基于差异化教育理论的高职单片机课程个性化教学研究与实践

田拥军，黄国庆

（湖南理工职业技术学院，湖南 湘潭 411104）

单片机技术在当今信息时代被广泛应用，不仅被应用在智能仪器仪表、实时工控、通讯设备、导航系统等工业领域，而且也被广泛应用于家用电器、医疗检测等民用领域。因此，单片机课程被作为高校电子电气类专业核心课程开设。但单片机技术的学习却并不容易，不仅涉及软件编程，而且还包括单片机内部资源的学习与外围电路的设计，尤其是应用单片机设计较为复杂的控制系统时，更是涉及多方面的知识与技能。对于文理兼招的高职电子类专业的学生来说，学生的学习基础、学习兴趣和学习能力的差距较大，如在单片机教学时实施“一刀切”教学模式，必将导致“学困生吃不了，学优生吃不饱”的后果。

分析电子行业的职业岗位，不难发现不同的岗位对单片机技术的要求并不相同。高职电子类专业毕业生在电子企业从事的职业岗位一般有电子产品装配、测试、基层生产管理、品质管理、电子工艺设计、电子产品维修与电子产品（或系统）开发等。在这些岗位中，除了电子产品开发岗位对单片机技术的知识与技能要求比较全面外，其他岗位仅需要对单片机的软硬件知识、开发流程有所了解，具备应用单片机开发简易电子产品的能力就完全能满足非电子产品开发岗位对单片机技术的要求。

因此，高职电子类专业在教授单片机技术时不能“一刀切”，应根据学生差异化的特点与电子企业各类职业岗位对单片机技术要求的不同，实施“分层教学、差别评价”的差异化、个性化的教学方式。

一、差异化教学内涵

差异教学是指在班集体教学中立足学生差异，满足学生个别的需要，以促进学生在原有的基础上得到充分发展的教学。学生的学习基础、学习兴趣、学习风格、学习能力等方面具有差异这是客观存在的。因此，在差异化的课堂上，学生可以根据自己的能力选择学习方式和学习速度。不要求所有学生达到相同的教学目标，差异教学提倡的是协助每名学生最大可能地发挥其学习潜能，强调对学生已有能力的不断挑战以及促进学生能力的持续发展。差异教学不但要弥补学生在基本的可变差异上的不足，达到基本的发展目标，培养合格的学生，而且还要利用学生的特质来促进特殊发展需要［1］。

二、基于差异化教学理论的单片机课程个性化教学方案

（一）以工作任务为载体，实施理实一体化的教学方式

以工作任务为教学单元，精选12个典型的工作任务（如图1），将本课程中的技术知识与技能训练分解到各个任务中，学生通过完成工作任务实现掌握本任务中所包含的知识点与技能点，使学习过程成为一个不断开发、不断学习巩固、不断成功地完成任务的过程。任务驱动教学法注重培养学生的分析能力、协作能力、概括能力、动手能力等，同时也更容易训导学生的守时意识、责任意识、规范意识、节约意识等职业素养［2］。

图1 高职单片机课程教学内容分解

教学场地直接选择在单片机实训室或多媒体机房，应用单片机实训平台或自制的单片机开发板实施“教、学、做”合一的理实一体化教学。为提高学习效率，节约成本，采用硬件与软件仿真相结合的教学手段，即课堂上主要采用Proteus软件仿真以提高课堂的学习效率，课后完成软硬件调试以充实学生课余生活，培养学生学习兴趣。

（二）实施分层教学，促进各类学生进步

1.课堂分层教学方法。按照教学目标分层、教学内容分层、教学过程分层、作业分层和实训方案自选来组织教学与实训。

首先，实行分层的教学目标，不要求所有学生具备相同的知识与技能。根据电子信息行业非电子产品开发岗位对单片机技术的要求制定一个基本教学要求，以满足“学困生”学习需要，以利于他们从难度较小的技术学习开始，不断地强化、锻炼，直到完全掌握，树立自信心，增强学习兴趣。同时，又根据电子产品开发岗位的要求制定高层次的教学目标，为基础好的学生提供进一步学习的平台与空间，使基础好的学生进一步提升自己。

其次，通过教学内容分层、教学过程分层及作业分层来实现个性化教学。本课程所选择的12个典型工作任务中除了前3个任务外，其他任务都包含了基本任务、拓展任务、高级任务3个子任务，子任务由易到难成阶梯式（如图2）。其中基本任务为本教学单元最基本的要求，包括的知识点与技能点对应非电子产品开发岗位的要求，是全体学生必须掌握的最低标准，拓展任务是在基本任务的基础上进行加深与拓展，包含了更多的知识点与技能点，软件编程的难度也加大；高级任务则是在拓展任务的基础上进一步提升，要求基本达到企业开发产品的标准。例如，在任务5——电子钟设计教学单元中，基本任务为简易电子钟设计，此子任务不要求时间准确，也无按键调整，只要求完成时间递加、进位等基本要求，其涉及的知识点与技能点仅有数码管动态扫描显示、数组、软件延时等；拓展任务为精确计时电子钟设计，此子任务则在其本任务的基础上进行拓展，不仅要求走时准确，而且要求能调整时间。增加了定时器中断、外部中断、按键处理等知识点与技能点；高级任务为带闹铃电子钟设计，在拓展任务的基础上增加了闹铃与整点报时（还可拓展秒表功能）功能，编程的难度更大。

图2 子任务关系图

设定好阶梯层次的教学内容后，实现教学过程分层。首先，在教师的指导下让全体学生尝试完成基本任务，当基础好的学生完成基本任务后，教师可指导其尝试完成拓展任务，当某些兴趣高、能力强的学生完成拓展任务后，可让其尝试完成高级任务。

课堂教学结束后实施作业分层，将未完成的本级任务或下一级高层次的任务作为学生的作业。当然也鼓励学生在完成本级作业后，续继完成更高层次的任务，同时教师鼓励学生试做试题库中对应的课题。

2.个性化的实训教学方案。实训教学实施自选式实训项目。在保证基本技术能力要求的前提下，针对同一实践教学的目标和任务，根据实践环节的技术难度，分化出难易程度不同的层次要求，制订出难易不等的实践教学方案。学生根据自己的实践能力选择适合自己的实训方案。这样以使动手能力强、领悟能力高的学生可以更多、更深地发展自己，更有挑战性地提高自己，更有难度地锻炼自己。对于那些克服困难和动手能力较差的学生，他们可以选择难度较小的实训方案，以有利于他们能从难度较小项目开始，使他们能有学习的成效，树立自信心，增进实践学习兴趣，强化实践动手的意识和习惯，促进实践能力的提高，不断完善自己［3］。

（三）建设差异化的网络学习资源库，满足各种层次学生的学习需要

自主学习是学好单片机技术的关键，为了使各种层次的学生在学习过程中都能获得所需要的网络学习资源，必须建设差异化的学习资源库。学习资源库的内容不仅要丰富，而且要分层次：既要有从企业引进的较复杂的工程案例，还需要大量比较简单、适合初学者和基础差的学生学习的模拟案例；既要充实各类行业标准，也应设置简单易学的初级教程电子书；既要开设高手论坛，还应设置初学者交流天地。

教学资源库组成一般分为：案例库、试题库、电子书、软件资源库、专业网站库、优秀毕业设计与优秀作业库、学习论坛、同步学习资源库等。教师在建设学习资源库时，除了不断收集、分层整理已有资源外，还应注重同步学习资源库的建设。同步学习资源的内容包括有代表性的学生作业，课堂教学课件，对课堂学习内容的深度、广度进行扩展的知识，用屏幕录像工具录制的操作过程以及课堂练习的小案例等，同步学习资源库方便学生在学习过程中自主查找以前的知识点，复习遗忘的操作步骤，尤其有利于基础较差的学生在课后及时吸收与消化课堂内容［4］。

（四）开展基于单片机的科技创新竞赛，促进优等生的进一步发展

科技创新竞赛有利于提高学生的学习兴趣，激发学生的创新精神，培养学生的创新能力，培养学生探索新知识、新领域的自主学习能力。因此开展基于单片机科技创新竞赛更有利于兴趣高、能力强的学生进一步提升自己的能力，为毕业后从事电子产品开发工作打下坚实的基础。

三、差异化、个性化学业评价方案

（一）建立多维评价体系，重点考核学生职业能力与职业态度

实施动态与静态评价相结合、终结性评价与过程性评价相结合、水平性评价和表现性评价结合、自评与他评相结合的多维评价体系。学业成绩主要由“平时表现（30%）+实训（30%）+项目机试（40%）”三部分构成。平时表现除评价学生的课堂表现，课堂纪律、学习态度，任务作业外，还将学生的守时诚信、规范操作、团结协作、工作态度等职业素养纳入评价体系；实训主要考查学生实践活动表现和成果，主要包括职业操守规范、成果质量、实训报告等。成果质量从程序编制、电路设计、PCB板设计与制作、焊接质量、功能实现、改进创新等6个方面加以评价，采用自评、互评、教师评价相结合的评价方式。课题机试要求学生在指定时间内独立完成一个课题的设计任务，基于考核时间及成本的考虑，我们只要求利用Proteus软件完成课题的软件仿真。

（二）建设差异化的试题库，实施随机抽题考试制度

差异化的试题库建设思路为：以课题为元素，建设12-18套试卷，每套试卷有A、B、C三个难度不同、配分不同的课题。其中A课题最难，配分100分；B课题难度中等，配分85分，C课题比较容易，配分70分，试题库向学生公开。这种差异化的试题库适应各种层次的学生，使各种层次的学生都能根据自己的能力找到对应的学习目标。基础较差的学生通过选择难度较小课题进行考试准备，有利于增强自信心，提高学习兴趣，避免传统考试因要求过高而导致基础较差学生自暴自弃的现象。同时高难度的试题也有利于激发学优生的学习动力，为学优生挑战自我、勇攀高峰提供平台。

考试采用课题机试法，其具体的实施方法为：学生在安装有Keil uVision2开发软件与Proteus仿真软件的机房考试，按学号分配机位号。电脑随机从试题库中为学生抽取试卷，学生接到电子试卷后根据自身能力从A、B、C三个考试课题中选做其中之一。多选不多给分，但以最高分为准。

在考试过程中为防止学生作弊，还需注意以下几点：（1）断开网络，防止学生网络复制或网上下载资源；（2）考前格式化开放磁盘。

四、结 语

基于差异化理论的个性化教学方式满足了各种类型、各种层次的学生学习需要。我们通过在08级、09级单片机课程实施个性化教学改革，取得了良好的教学效果，不仅优等生较前几届学生学得更扎实，而且也激发基础较差的学生的学习兴趣，在教学班级形成了你争我赶的良好学风。本课题还具有较强的移植性，稍加改动就可移植于其他同类课程，对于生源质量日渐降低的高职学院的理工专业课程教学改革具有一定的参考价值。

［1］ 黄书生，左小娟.差异教学策略设计初探［J］.太原城市职业技术学院学报，2005，（6）：99-100.

［2］ 谷秀荣.任务驱动教学模式在高职单片机课程中的教学实践［J］.教育与职业，2011，（6）：99-101.

［3］ 金湘虹.探索高职实践教学方法——差异化教学管理与实施［J］.武汉职业技术学院学报，2006，5（6）：78-79.

［4］ 宁光芳，张世禄.信息技术教学中的差异教学探究［J］.现代教育技术，2006，16（5）：15-18.