积件教学系统的应用研究

摘要：众所周知，多媒体课件应用于教学中能够提高教师的教学效果和效率;但对于传统的课件而言，在教学内容、知识的表达以及呈现方式方面有一定的固化作用。基于积件思想的教学平台克服了教师在教学过程中思维固定、教学形式死板等弊端，真正实现了以不变的积件式课件适应千变万化的课堂形式“搭积木”式教学模式。相比于传统的课件模式，积件式课件具有开放性、可重组性、实用性和灵活性等优点。基于积件思想的教学模式不仅可以高效的分享和更新教学资源，使教师之间进行学术交流与教学经验交流更加方便，而且可以给学生构建一个自由、灵活、方便的学习环境，能够充分发挥学生学习的主动性。

关键词：积件思想;积件教学系统;积件库

中图分类号：G642        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）10-0217-04

Abstract： It is well known that the application of multimedia courseware in teaching can improve the teaching effect and efficiency of teachers. But for the traditional courseware， it has a certain solidification effect in teaching content， knowledge expression and presentation mode. The teaching platform based on integrable ware idea overcomes the disadvantages of teachers' fixed thinking and rigid teaching form in the teaching process， and truly realizes the teaching mode of "building blocks" with the invariable integrable ware courseware to adapt to the ever-changing classroom form. Compared with traditional courseware， integral-piece courseware has the advantages of openness， recombination， practicability and flexibility. The teaching mode based on integrable ware idea can not only share and update teaching resources efficiently， make academic exchange and teaching experience exchange between teachers more convenient， but also build a free， flexible and convenient learning environment for students， which can give full play to students' learning initiative.

Key words： Integrableware; Integrated teaching system; Accumulates a library

隨着科技的不断进步，人类社会也在快速前进，以互联网为代表的信息化、数字化社会的到来带给人类体力劳动空前的解放，教育教学领域不再只依赖于传统的课堂教学。积件思想从根本上克服了传统课件在应用中存在的问题，在积件思想中，任何一个知识点被看作是一个基本的单元，对这些知识点做出详细直观的反应，可以是一个演示，一个过程的模拟，一个问题的讲解，并不包含任何教育思想、教学方法等相关信息。积件作为新一代课件以其所具有的基元性与可积性、开放性、自繁殖性、易用性、灵活性、实用性和重组性等多种特点，被灵活的应用于教育教学工作中。

1 积件思想理论分析

由于传统教学课件的局限性，积件思想的发展就成为一种必要，具有新的教学模式、新的教学方法及新的教学思想。课件是积件产生的根源，积件源自课件而优于课件，积件的产生可以说是现代教育事业观念的又一次伟大的革新;积件思想的产生，使人们突破了课件封闭性的重围，重新找到了一种效率更高，更满足于人们要求的辅助教学系统。积件系统由教师和学生根据教学实际的需要，是对整个多媒体教学资源以及教学前期工作进行准备、检索、管理、评价的理论与实践的一个教学软件系统。

积件是我国计算机辅助教学发展的新高度。积件思想并不是积件库与积件组合平台在数量上的简单叠加，而是两者的有机结合，通过该系统的辅助教学系统可以提供一个平台让教师自主制作积件式课件。另外，由于积件系统还具有整合性、规范性、开放性、自繁殖性、多策略性、扩展性和继承性等多种优点，同时借助于网络的高速发展和普及，使得积件系统更具有通用价值。

2 积件思想的特点

1）注重人的主体性。即注重以人为本，师生可以在特定的教学情景中，灵活的运用积件系统，任意选用积件素材。

2）基元性与可积性。多媒体积件素材以具体知识点为基本构成单元，并可以将这些基本单元人为的、自由灵活地进行组合，从而生成新的教学软件或教学模块。

3）技术标准规范性。为了使积件资料不受地域的限制而被广泛应用，充分做到积件的可重组性。积件库中所有素材的存储形式，必须与人们通用的技术标准保持一致。

4）开放性与自繁殖性。在积件库中，具有可积性的积件素材是以基元进行存储的，只要有权限使用积件平台的教师，都可以随时随地将更新的课件、更新的策略以及自己更新的作品添加到积件库中，相关工作人员在确定积件信息标准后，再对资料进行规范化。

5）与教材版本无关性。因为积件的基元性特点，即把基本知识点作为积件分类的线索，所以因课程体系的地区差异性和教材信息的不同，积件在使用时存在问题的现象是不存在的。所谓万变不离其宗，任何课程的基本知识点是相对不变的，所以即使教材作者、出版社等信息发生变化，积件都可以被教师自由灵活地进行重新利用和组织，并应用于当前的教学活动中。

6）继承性与发展性。积件产生于课件，而又在性能上优于课件，在很多方面又继承了课件的特性。课件是积件的特例，积件对传统课件进行了发展，可以满足千变万化的教学情境，它解决了只能在单一不变的、具体的教学情境中使用课件的问题，使课堂教学变得更加灵活。

3 积件教学系统

积件教学系统主要由积件组合平台和积件库构成。积件库主要为教学过程提供丰富的教学资料，积件组合平台的功能是积件的制作过程、生成后的存储工作和对积件中资源的一些管理工作。其结构如图1所示：

4 积件库的研究与实践

积件库的组成纵横交错，通常要从组织方式、呈现方式、管理方式、学科分类标准及资源统一编码进行分析研究，尤其是在课程资源的呈现方式上要灵活应用，除了文字呈现方式外，要重点应用图片、图像、动画及视频的呈现方式。例如对于“微机原理及接口”课程，可以进行如下教学方式：

在多种微处理器递阶教学平台的实验教学课程中，教授学生可以从具有代表性的8位STC89C52微处理器入门，依次递阶学习16位、32位难易程度不同的微处理器。为了简化四种代表性微处理器的编程方法，针对同一实验模块，利用相同的硬件模块配合类似的软件架构，采用通俗易懂的C语言编程，只需对不同的微处理器进行系统初始化并对相应的I/O端口寄存器进行设置，即可实现相同的实验功能。这样的软件架构思路结合递阶式的教学模式，有助于循序渐进地提高学生的编程能力和创新能力。

1）软件设计

数码管显示模块实验教学中采用八段四位共阳极数码管，由两片74HC595芯片与微处理器进行SPI接口通信。通过电路原理图和功能实践操作以理解LED数码管的工作原理，并掌握各个微处理器I/O端口的设置方法、74HC595芯片工作时序的实现以及数据发送的编程方法。这里通过实验模块实现八位数码管循环显示“0～9”的功能，数码管显示主程序流程图如图2所示。

2）硬件设计

MCS-51系列微处理器由美国Inter公司研发，其内核为8051 CPU（Central Processing Unit），执行速度快，可靠性强，采用Flash在线编程技术，仅通过USB总线转串口模块即可完成程序的下载与调试。经综合考虑后，将STC89C52作为入门级微处理器，图3为单片机STC89C52 数码管循环显示示意图。

MSP430系列微处理器是集成丰富片内外设的16位信号处理器，与其他单片机相比，此系列微处理器具有超低功耗的特性，在CPU休眠的状态下，它的输入/输出模块、A/D转换模块、定时器/计数器模块等都可以独立地运行。从性价比、市场货源、应用范围等方面考虑，MSP430系列的Flash型微处理器在程序设计、开发调试和实际应用方面，具有结构简单、成本低、集成密度大等优势。经综合考虑，将采用MSP430F249芯片应用于微处理器递阶教学实验平台。图4为单片机MSP430F249数码管循环显示示意图。

LPC2000系列微处理器是ARM公司生产的32位微处理器，执行速度快，寻址方式灵活，执行效率高，通过芯片内的Boot装载程序可实现ISP/IAP烧录功能，LPC2000系列微处理器具有较小的外观封装和超低功耗，因而被广泛应用于工業控制、医疗系统、POS机等领域。在众多ARM系列处理器中，ARM7、ARM9、ARM9E、ARM10为4个通用微处理器，每个系列微处理器可针对性地满足不同应用领域。ARM7中的LPC2000系列微处理器应用广泛，体积小，功耗低，成本低，性能高。综合考虑，将LPC2103应用于递阶式教学实验平台。图5为嵌入式LPC2103数码管循环显示示意图。

采用积件思想基于软件架构的教学方法，简化了软件设计过程中烦琐的编程步骤，在多功能底层板中设置基础性实验模块、扩展性实验模块、USB转串口模块等。在软件设计实践过程中，通过经典的8位微处理器STC89C52达到入门水平，触类旁通，依次学习MSP430F249和LPC2103微处理器，对于不同的核心板，在相同的硬件模块上采用类似的软件架构，通过C语言编程，只需对不同的微处理器进行系统初始化和I/O端口寄存器的设置，即可实现相同的实验功能。采用积件思想进行教学，学以致用、融会贯通，有利于学生较好地将理论知识应用于实践。

5 积件组合教学平台研究

积件组合教学平台主要功能在于实现对积件式课件的制作和播放。如图6所示，用户通过积件组合教学平台，根据具体教学任务和教学实践的需要，将材料以特定的方式进行重组，生成满足符合学生需求，有利于教师授课所需的积件式课件;积件式组合教学平台的功能不仅仅限于对课件的设计、生成，同时还具有相应的管理功能，它可以做到对已经制作好的课件进行合理有效的管理。

生成积件式课件的过程中，需要加载许多与之相关的多媒体资料，因此对于多媒体教学资源库来说，它是生成积件式课件所需的“零部件”存储库，制作者需要什么样的课件，就可以根据需要，自由灵活的对零部件进行组合，最终得到符合自己要求的积件式课件。

6 结论

积件的制作支持多种多样的多媒体形式，如文本、视频、音频、图片、图像、动画等多种教学材料都可直接导入，无须其他转换软件作为中间转换工具，使制作出的课件更加生动形象，有灵活性，有助于提高学生的学习兴趣和参与学习的主动性，同时将教师从冗余数据中解放出来，让教师把更多的潜力和精力投入到积件式课件的设计与制作中。积件思想“以不变应万变”的方法将资源教学素材库进行有机整合，即以不变的积件形式适应千变万化的实际教学过程，用搭积木的方式完成课件的构思和制作。在积件思想的指导下，研究计算机辅助教学平台，具有积极的意义。以便能够体现用户的个性化教学策略和教学方法，提高教学质量。

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【通联编辑：王力】