基于混合式教学模式的高职单片机课程教学设计实践与研究

苏州健雄职业技术学院电气工程学院 浦灵敏

传统的项目化教学忽视了学生的个性化培养和多样性需求，针对此问题，利用线上资源与线下教学相结合的教学模式，以项目“节日彩灯的设计”为例，从教学设计、教学实施、教学效果三个方面探究了如何开展单片机课程混合式教学设计，实践证明，新的教学模式有助于提高学生的实践能力和创新能力。

单片机课程；混合式教学；教学设计

基于混合式教学模式的高职单片机课程教学设计实践与研究

苏州健雄职业技术学院电气工程学院 浦灵敏

单片机课程是健雄职业技术学院为电子信息类大二学生开设的，学生在前期学习了程序设计、电子线路分析的基础上学习本门课程，为后续专业课程的开展打下基础。本门课程遵循先易后难、先简后繁、循序渐进的教学规律，遴选设计了节日彩灯、交通灯、球赛记分牌、智能窗户4个项目为载体实施项目化教学，传统的项目化教学忽视了学生的个性化培养和多样性需求，已经不能适应本门课程的教学要求。随着信息化教学的提出，MOOC、SPOC、微课、翻转课堂、云课堂等许多新型教学模式应运而生，教学方式上，线上教学与线下传统面对面互动教学相结合；技术手段上，传统教学与音频、视频、动画等多种信息技术相结合；教学环境上，现实课堂与虚拟课堂的相互联结、互为延伸、互动互补、融为一体；教学评价上，考试测评与过程评价、结果评价等多种互动评价相结合。本文将以课程的第一个项目“节日彩灯的设计”为例构建单片机的混合式教学设计。

1 教学设计

依据单片机课程标准、学习者特征分析、现代教育技术及建构主义学习理论以及相关国家标准等进行设计。

1.1 教学设计思路

本课程的教学特点是抽象，执行过程较难理解，电信号无法直接观测。

传统教学方式单一、固定，程序设计思路无法体现，课前、课后师生交流较少，考核方式传统单一，最终造成学生对该门课程学习兴趣不高、学习积极性差。利用信息化教学手段：视频、动画、微课等多种信息技术综合运用，仿真学习软件展现程序设计思路，教学资源学习平台实现自主学习，多元化评价更具针对性。采用理实一体化教学模式建立了创设情境、教师引导、主动探究、协作互动、轨迹追溯、多元化评价反馈等多维度学习环境。

1.2 教学目标及重难点

在充分研究课程标准的基础上，从知识、技能及素质三方面确定了本项目的教学目标。

知识目标：掌握节日彩灯设计的硬件连接；掌握节日彩灯的软件设计；掌握用仿真软件和单片机开发板验证电路功能的方法。

技能目标：会分析节日彩灯控制设计的硬件电路；会编译节日彩灯控制电路的程序；能使用仿真软件和单片机开发板验证电路功能。

素质目标：通过编程演练，使学生具备抽象的逻辑思维能力；通过分组学习，使学生具有沟通能力和团队精神；培养自主学习、勇于探究的能力。

依据教学内容确定教学重点是编写节日彩灯程序及延时程序、节日彩灯设计硬件构成及控制原理；教学难点是理解节日彩灯循环过程、实现节日彩灯控制的硬件连接。

2 教学组织实施

采用信息化教学，将传统课堂演化为课前预习、课上学做、课后强化3个阶段，每个阶段包含以下几方面。

2.1 课前预习

学生课前可通过QQ或微信接受任务，通过扫描二维码登录课程教学资源学习平台，观看课件、视频、动画创设情境，通过预设问题启发学生分解任务，引导学生完成课前预习。

预设问题：

（1）本节课要讲解的内容是什么？

（2）视频中是用什么来实现彩灯效果的？

（3）用单片机实现此效果的控制需要用到什么电路？

（4）单片机控制此效果的程序设计需要哪些方面的知识？

利用微课诠释节日彩灯的控制原理，让学生提前通过认识开发板上节日彩灯的硬件电路了解单片机控制LED的过程。学生通过学习平台复习前期知识，采用微课、动画及视频等方式预习新知识。

2.2 课上学做

遵循学生认知规律，将本项目8学时分为情境导入、任务分析、任务实施、任务评价、学习总结5大教学环节，不同的教学环节采用不同的教学资源和教学方法。

首先导入学习情境，学生结合我院自制单片机开发板和视频、动画理解节日彩灯的工作环境和设计要求，从而进行有目的的学习，突破了时间和空间的限制。

任务分析是任务实施的前提，学生接到任务后，与老师共同分析任务实施的思路和步骤。基于我院学生认知特点，将任务由简单到复杂，分成3大任务：点亮一盏灯、流水灯的设计、节日彩灯的设计，每个任务解决相应的教学重点和难点，关注学生职业素养和综合能力的培养。

根据任务1的教学重点，采用仿真软件搭建硬件电路，帮助学生形象地理解硬件电路的构成，方便学生在多孔板上实现实际电路的设计和搭建，进一步加深对节日彩灯电路工作原理的理解。

针对教学难点发光二极管的控制，利用动画方式帮助学生理解发光二极管亮灭实现的原理。在充分理解发光二极管亮灭原理的基础上，形成编程思路，在单片机开发环境下编写程序。程序编译通过后，下载到仿真软件中实现电路功能，通过观察仿真软件中电信号的运行颜色来理解程序运行过程。

为了解决任务2的教学重点和难点，针对循环过程的抽象性，将流程图和程序代码相结合，完整呈现编程思路，学生可通过单击流程图中的循环模块，直观地理解彩灯循环程序的编写过程，从而攻破此处的教学难点。

程序完成后，学生要把程序加载到开发板上，测试程序运行结果，观看效果，加深对实际应用的理解。

任务3为自主创新实践任务，在之前4学时知识的基础上，要求学生在多孔板上设计和搭建电路，通过设计程序完成彩灯的应用，提升学生自主学习和创新能力。任务完成后，学生需将设计过程和实操方案上传至空中课堂，方便任务的评测和后期知识的巩固。

任务实施后，及时对任务实施效果进行评价和反馈。任务评价来自三方面：成果汇报展示、小组成员互评、小组在线测试。

成果汇报展示中学生以小组为单位，组长为代表，汇报设计思路，同时可展示设计成果。通过互评表完成小组成员间的评价。小组在线测试要求小组成员协同答题，通过极域电子教室中的柱形图方式给出评价结果。

学习结束后，学生通过仿真软件、单片机开发板及空中课堂教学资源平台中的动画、视频、课件等模块及时对所学知识进行总结，有效内化知识，加深对实际产品的认识。

2.3 课后强化

学生在课后，通过登录个人学习平台，点击课件、题库、教学视频、学习网站、参考图书等模块强化所学知识，通过回放微课堂加深对重点、难点内容的理解，课下学生可随时登录QQ、微信等互动平台与老师进行多种形式的互动。

3 教学效果反馈

信息化教学一步步引导学生完成任务，在激发学生兴趣、促进自主学习、培养学生能力、提高教学效果等方面起到了很大的推进作用，学生的职业素养和综合能力都得到了稳步提升。

本项目教学有以下几个教学特点：

（1）突破传统课堂，创新教学过程

课前有预习，课中有实施，课后有强化；

（2）整合信息化教学资源，促进学生自主学习

仿真软件、动画、视频等多种信息化手段，促使教学多样化，贯穿课内外教学全过程，促进学生自主学习。

（3）多元化评价

通过信息化技术有针对性解决教学重难点，多元化评价方式使评价结果公平、客观。

4 总结

传统项目化教学模式忽视了学生的个性化培养和多样化需求，无法满足当今人才培养需求。在此背景下，如何优化整合线上线下资源、课内课外学习资源，提炼网络教学与课堂教学的优势，将信息技术融合到课程教学中是当今高职教育探索的课题。本文以单片机课程中“节日彩灯的设计”项目为例，从教学设计、教学实施、教学效果三方面提出了开展单片机课程混合式教学，有助于提升学生的个性化及创新能力的培养。

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浦灵敏，男，1982年出生，江苏太仓人，硕士，讲师，物联网应用技术专业带头人，江苏省“青蓝工程”优秀青年骨干教师，研究方向：无线通信及物联网应用技术。

2014江苏省青蓝工程资助（201403）；2017苏州健雄职业技术学院院级教改课题（JG201714）；2017江苏省高校哲学社会科学基金项目（2017SJB1468）。