模块化设计在中职单片机教学中的思考与实践

贺志盈

摘 要：本文作者从模块化设计的概念提出、设计思路和原则出发，通过自己的实际工作经验来分析模块化设计在中职单片机教材编写、教学设计、实验设备三个方面的种种好处，值得大家思考和借鉴。

关键词：模块化设计的思路与原则;教材编写;教学设计;实验设备

一、模块化设计思路的提出

模块化作为一种现代化的设计方法，这个概念最早起源于生产制造行业，对工业技术发展起着重要的作用。如今这个概念已经被各行各业来衍生应用。其实在我们教学的方方面面都不自觉地用到了模块化设计的思想。

二、模块化设计的思路与原则

所谓模块化设计，简单地说就是将产品的某些要素组合在一起，构成一个特定功能的子系统，将这个子系统作为通用性模块与其它产品或要素进行多种组合，构成新的系统，从而产生多种不同的功能、不同性能和不同系列的应用组合产品。就好比组装积木一样可以组合出很多中不同的积木搭建成品。因此这里的模块化设计就像这里的一块块积木设计。

模块化设计的原则是模块要有自己的逻辑主线，能够自成整体;模块应结构简单、性能稳定;模块间的联系尽可能简单，模块之间可以通过某种规律或逻辑能够搭建多系列的成品。

三、模块化设计在中职单片机教学中的思考与应用

基于以上的设计思路和原则，我觉得模块化设计是一种非常高效的设计思想，它不仅可以提升我们的教学工作效率而且可以提升我们的教学质量。结合个人工作实践体会我觉得模块化设计的好处可以从以下几个方面来体现：

1.模块化设计在教材编写中的思考与应用

之前的中职专业课教材大多是理论化系统化的教材，全是大篇幅的文字，理论深奥，完全不适合中职学生教学所需。虽然以前的教材在整体上也体现了模块化的设计思路，但是从每个章节来说很少采用模块化设计，因此层次不分明，往往容易形成大篇幅晦涩难懂的文字。

中职专业课教材经过这些年的改革，大多采用项目式理实一体的模块化教材，这类教材在内容上以一个个小项目分区，其优点是条理清晰、层次分明、独立的小项目简单易懂。一本优秀的项目式教材除了合理拆分每个项目，每个项目又必须设计好每个环节：比如包括新项目的引导、前后项目的衔接、以项目为中心的理论知识点的编写、突破项目重难点的实训设计、实训的实施以及最后的评价等等，还有项目之间彼此前后衔接或是层层递进的设计也是非常重要的。这里项目的拆分、子项目各环节的设计都体现了模块化的设计思想。

以我自己所编的中职《单片机技术及应用》教材为例，我将该书分为五大模块：LED灯控制模块、数码管控制模块、按键控制模块、液晶显示控制模块。而LED灯控制模块又细分为点亮一盏灯、点亮多盏灯、让多盏灯闪烁、流水灯、交通灯、艺术彩灯六个小模块，每个模块层层递进，前后衔接，学生在学完这些模块后就可以掌握用位控制、总线控制、函数控制、数组控制等不同方式来控制灯的各种显示了。将C语言知识点融入到一个个的小项目中，学生在掌握这个小项目的过程中就不知不覺掌握了理论知识和技能操作，在整体上对不同类型的硬件控制模块化分类就形成了单片机控制技术的整个框架。因此我认为模块化设计思路是最适合学生的接受能力和最为合理的一种教材编写框架的设计方式，除了模块化设计中职教材还应多一些图片、采用理实一体的形式编写。

2.模块化设计在教学设计中的思考与应用

模块化设计在教学中的应用就显得尤为重要了，一个好的教学设计是一堂优质课堂的前提条件，体现在各个环节的设计：比如旧课的复习、新课的引导、新课前提知识点的学习、重难点的突破、课堂练习、课堂小结、课后作业、课后反思等环节，环环相扣，逻辑清晰。这里的环节设计就是模块化的设计，每个环节都有的课堂才能逻辑清楚、条理分明、有效达成教学目标。

以单片机技术中的让多盏灯闪烁这个项目为例：在上课前必须有对多盏灯点亮控制的方法掌握，即总线控制的思路，我们通过前一次课掌握了二进制和十六进制的转换方法，所以我们首先要做个互动练习，看同学们是否真的已经掌握好了。这部分就是必要的旧课复习。

要想引起学生们的兴趣，就要用适当的方式提出今天的主题：展示多盏灯闪烁的短视频。这就是新课的引导了。引起了学生的兴趣就要乘热打铁把知识点展示出来，这里要着重学习 for语句的结构和执行过程，因为它是延时子函数的基础语句。我们可以通过老师详细分析for语句结构及执行步骤，然后让学生互动陈述执行过程来掌握for语句的编写。最后老师通过编写一个延时1秒的子函数的实例来让学生真正理解for语句的应用。这就是本次课要解决的重难点。

重难点解决了之后要考查学生是否真的已经掌握，这时必要的课堂练习就很重要了，让学生利用for语句编写延0.5秒的延时子函数该怎么依葫芦画瓢改写程序？通过学生们做练习的情况老师现场分析出现的各种问题以免其他同学也会出现同样的思想误区。

学完所有的知识点之后有些同学可能思想上还是有些混乱，因此老师的课堂总结能有效帮助同学们再次简单回顾一遍，理清思路。最后的课后作业肯定是检验学生们在没有老师的指导下能否独立完成今天所学的知识点。

课后反思是学生和老师都必须思考的一个问题，究竟是不是大多数学生都已经掌握了今天的重要知识点，如果没有掌握好是老师的原因还是学生自身的原因，下次课该如何弥补或是改进。

当然一堂优质课堂除了以上各环节的设计，在突破重难点方面可以采取多种有趣有效的方式方法，才能有更出彩的地方，这就是在模块化设计的基础上再自由发挥、锦上添花、各显神通了。

3.模块化设计在实验设备中的思考与应用

模块化设计在实验实训设备中的应用也是越来越广泛，之前的实训设备采取以整体式设计为主， 整体式设计虽然布局紧凑、体积较小，但布线难度大，不利于拓展，而且某个部分坏了会影响整体的使用。因此在实现了模块化设计以后好处多多：客户可以根据自己的需要选择合适的模块，减少了经济负担;某个模块出现问题不会影响整体使用;学生可以选择不同的模块自由组合做自己的毕业设计; 厂家也可以客户的需求设计更多个性化的模块。

而在教学中应用模块化设计的实验实训设备也更方便，学习哪个模块就只拿出某个模块，减少了管理成本;对于中职学生而言，这样的教学也更简单、清晰明了。

以单片机实训设备为例，对于普通的中职学生而言只需要这些模块：单片机芯片主模块、LED控制模块、数码管控制模块、按键控制模块、点阵控制模块、液晶显示模块等。如果是参加竞赛的学生可以增加像温度检测模块、射频传输模块、机械手模块等等。这样根据学生的实际情况各模块买多少块可以自由选择，因此模块化设计的优点就显而易见了。

四、展望

模块化设计可以应用在社会实践的方方面面：比如生产管理的顶层设计、智能制造的模块化设计、1+X考证制度中的应用、教学整改的各方面等等。而在职业教育的道路上希望有更多规范标准性的模块化设计内容，让大家对规律性事物有一个整体的认识，这样可以事半功倍，少走弯路，而在模块化内部可以百花齐放、自由发挥，这样职业教育就会既有领航又各有特色，多姿多彩。希望我可以抛砖引玉让大家对这个主题有更多的思考与实践。

参考文献：

[1]祁卓娅.机械产品模块化设计方法研究，机械学研究院硕士论文2006.

[2]沈才华.模块化设计及其应用，山西科技，2007.

[3]宋旭.浅谈模块化设计及应用，科技广场2015.

（武汉机电工程学校）