設(shè)計型學習模式在單片機接口技術(shù)課程教學設(shè)計中的應(yīng)用

陳春燕

摘 要 在高職教育中，單片機接口技術(shù)是單片機原理的后續(xù)課程，針對該課程教學內(nèi)容分散及以往教學中存在的問題，本文提出將設(shè)計型學習引入課堂，介紹該門課程的教學設(shè)計。提出使用“大項目、小迭代”的教學方法，并在小迭代中使用“四步法”，對每個新學習內(nèi)容，持續(xù)迭代，持續(xù)分享。對不同層次學生提出不同要求，從而達到激發(fā)學生的學習興趣，提高學生的自主學習能力和實踐創(chuàng)新能力的目的。

關(guān)鍵詞 單片機接口 設(shè)計型學習 循環(huán)迭代 多課程融合 項目導(dǎo)向

1教學現(xiàn)狀

在高職教育中，單片機接口技術(shù)是電氣自動化專業(yè)的核心課程。

該課程在大二下學期講授，在學習該課程時，學生已經(jīng)具備電路、模擬電子、數(shù)字電子、C語言、單片機原理等基本知識。這時候的學生有困惑：學習了多門功課之后該怎么應(yīng)用。

在經(jīng)過教學做一體化的改革之后，單片機接口技術(shù)這門課程已經(jīng)有專用的機房、proteus仿真軟件等鍛煉學生動手能力的機會，但學生不能將學習到的知識融會貫通，知識局限在具體的單片機型號和接口芯片型號中，遇到新型號同功能的接口芯片、其他型號的單片機不知如何下手。缺乏分析問題解決問題的能力，遇到實際問題不知所措。

教學過程中教師依托教學大綱，根據(jù)設(shè)定好的劇本完成教學任務(wù)，學生接收知識，完成學習目標，但學生都是根據(jù)教師已經(jīng)給出的范例模仿，完成輸出，缺乏自身對知識的總結(jié)和提煉。

2設(shè)計型學習

設(shè)計型學習 （ Design based Learning 或 Learning by Design）是近年來逐步受到國內(nèi)外關(guān)注的一種學習模式。該學習模式的創(chuàng)始人美國著名教育者多林·尼爾森（Doreen Nelson）將其用于 K-12 教育取得了豐碩成果，并得到國外教育界的推崇與倡導(dǎo)。

尼爾森認為其學習過程應(yīng)遵循“逆向思維學習過程模型”，該模型定義了六步半的迭代學習過程：確定基礎(chǔ)課程的一個主題或概念；從課程中找出問題（“1/2 步”：把問題轉(zhuǎn)為一個“從來沒有碰到”的挑戰(zhàn)任務(wù)）；根據(jù)課程目標和內(nèi)容設(shè)計評估標準；讓學習者“試試看”；教授傳統(tǒng)的指導(dǎo)課程；學習者修改設(shè)計。

設(shè)計型學習有如下特征：

首先，設(shè)計型學習目標是以問題為導(dǎo)向，學會設(shè)計。以問題為導(dǎo)向，引導(dǎo)學生分析問題、解決問題以及反思問題，以此促進學生問題解決能力的發(fā)展。

其次，設(shè)計型學習過程是基于項目的學習，教師給學生提出挑戰(zhàn)任務(wù)發(fā)散學生思維，將各科知識進行整合，回憶利用已學的知識，設(shè)計能反映主題的制品，再通過新學的知識，重新加以修改和設(shè)計。這是一個迭代的過程，設(shè)計制品并不是最終經(jīng)驗，學生能夠獲得能夠用在各個研究領(lǐng)域以及日常生活中的知識和社會技能。

最后，設(shè)計型學習方式是小組合作，多課程融合，學生需要在一起積極地設(shè)計合作設(shè)計任務(wù)，設(shè)計型學習的目標是培養(yǎng)學生具有整合教育中相關(guān)方面知識的專業(yè)創(chuàng)新能力，分析現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)的能力，評估系統(tǒng)的質(zhì)量和性價比，以便設(shè)計出更高性能的產(chǎn)品和系統(tǒng)。

設(shè)計型學習的多課程融合、項目導(dǎo)向、循環(huán)迭代等特征應(yīng)用于單片機接口教學，可有效解決該課程中遇到的問題。

3基于設(shè)計型學習的單片機接口課程教學設(shè)計案例

將設(shè)計型學習模式引入到單片機接口課程中，依據(jù)設(shè)計型學習模式的特點，筆者在單片機接口課程中使用“大項目，小迭代”的方法改進教學方法。

3.1大項目

在這門課開始，我們預(yù)設(shè)一個項目任務(wù)，讓同學們開發(fā)設(shè)計一個直流功率計。將同學分組，3人一組，一個組長，一個負責硬件設(shè)計，一個負責軟件設(shè)計。該門課程結(jié)束時，每組提交一份成品。先讓同學們思考如何實現(xiàn)功率計的設(shè)計，每組小組討論后給出一個方案。

每組的組長分享自己組里的設(shè)計方案及實現(xiàn)方法，由老師和全班同學來評價其可行性。并分析中間要用到的技術(shù)內(nèi)容。

通過分享總結(jié)，同學們給出該項目所需的模塊組成：信號采樣和顯示處理。再進一步引導(dǎo)，單片機處理的是數(shù)字信號，怎么能處理模擬信號？同學們提出要轉(zhuǎn)換。

根據(jù)這些分析內(nèi)容，模擬信號處理是可以使用已經(jīng)學過的知識實現(xiàn)的。但顯示處理和模擬數(shù)字信號互換是新的知識，需要邊學習邊應(yīng)用。

讓同學們課下使用已經(jīng)學過的知識設(shè)計模擬信號處理電路，給出適當?shù)谋壤P(guān)系。同時在小迭代中講解新的內(nèi)容，用于項目實現(xiàn)。

3.2小迭代

在小迭代中，使用如下步驟進行分析：分發(fā)任務(wù)、扼要講解、設(shè)計實現(xiàn)、分享評價。之后再循環(huán)進行，將每個功能分為基礎(chǔ)、提升、高階三部分，按學生層次不同分別完成不同的任務(wù)。如下圖所示。

以顯示功能為例：

基礎(chǔ)任務(wù)：字符靜態(tài)顯示，可以在液晶上顯示靜態(tài)字符。

提升任務(wù)：字符動態(tài)顯示，可以在液晶上顯示有變化的字符。

高階任務(wù)：在液晶上顯示漢字。

以基礎(chǔ)任務(wù)為例：

分發(fā)任務(wù)——字符靜態(tài)顯示。

扼要講解——字符液晶的命令/數(shù)據(jù)的讀寫時序，液晶顯示字符的地址，控制命令的格式。

設(shè)計實現(xiàn)——由學生動手實現(xiàn)任務(wù)。

分享評價——有學生分享自己的實現(xiàn)成果，或?qū)崿F(xiàn)過程中遇到的問題。

基礎(chǔ)任務(wù)完成的同學進行提升任務(wù)的實現(xiàn)，未完成的同學繼續(xù)進行基礎(chǔ)任務(wù)練習。

3.3綜合實現(xiàn)

在小迭代中講解新的學習內(nèi)容，將新的學習內(nèi)容應(yīng)用于功率計項目中，給出完整的設(shè)計方案，并測試實現(xiàn)，最后以小組為單位提交學習成果。

4結(jié)束語

使用設(shè)計型學習模式，可以使學生在該課程中融合已經(jīng)學習過的課程內(nèi)容，達到鍛煉學生動手能力和創(chuàng)新能力的目的，在教學過程中要注意對學生項目進度的管理和追溯，以及分享評價的有效性。

參考文獻

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