基于信息化单片机技术应用课程教学设计

赵圆圆 唐绪伟 唐晨光

摘要：随着教育信息化的发展，传统的课堂教学模式在应用实践性的课程中存在极大的局限性。文章探索在信息化背景下单片机技术应用课程教学设计改革，以“炫彩流水灯的设计与制作”项目为例。采用项目任务驱动和理虚实一体化教学方法，借助多种信息化手段课前导预习、课上导学习、课后导拓展的方式，突出以学生为中心，实现教师“做中教”，学生“做中学”，将工作过程融入教学过程，激发学习兴趣。

关键词：单片机;信息化;教学设计

中图分类号：G712     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2019）31-0268-02

一、引言

单片机技术应用是高职学校应用电子技术专业的核心课程。这是一门实践性非常强的专业课程，传统的教学模式下学生都反映这门课程逻辑性太强，对于理论基础薄弱的高职学生学习难度大、缺乏学习主动性。随着信息技术的发展，教育信息化应用必然成为当今教学改革的大趋势。本文以“炫彩流水灯的设计与制作”项目为例进行教学设计展示，经教学效果验证，切实有效地提升了教学效果，提高了学生的学习主动性。

二、“炫彩流水灯的设计与制作”项目信息化教学设计

（一）教学分析

单片机技术应用是我院应用电子专业核心课程，本门课程的授课对象为应电高职专业二年级学生。高职院校的学生理论基础相对薄弱，对于实际操作比较感兴趣。在大二学习这门课之前，学生需要先学习数电、模电，掌握一定的电路知识，C语言程序设计掌握编程能力。“90后”的同学有想法、爱创新，网络、智能终端使用熟练，具备了C语言编程基础。学生平时接触移动终端较多，对于信息化手段的学习比较感兴趣。本门课主要培养学生单片机应用电路设计及程序设计能力，让学生形成电路设计和程序设计的思想。I/O口的输入输出驱动设计为单片机课程中的基础，本次课的重点是I/O口的控制方法和流水灯的控制原理。教学难点是流水灯效果切换软件设计。

（二）总体设计

通过任务驱动，借助微课、仿真软件、在线精品课程、教学实录等资源及信息化手段，主要采用任务驱动、理虚实一体化、小组协作等教学方法。课前导预习、课上导学习、课后导拓展的方式，将理论知识的讲解穿插到实际操作当中，学生通过直观的操作去理解原理，激发学生的学习兴趣，提高学生分析问题的能力。

（三）教学实施

依托课程教学平台、虚拟仿真软件和教学资源库等，把教学过程分为课前项目准备、课中项目实施和课后项目拓展三个阶段，如图1所示。

1.课前准备。根据项目内容涉及的知识点做成微课视频上传到学习通平台中对应的学习单元。学生登录课程平台选择学习单元，领取任务单，明确本次课程的教学重点难点;观看流水灯制作的微课视频，了解相关知识点，完成课前测试。教师根据测试成绩不仅可以了解学生对基础知识的掌握情况，还可以按照层次和个体差异进行分组，实现学生间优势互补，为课中项目学习做好准备。

2.课中学习。课中学习又分为四个环节，分别为任务导入、任务实施、实操训练、作品展示。（1）任务导入：教师向学生展示几张生活当中多个LED装饰图片，通过控制LED的亮灭形成一幅图案，以达到美观效果。同时播放高年级学生自主设计的作品视频，并引出本次课题。从而激发学生的学习兴趣和求知欲，明确本节课的教学目标和任务，教学的重点和难点。（2）任务实施：利用Protues绘制硬件电路图，教师通过填数字游戏分解本次课的重点。利用keil编写流水灯闪烁整体程序，通过极域电子网络分发给同学，让同学往程序中填数字0和1，使同学在趣味学习中理解I/O口的控制原理。接着教师和学生共同讨论，八盏灯通过一个I/O口怎么去控制。八盏灯刚好对应一个I/O口的八位，给这八位全部写0八盏灯就会同时点亮。彩灯效果的切换为本次课程的难点，采用动作分解、一个周期、无限循环这三个环节来进行软件设计，先将彩灯在一个周期中的流動特点找出来，一步一步进行软件设计，再最终写进大循环，来实现设计要求。（3）实操训练：要求每位同学打开仿真软件，进入虚拟仿真环境，自主设计硬件电路图，根据硬件电路进行软件设计。软件每设计一个模块通过虚拟平台及时反馈其控制效果，进行软硬件的联合调试。如有疑问可以随时观看微视频或小组讨论或查询论坛。教师巡回指导，实时记录典型操作设计。（4）成果展示：实操训练完毕，每位同学上传任务单，教师根据任务单完成情况和巡回检查情况进行综合点评和评分，选出最优秀作品。优秀作品代表上台进行效果展示并讲解其设计思路。

（四）课后拓展

为巩固学习成果提升综合素质，安排了课后拓展这一环节，本次课的拓展内容为产品成型，包括电路的板的制作和电路板的调试，通过多次软硬件调试要求学生最终做出成品，并将产品效果图上传至学习平台。由于学生层次水平的差异，教师在上课过程中进行了教学实录，对于基础较为薄弱的同学，可以在课后反复观看提高。课后对于学习上的困惑，学生可以登录相关论坛进行解答，也可以在交流空间进行交流讨论，或访问教师大学城空间，也可以通过相关的微信公众号找寻解决方法。

（五）多元化考核

教师根据课前、课中任务的完成情况、巡视检查情况、学生的自我评价、课后拓展完成情况、综合完成本次课程的总体评价。每个项目的完成情况按照比例算入最终的期末考核成绩。

三、总结

“炫彩流水灯设计与制作”项目通过多种信息化手段实现了课堂内外的无缝延伸。利用多媒体，微课、视频、仿真软件、实践操作，组织、引导学生探究学习流水灯的控制方式及制作，让学生既能掌握流水灯制作理论知识又能参与到实践操作中。经综合评价表明，大部分的同学都达到了教学任务的要求，本次课成功突破了教学重点难点，达成了教学目标。教师是整个教学过程实施的引导者，学生是教学过程的实施者，让学生真正地参与到项目设计制作当中。信息化技术的应用极大地改善了学生的学习方式，使学生真正地成为学习的主体，提升教学效果。

参考文献：

[1]张丽红.基于信息化的单片机课程教学改革实践[J].科教文汇（上旬刊），2018，（04）：61-62+70

[2]景鹏斌，薛媛丽.项目教学法在高职单片机课程中的应用[J].电子世界，2018，（16）：52+54

[3]何克抗.从“翻转课堂”的本质，看“翻转课堂”在我国的未来发展[J].电化教育研究，2014，（7）：5-16.

[4]蒋婧.信息化背景下单片机课程的教学设计研究[J].装备制造技术，2018，（01）：174-176.