“单片机技术”课程线上教学探索

许秀玲

（甘肃机电职业技术学院，甘肃天水 741000）

作为电子信息类专业核心课程，“单片机技术”是一门实践性和实用性很强的课程。教学过程中，教师要以单片机应用能力培养为主线，采用理论与实践相结合的教学模式。如何有效开展“单片机技术”线上教学具有极为重要的现实意义。

一、线上教学的特点

线上教学是传统课堂教学的延伸，是网络技术和信息技术发展的必然产物。线上教学的出现打破了传统课堂教学的封闭性、规范性，学生处于被动状态的模式，在提倡素质教育理念的今天具有显著优势。其主要优势在于：一是灵活选择。线上教学包括直播、录播、线上互动等多元化方式，学生可以根据自身情况自主选择合适的学习方式，并且学习时间和地点也可灵活选择，使学习效率大幅度提升。二是线上教学具有开放性。线上教学面向社会、面向网络，使得大量教学资源实现共享，学生可以利用网络获取更多的知识，扩大自己的知识面。三是教学资源丰富，能够带给学生更加生动有趣的学习体验。四是线上教学所使用教学视频主要以碎片化教学内容为主，且视频时间相对较短，能够使学生始终以一个知识点为核心，保持清晰思路。所以，无论是在课前或课后，皆有能够激发学生兴趣的学习内容，若此时学生所涉及知识点学习难度较大，其便可通过网络平台反复练习。

二、单片机线上教学存在问题

线上教学虽然方便了教学活动，具有灵活、便捷、教学资源丰富、信息化管理等诸多优点，但是实施过程中还存在很多需要解决的问题。若教师未对课堂教学与线上教学的差异性形成明确认知，仍然使用同一种教学方式，便会导致线上教学自身作用与优势无法有效充分发挥。线上教学的主要缺陷如下：

第一，学习氛围不足。线上教学与传统课堂教学相比，课堂教学是一个现场互动的过程，而线上教学仅仅是通过显示器开展教学活动。在这种教学场景下师生之间因缺少面对面的沟通，交流方式单一、互动少、答疑不及时，学生缺少氛围感，学习积极性不高。老师也难以把握上课内容的深浅快慢，容易变成单方面的教，因此，学习效果不如线下教学。

第二，学习状态缺乏监管。由于高职学生的基础偏差，学习兴趣不高，学习主动性相对较弱，平常在线下课堂教学时也需要时常督促和提醒。因此在线上教学过程中，受限于传输媒介，教师无法观察课堂实时状态，导致教师无法通过学生的学习神态全面了解每位学生的实际听课情况和知识掌握情况，难以督促每一位学生保持良好的学习状态和学习热情。

第三，实践教学难以展开。“单片机技术”作为一门理论与实践并重的课程。传统的课堂教学中，通常会在专门的实训室开展“教、学、做一体化”的教学模式。然而，受到这种理论+实践的“理实一体化”教学形式和教学资源的限制，单片机课程在线上教学中很难开展实践教学。一方面，线上授课中老师不方便利用单片机实训装置进行现场演示；另一方面，学生在线上学习过程中，因缺少实践环境而无法接触到实际操作。因此单片机在线上教学中理论与实践相脱节，导致学生感觉学习吃力，枯燥难理解，教学效果不佳。

第四，线上教学模式并不完善。现有网络教学平台皆处于完善过程中，也有部分教师不具备丰富网络线上教学经验，无法熟练应用各项线上教学功能。

三、单片机线上教学创新

当在线教育成为常态化，单片机技术线上课程若要达到高质量、高效率的教学效果，还存在着一些需要调整的方面：

（一）调整教学内容

“单片机技术”是一门将理论知识作为基础，实际运用为目标的课程，其不仅需要学生具有扎实理论功底，同时还需具备良好的动手能力。现阶段，单片机的线上课堂由于没有真实的实践教学场景，实践教学难以开展，单片机的线上教学理、实分离，导致单纯的理论知识枯燥无味、难以理解。必然会导致学生在学习时抓不住重点，也不知道所讲理论知识怎么用，让学生感到“难学”的印象，使学生在学习过程中很容易产生疲惫感和懈怠，逐渐失去对单片机的学习热情和兴趣，且教学效果差。因此，在开展线上教学过程中，教师应利用单片机仿真软件构建实践平台，对教学内容进行合理调整。采用任务引领的方式，以任务实施为主线，突出任务完成能力训练为中心，穿插必要的理论知识，做到理论与实践相互结合。从而引导学生主动参与到单片机线上教学中。

（二）创新教学方法

若教师在线上教学中仍沿用传统课堂教学方式，便无法切实发挥线上教学自身功能，故教师应对线上教学特点形成明确认知，切实做到扬长避短，为线上教学质量提供有力保障。同时，由于线上教学始终缺乏系统性，且受到学校资源设备因素制约，导致学生动手操作机会极少，因此，教师应思考如何在开展线上教学时融入实践内容。例如，教师可在开展线上教学时运用任务教学法，此方式所提出的每个任务皆有较强针对性，同时将学生作为课堂主体，切实强化学生课堂参与度，并培养学生自主性与主观能动性。通过将任务教学法与线上教学相融合，形成线上任务教学法，其主要内容为：

一是将发布任务作为课堂主线任务，由教师向学生发布学习任务，为教学计划初步实施提供有力推动。二是以录播教学视频为主要方式，各视频以知识点为单位，最大限度地缩短视频时间，使学生能够将自身注意力集中，同时增设测试内容或线上课堂活动，强化师生沟通互动，为教师明确学生实际情况提供有力保障。三是加大实践拓展关注力度，由于线上教学不同于学校上课，学生学习积极性不高，且极度缺乏单片机相关实践机会，故可通过以下两部分内容拓展实践活动。首先，引导学生观看拓展实践视频，在各个章节搭配拓展实践视频，如《基于单片机的电子秒表设计》《基于单片机的简易计算器设计》《基于单片机的电子屏显示设计》等相关内容，网络视频是联合理论与实践的有效纽带，其不仅能够促使学生的学习趣味性大幅度提升，确保学生能够彻底理解所学知识。同时，能够有效解决学生无法将理论知识转变为实践应用的难题，为学生实践提供经验与思路支撑，促使线上教学效果事半功倍[1]。其次，引导学生参与拓展实践活动，在单片机线上教学过程中，每个章节都设置拓展实践活动部分，其中包含Proteus+Keil软件仿真与实物制作两部分。例如，教师可让学生独立开展单片机电子秒表设计的仿真与制作，此教学方式不仅能够使学生深层次掌握与理解相关理论知识，同时也能明确与掌握单片机电路结构与编程方式[2]。

四、单片机线上教学实施

（一）构建虚拟实训室

单片机是一门实践性很强的课程，单片机的学习必须做到理论与实践相结合，实训是非常重要的实践教学环节。然而，大部分理实一体课程皆有与之相对应的软件仿真平台，通过软件仿真环境，可以实现教学案例与实训仿真工作。教师可利用软件仿真平台弥补线上教学所缺乏的实践环境问题，通过具有强大功能的仿真平台构建虚拟实训室，令理论教学部分不再枯燥无味，同时又与实践紧密结合，促使学生能够在虚拟实践环境中自由的实践创作，使得学生不会因实训设备的安全问题、硬件损坏或害怕出错而直接影响实践效果，切实强化学生的感知力，从而实现线上教学的理论与实践的统一[3]。

利用Proteus仿真软件和Keil软件，搭建单片机学习的虚拟实践环境，教师在“做”中教、学生在“做”中学，让“教学做合一”成为线上教学的可能。Proteus+Keil软件，是单片机系统硬件电路设计与控制程序的联合仿真调试平台，其系统资源丰富，硬件投入少，单片机仿真功能强大。教学中的每一个项目案例，均可通过此仿真平台生动地展现在学生眼前，从而为单片机仿真教学提供良好的支撑。

单片机的虚拟仿真过程如图1所示，在单片机教学实践中，先通过Proteus软件对系统的硬件电路进行设计；接着在Keil软件中建立工程项目，并编写系统的控制程序，最后将完成调试的程序导入单片机控制器中进行软、硬件联调，程序的运行结果将在Proteus环境中得到反映，当然这中间肯定会出现很多硬件和软件的错误。通过观察实时仿真结果，在软件平台上反复修改和设计就可以了，最终模拟出实际系统的运行效果。

图1 单片机虚拟仿真过程

从实践教学角度出发，利用Proteus仿真软件，通过具体项目的实施，促进学生对理论知识的深入理解。并给学生足够的发挥空间，让学生体验电子设计的魅力，极大地提高了学生的理论基础、电路设计和工程应用的创新能力。从而丰富和完善了理论教学的内容。使理论教学与实践教学二者相辅相成，相互促进。

（二）在教学过程中融入项目案例

在教学过程中，采用项目案例式教学法，将单片机的理论知识合理地分解到各个项目中，每个项目相互衔接贯通、能力递进。再把一个完整的项目分解为若干个案例。在项目的实施过程中，让学生由浅入深、由简到繁地从小任务到大项目逐步去完成。通过“做中学”，加强学生对能力迁移所需知识的掌握程度，提升分析和解决问题的能力；通过任务驱动，促使学生利用书本上学到的理论知识，“创作”自己的作品。从而激发学生的学习兴趣和学习热情，化被动接受式学习为主动探索式学习。

以单片机的霓虹灯设计项目任务为例，其任务与知识点分解详情见表1。学生在完成“点亮一个LED”任务中，掌握“C51单片机的I/O端口的使用”，通过设计延时程序制作“一个闪烁的LED”，然后，再利用C51数组实现“8位流水灯”，最后修改控制程序，让8个LED能分别点亮2个，3个，4个……或更多种不同组合方式，实现“花样霓虹灯”任务。该项目任务都是由简单到复杂，从易到难的顺序逐步完成的。

表1 单片机霓虹灯设计项目任务与知识点

（三）过程化考核

课程考核是检验教学效果、保证教学质量的主要手段。传统的课程考核一般由50%的平时成绩和50%的考试成绩组成，平时成绩主要以学生实际出勤率和教师主观印象作为依据，缺乏客观性，致使学生轻视学习过程而重视考试成绩，从而无法获得最佳学习效果。利用信息网络技术开展的线上教学，能将学生每一个阶段的学习数据进行记录与保存，为教师开展过程化考核提供便利。

单片机线上教学的课程考核，可以设置为两个方面：在线学习表现和综合测试。将超星学习通平台提供的评价数据和成绩及学生学习记录作为主要依据，将课程考核贯穿于整个教学过程，转变传统“以分为尊”的弊端，让考核更加合理，督促学生重视平时的学习过程，把平时当考试，考试当平时，增强学生课堂参与的积极性与主动性。具体可以通过线上教学平台将学生的在线表现，如签到、学习、师生互动、作业、测验等数据纳入平时成绩，占比60%；综合测试成绩占比40%。考核细节如表2所示。

表2 考核细节

五、结束语

综上所述，本文主要对单片机理实一体课程线上教学的实施展开研究，使得线上教学中实施的理论教学与实践教学相结合，确保单片机线上教学自身价值与有效性得到充分发挥。但是，在开展线上教学过程中，学生缺少教师监督，如何做好线上教学设计，营造良好的在线学习氛围，提高学生学习主动性和积极性，避免刷课行为，仍需开展进一步研究。