單片機課程思政教學設(shè)計與實踐
——以LED點陣顯示器為例

仝軍令 司卓印 梁 斌

（中國礦業(yè)大學徐海學院，江蘇 徐州221008）

0 引言

黨和國家一直以來都十分重視課程的育人作用，尤其是進入新時代，高校課程的育人作用被反復強調(diào)[1]。2016年，習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上的重要講話中指出，“使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)”。為了貫徹總書記的講話精神，各高校紛紛開展了關(guān)于課程思政的探討[2]。在課程思政的實踐中，主要是從專業(yè)課程教學素材中挖掘思政元素，在教學過程中，將思政元素融入教學內(nèi)容，實現(xiàn)“知識傳授與價值引領(lǐng)相結(jié)合”的教學效果[3]。

單片微機原理與接口技術(shù)是我校機械工程專業(yè)的一門主干課程，主要講授單片機的原理及其在機械工程領(lǐng)域中的檢測與控制方面的應(yīng)用。人機交互接口是單片機應(yīng)用系統(tǒng)的重要組成部分，包括按鍵輸入和顯示器輸出兩個模塊。與單片機接口的顯示器種類較多，目前常用的有獨立LED指示燈、LED數(shù)碼管、LED點陣顯示器以及液晶顯示器等，需要系統(tǒng)講解，構(gòu)成了人機交互接口技術(shù)一章思政教育的重要載體。在目前常用的單片機顯示器的發(fā)展過程中，LED點陣顯示器具有承上啟下的作用，因此，本文主要以LED點陣顯示器與單片機的接口知識為例，探討單片機課程思政的教學設(shè)計與實踐。

1 思政元素的凝練

1.1 充分利用顯示器的顯示功能，傳播正能量信息

在講解LED點陣顯示器工作原理的時候，需要借助于顯示實例。通過選擇合適的顯示實例，將愛國主義、社會主義核心價值觀等信息巧妙地融入教學內(nèi)容，以潤物細無聲的方式傳播正能量。

1.2 歸納現(xiàn)代單片機顯示器的發(fā)展過程，聯(lián)系思政理論知識

從歷史的角度思考事物的發(fā)展，歸納出現(xiàn)代單片機顯示器的發(fā)展過程，即從獨立LED燈，到LED數(shù)碼管，再到LED點陣顯示器。從而引出學生在思政理論課程中所學習的“否定之否定規(guī)律”，以聯(lián)系思政理論課程知識。

2 教學設(shè)計

2.1 教學目標

（1）知識目標。了解LED點陣顯示器的硬件結(jié)構(gòu)原理，掌握字形碼的生成和顯示控制方法。

（2）能力目標。具有LED點陣顯示系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計能力。

（3）育人目標。加深對社會主義核心價值觀的認識，激發(fā)愛國主義熱情，進一步認識唯物辯證法之“否定之否定規(guī)律”的普遍指導意義。

2.2 以愛國主義元素引出課程內(nèi)容

課堂導入環(huán)節(jié)，播放慶祝中華人民共和國成立70周年聯(lián)歡會視頻，重點展示首都北京建筑物墻體巨幅LED點陣屏幕顯示“我愛你中國”“祖國萬歲”等畫面，在烘托愛國主義情感的氛圍中，引出學生對LED點陣顯示器工作原理和發(fā)展歷程的思考。

2.3 主要內(nèi)容講授

2.3.1 LED點陣顯示器的硬件構(gòu)成

LED點陣顯示器硬件構(gòu)成采用“總—分—總”的教學思路進行講授。從市面上常見的成品LED點陣顯示器開始，說明它是由若干單元板拼接而成，每塊單元板由基本模塊組成，基本模塊又是由若干點狀LED燈組成。通過單元板的拼接擴展，就能得到各種尺寸，各種形狀的LED點陣顯示器。最后以顯示“社會主義核心價值觀”的LED點陣顯示器為例，展示拼接擴展效果，強化學生對“社會主義核心價值觀”的記憶和理解。

2.3.2 LED點陣顯示器的顯示原理

以8×8 LED點陣基本模塊為例說明LED點陣顯示器的顯示原理。8×8 LED基本模塊由8行、8列共64個點狀LED燈封裝而成。為了簡化外部引線，每一行LED燈的陽極被連接起來，用一個引腳引出，每一列LED燈的陰極也被連接起來，用一個引腳引出，于是，基本模塊對外的引腳就有8個行引腳，和8個列引腳。通過單片機控制相應(yīng)行、列引腳的電平狀態(tài)，就可以顯示特定的符號和圖形。

選擇“紅心”符號作為實例，詳細講解LED點陣顯示器與單片機的接口設(shè)計、字形碼的生成以及顯示控制程序的編寫。以“紅心”符號為例，使學生在學習顯示原理的同時，在潛移默化中領(lǐng)會“紅心”符號所蘊含的“愛國、敬業(yè)、誠信、友善”價值觀所共有的誠摯之情。

2.3.3 現(xiàn)代單片機顯示器的發(fā)展歷程

回顧已學習的單片機顯示器類型，包括獨立LED燈、LED數(shù)碼管、LED點陣顯示器，總結(jié)這些顯示器的特點與適用場合，如表1所示。

表1 單片機顯示器的特點及適用場合

在上述總結(jié)分析的基礎(chǔ)上，引導學生從歷史的角度思考現(xiàn)代單片機顯示器的發(fā)展歷程。最簡單的現(xiàn)代單片機顯示器是點狀獨立LED燈，可以作為指示燈進行顯示，但是很不直觀。于是人們將7個點狀LED燈改為條狀，按照“8”字形組合，就構(gòu)成了LED數(shù)碼管顯示器，可以顯示0到9的數(shù)字和有限的英文字母等符號。為了顯示更多、更復雜的信息，人們將條狀LED燈又改回了點狀，按照陣列的形式進行組合，就形成了LED點陣顯示器，可以顯示世界上所有的文字符號及圖形。

現(xiàn)代單片機顯示器從最簡單的點狀獨立LED燈，到條狀組合“8”字形LED數(shù)碼管，再到點狀組合LED點陣顯示器的發(fā)展過程中，作為顯示器核心部分的LED燈的形狀經(jīng)歷了兩次否定，最終又回到了原來的點狀，但是構(gòu)成的LED點陣顯示器的顯示功能卻產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍，完成了“否定之否定”的蛻變。從而引出學生在思政理論課程中所學習的“否定之否定規(guī)律”。

通過分析單片機顯示器發(fā)展所遵循的規(guī)律，使學生更加具體地感受辯證法的基本規(guī)律，進而促使學生能夠主動運用規(guī)律來指導自己的學習、生活和工作。

3 教學成效

筆者依據(jù)上述教學設(shè)計進行教學，取得了良好的課堂效果，制作的LED點陣顯示器微課，獲得了江蘇省微課比賽二等獎。學生普遍反映，以LED點陣顯示器作為載體顯示“社會主義核心價值觀”的形式能夠接受，在學習LED點陣顯示器工作原理的同時，喚起了對“社會主義核心價值觀”的記憶和理解。同時也厘清了常用類型單片機顯示器的內(nèi)在聯(lián)系，對“否定之否定規(guī)律”有了更加具體和深刻的理解，認識到了思政理論知識的普遍指導意義。

4 結(jié)語

本文以LED點陣顯示器為例，探討了以課程思政為導向的教學設(shè)計，并在課堂教學和教學比賽中加以應(yīng)用，取得了良好的效果。與單片機課程相關(guān)的思政元素還有工匠精神、規(guī)則意識、協(xié)作精神等。在單片機知識的講解過程中，自然融入思政元素，增強了單片機課程的價值引領(lǐng)功能，達到了既教書又育人的目標。