工作過程系統(tǒng)化的“單片機(jī)原理與應(yīng)用”課程教學(xué)設(shè)計(jì)

陳國(guó)發(fā)，朱寅非，力 志

(南京城市職業(yè)學(xué)院，江蘇 南京 210000 )

0 引言

為深入貫徹落實(shí)新時(shí)代全國(guó)高等職業(yè)院校教育工作會(huì)議精神，構(gòu)建完整的技能應(yīng)用型職業(yè)人才培養(yǎng)體系，全面提高對(duì)高職人才的培養(yǎng)能力，淘汰“水課”、打造“金課”，從提升學(xué)業(yè)挑戰(zhàn)度、增加課程難度、拓展課程深度幾方面著手，切實(shí)提高課程教學(xué)質(zhì)量，有力發(fā)揮電子信息類專業(yè)課程教學(xué)改革在課程建設(shè)中的作用，設(shè)計(jì)好“最后一公里”教學(xué)路線，本文就人工智能時(shí)代背景下的智能控制核心職業(yè)能力的培養(yǎng)進(jìn)行新工科職業(yè)建設(shè)的研究與實(shí)踐，以單片機(jī)原理與應(yīng)用課程顯示控制單元為例，研究電子信息類專業(yè)基礎(chǔ)課程的課堂教學(xué)、教材和教學(xué)改革的新形態(tài)教學(xué)新設(shè)計(jì)，探索基于WPS的課堂教學(xué)的路線與實(shí)踐教學(xué)創(chuàng)新等[1].

1 課程單元設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)目標(biāo)：掌握數(shù)碼顯示原理及控制過程。

知識(shí)體系：?jiǎn)纹瑱C(jī)接口功能部件，并行接口，LED數(shù)碼管顯示原理，視覺停留效應(yīng)等，根據(jù)WPS的不同情景區(qū)別細(xì)化知識(shí)點(diǎn)。

能力目標(biāo)：運(yùn)用單片機(jī)控制數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)數(shù)字任意花樣顯示。

專業(yè)能力：?jiǎn)纹瑱C(jī)開發(fā)及應(yīng)用。

方法能力：發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，解決問題，綜合應(yīng)用。

問題分類：簡(jiǎn)單(單一或個(gè)別)問題、復(fù)雜(多個(gè)或組合)問題。

社會(huì)工作能力：借鑒，討論，協(xié)助、交流、批判性思維、協(xié)同、創(chuàng)新能力。

素質(zhì)目標(biāo)： 能通過討論及協(xié)助共同完成工作任務(wù)的基本職業(yè)素養(yǎng)，科學(xué)人文素養(yǎng)等。

根據(jù)以上教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行課程設(shè)計(jì)的總體框架為：從工作過程任務(wù)分析、課程對(duì)應(yīng)的行動(dòng)領(lǐng)域歸納、課程單元學(xué)習(xí)領(lǐng)域轉(zhuǎn)化、課程單元教學(xué)內(nèi)容組織與重構(gòu)、教學(xué)情境的設(shè)計(jì)等方面對(duì)職業(yè)教育課程開發(fā)進(jìn)行設(shè)計(jì)研究，設(shè)計(jì)出具有完整工作過程學(xué)習(xí)情境的教學(xué)案例。

2 基于工作過程系統(tǒng)化教學(xué)情景設(shè)計(jì)

2.1 以數(shù)碼顯示方式效果為載體設(shè)計(jì)“閃爍”“流水”“靜態(tài)”“動(dòng)態(tài)”4個(gè)工作情景展開基于工作過程的教學(xué)

(1)授課教師一開始用準(zhǔn)備好的單片機(jī)開發(fā)板演示8個(gè)數(shù)碼管分別顯示1～8數(shù)字的顯示，導(dǎo)入課程(見圖1)；

(2)以閃爍、流水、靜態(tài)及動(dòng)態(tài)等多種顯示變換方式(4個(gè)情景)進(jìn)行演示，吸引學(xué)生注意力。由簡(jiǎn)單到復(fù)雜到綜合，由易到難，范圍由小到大，能力由低到高按不同情景區(qū)別細(xì)化子情景；

圖1 金課的兩性一度標(biāo)準(zhǔn)

(3)教師引出課程內(nèi)容第一個(gè)思考問題：怎么在數(shù)碼管上顯示一個(gè)數(shù)字“0”——情景一；

(4)進(jìn)入學(xué)生討論環(huán)節(jié)；

(5)學(xué)生給出基本思路后，教師講解用到的基本知識(shí)和編碼理論；

(6)學(xué)生按照工作過程逐步具體編程實(shí)現(xiàn)，當(dāng)場(chǎng)觀看顯示結(jié)果；

(7)發(fā)現(xiàn)不能實(shí)現(xiàn)顯示要求，教師讓學(xué)生按照合作小組探討進(jìn)入找錯(cuò)環(huán)節(jié)；

(8)教師帶領(lǐng)學(xué)生一起一步步改錯(cuò)，最終實(shí)現(xiàn)情景一工作目標(biāo)；

(9)情景一工作目標(biāo)完成后，進(jìn)入情景二，過程按3～8循環(huán)；

(10)情景二工作目標(biāo)完成后，進(jìn)入情景三，過程按3～8循環(huán)；

(11)情景三工作目標(biāo)完成后，進(jìn)入情景四，過程按3～8循環(huán)；

(12)任意顯示，智能控制顯示。

3.2 工作過程及步驟

小道：職業(yè)能力訓(xùn)練過程：明確顯示方式，顯示方案論證，設(shè)計(jì)硬件環(huán)境(單片機(jī)并行接口，數(shù)碼顯示電路)，KEIL開發(fā)編譯環(huán)境使用，軟件設(shè)計(jì)及編程，軟件仿真，軟硬件聯(lián)調(diào)，顯示效果評(píng)判；(按不同情景區(qū)別細(xì)化)。

3.3 訓(xùn)練步驟與方法

大道：資訊、決策、計(jì)劃、實(shí)施、檢查、評(píng)價(jià)：方案論證與設(shè)計(jì)+參數(shù)計(jì)算與仿真+實(shí)物制作與測(cè)試+總結(jié)歸納與存檔。

3.4 教學(xué)方法

演示示范，引入啟發(fā)、探索討論式等。 根據(jù)教學(xué)訓(xùn)練過程(演示模擬、學(xué)做結(jié)合、自主設(shè)計(jì)、升華創(chuàng)新)動(dòng)態(tài)修正改進(jìn)教學(xué)方法；按照照著做、學(xué)著做、獨(dú)立做、創(chuàng)新做的不同技能階段，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)、應(yīng)用、綜合、創(chuàng)新四個(gè)能力目標(biāo)；圍繞比較，遷移，內(nèi)化；隱含，類比，建模，量變-質(zhì)變，加減法-積分-優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)能力遞進(jìn)，把學(xué)習(xí)能力、方法能力、專業(yè)能力、社會(huì)服務(wù)(職業(yè))能力貫穿整個(gè)教學(xué)過程(見圖2)。

圖2 基于WPS的教學(xué)情景設(shè)計(jì)舉例

4 教學(xué)設(shè)計(jì)方法及手段

4.1 解決思路和方法

整個(gè)教學(xué)過程以教師演示、提出問題，學(xué)生積極思考、給出解決思路和實(shí)現(xiàn)方法，然后由學(xué)生按照教學(xué)情景要求依據(jù)工作過程逐步實(shí)現(xiàn)知識(shí)、能力和行動(dòng)的融合。當(dāng)發(fā)現(xiàn)問題時(shí)，同組討論找出錯(cuò)誤環(huán)節(jié)(哥哥帶弟弟)，尋求解決方法，再進(jìn)行驗(yàn)證結(jié)果，培養(yǎng)學(xué)生積極思考，勇于改正的學(xué)習(xí)方式，教師(師傅帶徒弟)輔以引導(dǎo)，幫助和彌補(bǔ)知識(shí)點(diǎn)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，體現(xiàn)以學(xué)生為中心的教學(xué)指導(dǎo)思想。以工作過程為導(dǎo)向的理實(shí)一體化教學(xué)模式，以核心工作技能問題為切入點(diǎn)，適時(shí)運(yùn)用翻轉(zhuǎn)課堂，引導(dǎo)探討式等多種教學(xué)形式，使老師成為教學(xué)過程的組織者、導(dǎo)學(xué)者、資源開發(fā)者、教學(xué)創(chuàng)新研究者、終身學(xué)習(xí)幫助者[2]。

4.2 基于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的混合式教學(xué)改革

主要體現(xiàn)在：把互聯(lián)網(wǎng) + 傳統(tǒng)教學(xué)模式應(yīng)用在《單片機(jī)原理與應(yīng)用》課程教學(xué)過程中，將在線學(xué)習(xí)和線下傳統(tǒng)課堂教學(xué)融合在一起，充分利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)和傳統(tǒng)課堂教學(xué)的各自優(yōu)勢(shì)。同時(shí)通過基于WPS的網(wǎng)絡(luò)課程資源建設(shè)，提高網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)使用率及其與教學(xué)融合的深度；借助超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)在學(xué)生學(xué)習(xí)行為管理、課程教學(xué)組織與教學(xué)評(píng)價(jià)等方面獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，既能方便地監(jiān)控學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，也能滿足學(xué)生個(gè)性化的學(xué)習(xí)需求，使得課程考核既能評(píng)價(jià)過程，也能評(píng)價(jià)結(jié)果，這更有利于考核學(xué)生的真實(shí)學(xué)習(xí)能力，從而突破傳統(tǒng)教學(xué)模式的局限[3]。

5 教學(xué)環(huán)境

場(chǎng)地：多媒體實(shí)訓(xùn)教室；實(shí)訓(xùn)資源：?jiǎn)纹瑱C(jī)相關(guān)教材，電腦，單片機(jī)編程編譯環(huán)境(軟件)，單片機(jī)學(xué)習(xí)開發(fā)板；信息化+翻轉(zhuǎn)課堂，SIM、VR、AR；線上學(xué)習(xí)資源：超星學(xué)習(xí)通學(xué)資源。

6 教學(xué)創(chuàng)新與反思

原基于課程單元的教學(xué)內(nèi)容：?jiǎn)纹瑱C(jī)簡(jiǎn)介，單片機(jī)結(jié)構(gòu)，單片機(jī)功能部件，匯編語言，單片機(jī)接口，單片機(jī)語言編程，單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)等，比較難以接受，寫了的知識(shí)在實(shí)際工作過程中難以靈活運(yùn)用。

現(xiàn)基于過程化教學(xué)單元設(shè)計(jì)能充分抓住學(xué)習(xí)過程，采取讓學(xué)生先獨(dú)立思考(學(xué)中做)，容許學(xué)生犯錯(cuò)的情況下，分析問題，輔助講解涉及的知識(shí)點(diǎn)(做中學(xué))，學(xué)生印象深刻，很好地達(dá)到了教學(xué)目的(學(xué)會(huì)做)。整個(gè)教學(xué)過程以教師演示、提出問題，學(xué)生積極思考，給出解決思路和實(shí)現(xiàn)方法，然后由學(xué)生代表具體體驗(yàn)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)問題時(shí)，集體討論找出錯(cuò)誤環(huán)節(jié)，尋求解決方法，再進(jìn)行驗(yàn)證結(jié)果，這有助于培養(yǎng)學(xué)生積極思考、勇于改正、不斷進(jìn)步的學(xué)習(xí)方式。幫助學(xué)生構(gòu)建扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐創(chuàng)新知識(shí)，遵循工程邏輯構(gòu)建課程行動(dòng)體系(見圖3)，切實(shí)結(jié)合工作崗位的具體工作過程對(duì)所需知識(shí)和技能進(jìn)行反復(fù)系統(tǒng)性訓(xùn)練(做學(xué)結(jié)合)，真正實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)[4]。

圖3 基于WPS的體系融合

7 結(jié)語

本文以促進(jìn)就業(yè)為導(dǎo)向、以職業(yè)為載體的人的全面發(fā)展為宗旨，基于工作過程系統(tǒng)化課程改革背景下，重構(gòu)教學(xué)生態(tài)中以學(xué)生為本的課程和教材內(nèi)容、教學(xué)模式和教學(xué)方法改革，進(jìn)一步推動(dòng)電子信息類專業(yè)課程、教材建設(shè)與改革，不斷創(chuàng)新教學(xué)模式和方法，提升教學(xué)質(zhì)量，注重教育與職業(yè)的融合，從工作過程任務(wù)分析、課程對(duì)應(yīng)行動(dòng)領(lǐng)域的歸納、課程單元學(xué)習(xí)領(lǐng)域轉(zhuǎn)換、課程單元教學(xué)內(nèi)容組織與重構(gòu)、課程單元教學(xué)情境設(shè)計(jì)等方面，對(duì)典型工作進(jìn)行具體的篩選、整合，構(gòu)建符合職業(yè)成長(zhǎng)及認(rèn)知規(guī)律的切實(shí)可行的教學(xué)設(shè)計(jì)方案。