高职单片机技术及应用课程理论教学信息化教学设计研究

唐殿奎

摘 要：单片机技术及应用是高职自动化专业一门重要的应用型专业拓展课程。单片机原理部分教学偏理论，高职学生对理论教学接受能力有限，学习效果不尽如人意。本文将采用思维导图进行教学设计，运用微课、交互动画等手段多维度教学实施，利用超星泛雅平台引导自主学习，进行学习进度和效果的跟踪评价。数据对比发现，学生的学习效果明显提高。

关键词：职业教育;单片机技术及应用;理论教学;信息化教学

一、目前高职理论教学存在的问题

目前，高职教育以“教师主导-学生主体”教学模式进行课堂或网上教学。教师主导教学活动，以自身知识和能力、情感和态度，立足高职学生的学习特征和行为特征，利用现有教学环境和资源，发挥学生主体地位，激发学生兴趣，培养良好学习习惯，引导学生树立正确的学习态度，实现立德树人和技能养成的双重任务。高职教育作为高等教育的一种类型，发展时间不长，存在很多问题，开展理论教学时不可忽视。

高职学生作为教学活动的中心和主体，学习特征上一般具有以下特点。

一是缺乏学习动力，普遍厌学。高职大部分生源部分来自中专，部分来自春季高考、夏季高考。学科成绩普遍偏低，多数基于成绩因素选择高职院校，对于如何度过高职学习的三年时光较迷茫，对毕业后从事何种工作的考虑更为欠缺。学生普遍对学习没有兴趣，甚至部分学生是迫于家长的压力才来到学校报道，存在厌学、弃学思想。高职学生学习动力不足，厌学情绪较为严重。

二是多数学生未建立良好学习习惯，学习方法欠缺。多数学生没有建立主动课前预习的学习习惯，不会充分利用MOOC、博客等网络资源自主学习，常常漠视教师课前预习以及开展课前预习自我检测的任务要求。对如何快速、有效掌握系统专业知识和技能，没有总结行之有效的学习方法，缺乏对“适度理论+充分技能”教学方式的充分了解，理论知识学习不扎实，导致技能学习不够深入，无法应对不同情景技能的要求。

三是自我效能感低，自信心不足。依据班杜拉的自我效能感理论，高职学生对学习普遍缺乏信心，没有建立良好的自我效能感，特征表现为面对新知识和新技能学习，往往带有抵触情绪和畏难心理，对完成预定学习任务没有信心，对知识和技能的刺激无反应，对完成知识和技能的掌握没有预期，不能集中情绪和注意力在学习过程。

教师是教学活动的“导演”，主导师生之间教学活动。高职教师在理论教学存在部分问题。

一是部分高职教师理论教学观念陈旧。理论教学观念仍然停留在传统教学模式，课堂教学往往成为教师“演员”性质的单方教学活动，学生被动接受知识传授。学生的学习过程和知识接受度被忽视，学生接受能力不同，导致知识层次性和连贯性被打破，教学任务的达成度大打折扣。

二是多数高职教师信息化教学能力有待提高。信息化教学是教学结构改革的必然趋势之一。有效利用信息化教学媒介和手段变革传统课堂理论教学，构建教师主导、学生主体的新型教学模式，应该是高职教师在信息化教学能力上追求的目标。目前，历史变革、年龄层次、知识结构、信息化技术快速发展等原因导致高职教师信息化教学能力不高，部分教师对信息化教学的观念还停留在PPT制作和多媒体教学的认识上，有效整合信息化教学手段实现教学目标的能力还有待加强。

三是“双师型”教师的实践能力有所欠缺。打造“双师型”教师队伍是《国家职业教育改革实施方案》的重要内容，是实现产教融合、校企“双元”育人的重要保证。“双师型”高职教师既要具备扎实的理论基础，也要具备较高的实践水平。目前，双师型教师实践能力存在的问题有：部分教师教学偏重基础理论与企业实际需求脱节，教师教学不能与企业实际需要对接;教师缺乏参与企业实际生产过程的经验，实践性教学多数为“纸上谈兵”;教学内容亘古不变，已经与当前技术发展出现较大差距，导致教师指导实践的效果大大折扣。

二、信息化教学在理论教学中存在的问题

以翻转课堂和慕课为代表的信息化教学已经深刻影响高职教育，成为高职教育的主流。教育部公布《教育部关于职业院校专业人才培养方案制订与实施工作的指导意见》，明确深化教师、教材、教法改革。以信息化为主要手段的教学改革已经成为“三教改革”的关键。目前，信息化教学研究多数关注教师教学能力、教学模式、教学设计、教学过程评价等方面，针对理论教学信息化教学研究并不多[1]。传统观念认为，理论教学采用信息化的教学就是采用多媒体教学，利用视频、音频、PPT等手段达到教学目标。这种对信息化教学的认识只停留在实现手段的认知上，没有从推动教学模式转变、彻底改变学习者学习和教学者教学的角度深入分析，教学效果并不理想。如何从学习者的认知规律出发，借助信息化的辅助手段，实现学习效率和学习质量的大幅提升才是信息化理论教学应该主要解决的问题。

三、信息化手段在单片机理论教学的应用

本文以单片机课程理论教学为应用背景，运用思维导图、交互动画、微课及超星泛雅平台，探索建立理论教学的“学+做”模式。教学内容选取8051单片机中断源有關的特殊功能寄存器。运用思维导图，设计教学环节、明确教学思路，指导教学组织;在解答重难点部分，使用微课、交互动画、课堂互动等手段重点突破，实现课堂实践和理论学习协同融合推进;运用超星泛雅平台提供教学资源，引导自主学习，建立学习进度和效果的跟踪评价机制，提供多维度生生之间、师生之间的互动，打造立体教学体系。

（一）思维导图在教学设计中的应用

思维导图可以插入图片、超链接、注释实现教学资源的极大丰富，组织教学环节，明确课前、课中、课后阶段学习任务、学习目标、学习难重点。提示学习环节、学习内容和学习要求，让学生心中有数，更好构建、内化以章节内容为核心的知识架构。明确不同教学阶段组织教学的方式、实现途径，提示教学环节把控的关键点、实现的方法以及标注在教学组织中起到的作用。可以设置提示性问题，便于理清教学思路，以便更好引导学生掌握教学结构和层次，实现授课内容由简单到复杂的合理过渡。思维导图能够完整展现教学设计的整个过程，随意添加、删减每个教学设计细节，有效把控教学过程，优化教学设计。

本节课设计分为课前阶段、课中阶段、课后阶段。课前阶段，学生根据学习目标、学习任务、学习资源和课前检测，在提问、讨论区互动交流自主学习中的疑问;课中阶段，依据学生课前检测和课中问题的回答明确授课难重点，设置实操动手环节，加深学生对理论内容的理解，开展课堂练习深化应用，提升学生的应用水平;课后阶段，设置应知应会和能力拓展延伸两种水平任务，使不同学习层次水平学生的学习要求都得到满足。单片机理论教学部分，即8051单片机中断源有关的特殊功能寄存器的教学设计如图1所示，其中课前阶段教学设计、课中阶段教学设计、课后阶段教学设计如图2、图3、图4所示。

图1 8051单片机中断源有关的特殊功能寄存器教学设计

图2 课前阶段教学设计

图3 课中阶段教学设计

课中阶段，教师在导入部分引导学生回顾中断系统的结构，明确目前学习内容在中断系统的位置，建立当前知识和以往知识的联系，理清知识整体架构，为知识的内化和运用作铺垫。

图4 课后阶段教学设计

（二）交互动画、微课在教学实施中的应用

依据布鲁纳的认知结构教学理念，在教学实施的课前自主学习阶段，以微课方式将理论教学碎片化，在保持各知识点连贯的基础上实现知识点学习的独立进行，以达到“小步学习、大步前进”的进阶学习效果[2]。笔者根据教学内容制作了单片机中断部分的微课学习进阶列表（见表1）。微课学习进阶列表展示微课视频进阶学习的层次，随着学习的深入，学生逐渐从初步认识过渡到应用层次，为交互操作演练做好铺垫。

依托超星泛雅平台，在微课进阶学习之后，设置问题提问、讨论区，及时进行互动，解答学生疑惑，尽量在课前将学生理解不了的部分解决掉。课中阶段，按照小组重置法等方法组织师生互动，在超星泛雅平台运用交互动画让学生自己动手点一点，试一试，亲身体验单片机中断源生成中断请求的过程，解答心中疑惑，加深学生对理论知识的理解。交互动画将晦涩难懂的理论知识转变为可视化、可手动操作的直观对象，可让学生简单、直观、迅速理解中断系统的工作过程，破解了理论教学的瓶颈问题。根据生成中断请求过程制作过程演示动画如图5所示，图中展示了8051单片机中断源有关的特殊功能寄存器的工作过程，即生成中断请求过程。

（三）超星泛雅平台在引导自主学习、进行学习进度和效果跟踪评价上的应用

通过超星泛雅平台发布任务导学单，明确自主学习目标和截止时间，安排课前自测检验、课后作业检测，通过课前和课后参与度、任务完成效果、单题成绩等指标跟踪和分析教学效果，设置教学效果调查问卷，及时收集学生对教学方法和策略的反馈，不断调整教学方式和教学手段，实现教学相长、师生相互促进[3]。基于超星泛雅平台的教学设计图如图6所示，图中展示了中断系统部分各个教学环节的设计，设计包含概念认识、任务导学、知识教学、检测、互动、反馈等部分。

课前阶段，根据教育部电气自动化专业教学标准，明确章节学习目标，发布任务导学单，告知学生学习的内容和步骤、完成的学习目标、学习的途径和方式。以文本、课件、视频、动画等方式整合教学资源，确定自主学习内容，打造立体知识框架，建立“易学”“好学”的知识体系。设置课前检测环节，形成学习效果的自我反馈，让学生明确自身学习所处层次，教师总结学生课前自主学习效果（第一次教学生成性评价），为讨论区的释疑和课堂讲授找准“靶向”。问题提问、讨论区设置讨论主題，给生生之间、师生之间创造自由的虚拟交流空间，实现自主学习阶段的答疑释惑，实现教师对学生的启迪和引领和学生之间的互相启发、相互促进，优化自主学习效果。课后阶段，设置课后作业、课后拓展两部分。课后作业围绕教学难点、重点，通过视频纪律实操练习、平台上传程序模拟实现等手段检验学习效果（第二次教学生成性评价），力争达到“学透重点、突破难点、掌握技能”的教学目的。课后拓展目的在于拓展学生知识层次和应用水平，通过更高水平、更高难度的应用实现学生技能水平的提升和拓展。教学效果调查问卷设置在学习难度较大的章节后，有两个目的：一是引导学生在章节内容学习完后进行自我反思，提升元认知能力;二是收集学生真实的评价和建议，为教学策略后期的调整和提高提供依据。

四、教学效果

超星泛雅平台有强大的数据统计功能，可以统计发布任务点数、章节学习次数、章节测验、讨论、成绩管理等数据，实时查看学生完成作业完成情况及完成效果。通过人工统计与超星泛雅平台数据对比发现（见表2），采用信息化教学设计方法的教学班级与采用传统课堂教学模式的平行班级相比，学生的学习参与度（每人学习课程章节次数）、学业成绩（综合成绩60至80分以上人数占比）作业完成数等指标提高明显。

参考文献：

[1]高丽洁.高职院校教师信息化素养提升路径研究[J].辽宁高职学报，2020（5）：75-79.

[2]卓丽娜，史玉丁.微课在高职"中国旅游地理"教学中的应用研究[J].职业教育研究，2020（3）：68-73.

[3]高忠虎，史忠铁，吴云，等.新冠疫情防控期基于腾讯课堂和超星泛雅平台的高校线上教学实践与探索[J].中国多媒体与网络教学学报（上旬刊），2020（6）：12-13.