要案例的教学,要有关于教学手段和教学方法的指导性意见。教学资料的建设中,教学大纲的制定和审核要严格经过各项规定程序,保证大纲的科学性及合理性。

3.2.2 教材建设

结合我院生源实际情况,单片机课程开设的对象有普高生源的高职生,也有中职注册,中职转段,普高注册的生源,生源水平高低不一,基础不同,接受能力存在差异。课程资源建设初期,确定建设以8位的STC89C52为内核的单片机课程资源库。

重新组织编写51单片机教材,编写项目案例式教材,项目案例内容设置结合工程应用案例,结合行业应用动态。教材建设成为资源库建设的一项常态化工程,与时俱进,动态化建设课程教材,不斷有后期的改进、更新版,而非一版终版。

3.2.3 项目库建设

单片机原理及应用课程的教学,宜采用工作过程系统化课程开发方案。工作过程系统化课程开发强调以开发应用项目案例为突破口,结合教学任务组织教学内容,项目案例相对独立,又有层层递进的关系。项目案例的设置与时俱进,体现技术 “前卫”,比如增加 FLASH 存储器、I2C、USB1- Wire、串行A / D、D/A 转换器等内容。每个学习项目下分情况设置若干工作子任务,将知识点和技能点分散到工作任务中去学习和掌握。

以十字路口带倒计时显示交通灯项目为例,在此项目下,分成两个子任务来完成:1、单片机I/0口输出驱动LED交通灯 2、单片机I/0口输出驱动数码管倒计时显示。对该项目的教学,针对数码管子任务具体设计四个环节:任务要求,任务实施,基础知识,任务总结与拓展。

1)任务要求:将十字路口交通灯倒计时显示的七段LED数码管具体完成什么数码的显示,给学生交代清楚。掌握带倒计时十字路口交通灯Proteus硬件仿真电路设计与绘制,编写相应软件程序,实现十字路口对应红,绿,黄灯倒计时时间显示。仿真运行子任务,实现相关功能。最后与子任务1相关联,实现整个项目的正常运行。

2)任务实施:教师将子任务的软件系统设计,硬件电路的设计与构建进行逐步讲解,以课程讲稿的形式呈现给学生,具体需要交代清楚采用什么型号的LED数码管,数码管驱动电路的设计又是如何,硬件电路中,数码管准备用单片机的哪些口线来驱动。软件设计流程给出详细讲解,给出基于C语言的具体软件程序设计。对课程中的所有项目内容,均实现Proteus仿真。对部分项目,还要配以必要的开发板、实验板等的实物调试运行展示。这部分演示的内容,中间的过程性的操作环节,关键技术部分要录制成微课讲解操作视频,写成PPT、教学课件、Flash 课件等。

3)基础知识:定时/计数器基本知识;中断系统知识;数码管结构及动态显示原理。这部分基础知识以文字说明的形式放在任务书的此栏目下。

4)任务总结与拓展:对子任务的相关技能点进行总结,需要学生掌握定时/计数器工作方式设置方法;掌握中断系统设置方法;七段LED数码管驱动电路接口设计,会编写定时器中断控制程序,会编写数码管动态显示子程序;会用Keil软件对源程序进行编译调试及与Proteus硬件电路中各类元器件查找,布局布线,硬件电路设计与绘制,软硬件联调,实现电路仿真。预期效果:完成带倒计时显示十字路口交通灯的设计、制作、调试,实现目标功能。

项目库中对该项目的描述,文字和图片资料部分以任务书的形式呈现,上传到课程教学资源平台下对应项目栏下,学生可以登录课程资源平台,进行资料的查看。关键的操作类技术部分要录制成微课讲解操作视频, PPT、教学课件、Flash 文件等一类的配套该知识技能点分析类的资料,以此任务书下链接的形式给出。

3.2.4 演示文稿

将教材中对应项目的相关知识点,进行配套教学课件的制作与开发,上传到课程教育资源平台,方便教师在课堂讲授以及学生网络自学时查看。课件的制作要求标题醒目,查找方便,同时围绕教材项目重要知识点精心制作,保证页面美观,清晰,突出重点,言简意赅。切记配套教材课件成为教材的复制版,大篇幅复制教材上的语言文字,没有做任何提炼。教学课件的开发与制作,课程组全体教师要群策群力,为教学课件内容的组织形式提供有价值的意见。在教学课件的开发中,肯定会包含演示操作类的动画链接,所以还需要配套制作好对应的flash动画文件,CAI 课件,或其他的演示文件等。

3.2.5 仿真案例库

对应教材中的所有项目案例,能做成仿真的,都要将仿真的硬件电路设计,以及对应软件的工程文件放在课程资源平台的这个条目下,方便同学下载这部分资源,进行案例的仿真运行,实时观察运行结果,加深对理论知识点的理解和运用。由于单片机技术发展较快,教师应积极开发新的工作任务、更新教学内容,增加新的项目应用案例,从而调动学生学习的积极性并满足企业对单片机人才的要求。案例库的建设与维护要跟教材一样,成为课程组教师的一项常态化工程。保证案例库中的工程应用体现工程应用性。

3.2.6 软件资源

在课程教育资源平台的此项目录下,需要给出的软件有:单片机硬件电路仿真用Proteus软件包,程序语言开发用Keil软件包,单片机开发板配套USB转串口驱动软件,开发板程序烧录软件,以及多类型单片机芯片烧录软件等等。课程教学中,针对部分项目案例所需要的软件,比如串口调试软件,通讯电平转换驱动等,也一并在这里给出,方便同学下载及使用。教师将部分重要软件的安装及使用,以视频操作讲解的形式,同时在这个目录下一并给出。

3.2.7 实验实训指导

按照教学大纲要求,课程资源平台中要有课程组编写的规定内容的实验实训指导书,将教学大纲中规定的实验项目,在指导书中详细列出。指导书包含的内容可以有:实验名称,实验目的,实验设备,内容及步骤,结果与分析等。

针对课程集中实践环节,还需要配套课程设计指导书,课程设计指导书可以引导学生购买形式各异的单片机开发设计类DIY套件或散件,指导学生进行单片机系统综合设计与开发。

3.3 课程视频

将教材中各项目案例中的基础知识点碎片化,以知识点为主线,制作微课视频。教师根据学生学习特点书写教案,设计教学方法,在微课视频教学中设计思考环节和相关练习,激发学生的学习积极性。微课制作中同时根据重、难点知识设计制作演示文稿,进行教学实施。微课制作可以采取课堂录像记录与课后屏幕录像记录互相补充的形式来实施与拍摄,并适当进行视频后期编辑等。配合现在的智能手机,学生无论是在课前预习还是课后复习,可以随时针对某个具体内容进行针对性地学习。微课视频的整套教学资源可以应用于实践创新、学科竞赛等环节,很好地为学生创造了有针对性地自主学习的环境。

除了本校教师录制的微课视频,还需要给出相关的拓展资源链接,给出一些较好的单片机课程教学视频的连接,丰富同学的视听教程资源,进一步拓展学生的视野,让学生对知识点的理解和掌握更加得心应手。

3.4 试题库

授课老师在准备教学文件,项目案例时,把试题库建设也纳入课程资源建设中来,同步更新并完善题库。试题库的出题范围同时涵盖教学大纲、演示讲稿,微课视频教学中相关知识内容。理论考试组建题库时,教师可以结合课程授课经验,从学生的角度提出和构建试题库。理论试题库还要有配套题库的答案或操作讲解,考试样卷及答案,电子设计工程师考试样题及考核要求,电子设计与调试大赛样题及考核要求等,将行业考核标准及学科竞赛相关的信息引入进来,进一步拓宽学生视野。

3.5 学习交流

在此目录下,可以上传一些与课程相关的学习网站的链接地址或者是给出一些论坛的地址连接,比如电子技术论坛,单片机论坛,周立功单片机、单片机之家等知名网站链接。教师将单片机设计开发交流QQ群介绍给学生,让学生能有机会了解企业一线的工程师们的关注点,QQ群可以进行在线答疑,帮助同学更好掌握和理解,激发学习兴趣。鼓励在校同学组建自己的學习论坛,在这里同学只要有一部智能手机,就能在网上沟通和交流,互相解答疑惑。在此目录下,还可以上传一部分往届的同学做的课程设计,实训作品,毕业设计作品图片和介绍等等。

3.6 测试与评价

对课程的测试和评价分为理论和实操,将知识点的领悟和掌握与实际操作类过程性考核有机结合起来。目前我院试题库中的考试内容,考试形式为闭卷理论考试。考虑到我院学生基础不同,个体差异较大,部分同学的理工类基础实在薄弱,教师可以在学生考前给予适当复习。复习中坚持不给原题,可以讲解类似的题型和修改题目参数,这样可以防止部分靠死记硬背的同学成绩过高,同时也不会让总体成绩过低。理论考试主要考查学生对单片机基础知识的掌握程度,考试得出的成绩,只能作为对学生考核的一个方面,可以考虑占综合考评的40%-60%。单片机课程的性质决定了课程的考核需要考察学生的综合设计调试开发能力,所以允许同学自由组合,成立3人一组的学习小组。每组学生要想得到另外剩余的实践操作类的考核分数,可以自主定题,完成一个具体的项目的制作与调试:一人专门负责硬件电路的元器件选型与焊接制作,一人负责单片机软件程序的编程调试与开发,另外一人负责项目对应技术文件的编写与汇报。这样的考核形式,与单片机设计开发省赛、国赛的比赛形式相一致,为学生技能竞赛的选拔起到预选作用。

4 结束语

课程建设是一个持续,不断进步更新的过程,课程建设也是一个与时俱进、逐步发展、逐步完善的动态的过程,不可能一蹴而就,单片机原理及应用作为一门专业核心课程,教学团队对该课程的建设要持之以恒,不断总结教学经验,克服教学过程中缺点与不足,发扬教学过程中的优点与特色,才能使本课程的建设得到更好更快的发展。

参考文献:

[1] 吕燚,刘伟.微课与工程案例相结合的单片机课程教学改革研究[J].实验科学与技术,2017,15(5).

[2] 陈峰,李玲.基于泛雅网络学习平台的高职《单片机应用技术》网络课程建设[J].电脑知识与技术,2017,13(11).

[3] 宋跃,余炽业,胡胜,等.《单片机与接口技术》精品资源共享课的转型升级研究与实践[J].东莞理工学院学报,2014,21(5).

[4] 林如军.中职单片机课程微资源库研发实践与推进策略研究[J].教育现代化,2017(20).

[5] 陈志红,陈享成,冯笑.单片机应用技术在线开放课程建设与实施[J].郑州铁路职业技术学院学报,2018,30(1).