基于單片機的LED數(shù)碼管動態(tài)顯示項目教學(xué)設(shè)計與實施

石巧云

（安徽電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 蚌埠 233000）

一、引言

《單片機應(yīng)用技術(shù)》是電子類專業(yè)一門重要的專業(yè)課程，是為后續(xù)《嵌入式技術(shù)應(yīng)用》、《電子產(chǎn)品設(shè)計與制作》、頂崗實習(xí)等課程打下堅實基礎(chǔ)。LED數(shù)碼管顯示是單片機輸出口使用的典型案例，也是必學(xué)環(huán)節(jié)，其中動態(tài)顯示既是重點，也是難點。

在多年的高職實際教學(xué)中，發(fā)現(xiàn)在進行LED數(shù)碼管動態(tài)顯示這部分內(nèi)容的教學(xué)時，有的教師先講授理論知識點，然后演示，學(xué)生再進行驗證性訓(xùn)練，學(xué)生學(xué)完也是知其然不知其所以然。因為，在聽理論課時，學(xué)生積極性不高，是處于被動接受的狀態(tài)，而在進行驗證性訓(xùn)練時，也沒有深刻理解動態(tài)顯示的控制特點，不會舉一反三和思考總結(jié)。

這個階段的學(xué)生學(xué)習(xí)特點是：喜歡動手實踐，但缺乏耐性，容易出現(xiàn)畏難情緒，不擅于總結(jié)創(chuàng)新；對學(xué)習(xí)要求不高，尤其缺乏精益求精的工匠精神；學(xué)習(xí)被動，主動學(xué)習(xí)的意愿較弱，更愿意結(jié)合實際案例學(xué)習(xí)。

針對以上問題，在深入校企合作單位和市場調(diào)研的基礎(chǔ)上，根據(jù)學(xué)生特點，實行“以項目驅(qū)動”為導(dǎo)向，以完成具體工作任務(wù)來引導(dǎo)學(xué)習(xí)活動和評價學(xué)習(xí)效果，推行現(xiàn)代信息化教學(xué)手段，根據(jù)同學(xué)們喜聞樂見的智能電飯煲的顯示控制來進行教學(xué)設(shè)計。

二、具體教學(xué)設(shè)計

（一）教學(xué)目標(biāo)

以應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)為例，本課程開設(shè)在大一下學(xué)期，學(xué)生已完成《C語言程序設(shè)計》、《電工基礎(chǔ)》等課程的學(xué)習(xí)，已具備一定的電路分析、C語言編程和信息獲取的能力，而且已對單片機最小系統(tǒng)、I/O口的使用以及數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)原理有了初步的認識，并具有數(shù)碼管靜態(tài)顯示的使用經(jīng)驗。本項目環(huán)節(jié)將為后續(xù)LED點陣顯示，LCD顯示打下良好的基礎(chǔ)。具體的教學(xué)目標(biāo)如表1所示。

（二）教學(xué)重難點

依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)、教學(xué)目標(biāo)要求，以及學(xué)生的特點，確立了以下教學(xué)重難點，見表2。

（三）具體教學(xué)內(nèi)容

LED數(shù)碼管動態(tài)顯示項目以某型智能電飯煲的數(shù)碼管顯示功能為載體，內(nèi)容包括顯示功能調(diào)研、任務(wù)分析、任務(wù)實現(xiàn)和任務(wù)拓展四個主要環(huán)節(jié)，具體內(nèi)容安排如圖1所示。

表1 LED數(shù)碼管動態(tài)顯示教學(xué)目標(biāo)

表2 LED數(shù)碼管動態(tài)顯示教學(xué)重難點

圖1 LED數(shù)碼管動態(tài)顯示項目內(nèi)容環(huán)節(jié)圖

（四）教學(xué)過程設(shè)計

整個項目教學(xué)中以現(xiàn)代教學(xué)理念為指導(dǎo)，以信息技術(shù)為支持，采用以建構(gòu)主義理論為基礎(chǔ)的信息化教學(xué)模式[1]。以學(xué)生為中心，教師創(chuàng)設(shè)情境、協(xié)作與會話等學(xué)習(xí)環(huán)境，使學(xué)生充分發(fā)揮自身的主動性和積極性，對當(dāng)前所學(xué)的知識進行意義建構(gòu)，并用所學(xué)解決實際問題，進行能力內(nèi)化。教學(xué)過程通過情景創(chuàng)設(shè)、問題探究、協(xié)商探索、意義建構(gòu)及過程考核幾個方面全方位實行[2]，具體如表3所示。

三、教學(xué)實施

本項目共分四個環(huán)節(jié)，共8學(xué)時，每個環(huán)節(jié)都采用教師評價、學(xué)生自評與互評相結(jié)合的多元化評價方式落實學(xué)習(xí)結(jié)果評價[3]。教學(xué)實施過程中將每一個教學(xué)環(huán)節(jié)分解為：課前導(dǎo)學(xué)、課中實施和課后提升三個階段。具體如下：

表3 LED數(shù)碼管動態(tài)顯示教學(xué)策略設(shè)置

（一）功能調(diào)研

課前：利用網(wǎng)絡(luò)課程平臺發(fā)布課前調(diào)研任務(wù)，完成對電子產(chǎn)品常用顯示技術(shù)的統(tǒng)計；學(xué)生自主學(xué)習(xí)課程平臺學(xué)習(xí)資源。課中：由調(diào)研結(jié)果，導(dǎo)入九陽智能電飯煲選擇何種顯示方案的問題情境；教師通過知識講解和動畫演示常用顯示技術(shù)，引導(dǎo)學(xué)生探索某型智能電飯煲的顯示方案；借助思維導(dǎo)圖工具，收集小組學(xué)習(xí)成果。課后：個性化作業(yè)推送，開拓視野，了解電子產(chǎn)品顯示的新技術(shù)、新工藝。

（二）任務(wù)分析

課前：通過課程平臺發(fā)布實驗所用智能電飯煲產(chǎn)品說明書，請學(xué)生完成相應(yīng)的任務(wù)分析，做好預(yù)習(xí)。課中：點評學(xué)生的任務(wù)分析單，根據(jù)智能電飯煲控制板實物觀察演示，學(xué)習(xí)相應(yīng)的電路設(shè)計和顯示功能。課后：分組討論，進一步完善各組顯示方案的設(shè)計。

（三）任務(wù)實現(xiàn)

課前：通過課程平臺發(fā)布視覺暫留小視頻，使學(xué)生初步了解視覺暫留原理，并且發(fā)布任務(wù)書，搭建數(shù)碼管動態(tài)顯示電路。課中：通過討論的方式引入數(shù)碼管動態(tài)顯示原理、兩位數(shù)動態(tài)顯示電路搭建、兩位數(shù)動態(tài)顯示程序設(shè)計；通過案例情境、問題情境，指導(dǎo)學(xué)生自主探究、協(xié)作學(xué)習(xí)；通過智能電飯煲烹飪狀態(tài)視頻、虛擬仿真等手段引入邊框跑馬顯示原理這一問題情境；教師通過講授、師生互動等方式指導(dǎo)學(xué)生自主探究和協(xié)作學(xué)習(xí)邊框跑馬的任務(wù)分析、硬件搭建、軟件設(shè)計、軟硬件聯(lián)調(diào)的任務(wù)實現(xiàn)。課后：發(fā)布作業(yè)，反饋學(xué)習(xí)效果，并分層次發(fā)布任務(wù)，實現(xiàn)精準(zhǔn)教學(xué)。

（四）任務(wù)拓展

課前：發(fā)布任務(wù)書，使學(xué)生明確本環(huán)節(jié)做什么，做好預(yù)習(xí)準(zhǔn)備。課中：教師引導(dǎo)學(xué)生思考，總結(jié)邊框跑馬顯示的精髓——數(shù)組+循環(huán)，以及計時顯示的關(guān)鍵——顯示數(shù)字為每隔一段時間變化一次的變量。學(xué)生舉一反三，鞏固練習(xí)。課后：分組調(diào)研，定制個性化顯示方案。

四、教學(xué)效果

本項目教學(xué)中以學(xué)生為主體，教師為引導(dǎo)，分層次分階段推進。采用情景創(chuàng)設(shè)、問題探究、協(xié)商探索、意義建構(gòu)及過程考核幾個方面全方位實行[4]，大部分同學(xué)順利完成了LED數(shù)碼管動態(tài)顯示的電路設(shè)計和程序設(shè)計，并實現(xiàn)了軟硬件聯(lián)調(diào)，部分學(xué)生任務(wù)實現(xiàn)環(huán)節(jié)成績雷達數(shù)據(jù)如下圖2所示，課程成績數(shù)據(jù)如圖3所示。另外，部分優(yōu)秀的學(xué)生在現(xiàn)有任務(wù)的基礎(chǔ)上，還拓展了附加功能，如按鍵控制、蜂鳴器提示等[5]。

圖2 任務(wù)實現(xiàn)環(huán)節(jié)成績雷達

圖3 課程成績數(shù)據(jù)

五、結(jié)語

多年來，學(xué)生在學(xué)習(xí)LED數(shù)碼管動態(tài)顯示時，缺乏興致，不能學(xué)以致用，實行“以項目驅(qū)動”為導(dǎo)向，以完成具體工作任務(wù)來引導(dǎo)學(xué)習(xí)活動和評價學(xué)習(xí)效果，推行現(xiàn)代信息化教學(xué)手段，并依托實際產(chǎn)品——某型智能電飯煲的顯示控制來進行教學(xué)設(shè)計與實施，效果好，值得推廣。