“單片機技術(shù)”課程線上教學(xué)探索

許秀玲

（甘肅機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅天水 741000）

作為電子信息類專業(yè)核心課程，“單片機技術(shù)”是一門實踐性和實用性很強的課程。教學(xué)過程中，教師要以單片機應(yīng)用能力培養(yǎng)為主線，采用理論與實踐相結(jié)合的教學(xué)模式。如何有效開展“單片機技術(shù)”線上教學(xué)具有極為重要的現(xiàn)實意義。

一、線上教學(xué)的特點

線上教學(xué)是傳統(tǒng)課堂教學(xué)的延伸，是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息技術(shù)發(fā)展的必然產(chǎn)物。線上教學(xué)的出現(xiàn)打破了傳統(tǒng)課堂教學(xué)的封閉性、規(guī)范性，學(xué)生處于被動狀態(tài)的模式，在提倡素質(zhì)教育理念的今天具有顯著優(yōu)勢。其主要優(yōu)勢在于：一是靈活選擇。線上教學(xué)包括直播、錄播、線上互動等多元化方式，學(xué)生可以根據(jù)自身情況自主選擇合適的學(xué)習(xí)方式，并且學(xué)習(xí)時間和地點也可靈活選擇，使學(xué)習(xí)效率大幅度提升。二是線上教學(xué)具有開放性。線上教學(xué)面向社會、面向網(wǎng)絡(luò)，使得大量教學(xué)資源實現(xiàn)共享，學(xué)生可以利用網(wǎng)絡(luò)獲取更多的知識，擴大自己的知識面。三是教學(xué)資源豐富，能夠帶給學(xué)生更加生動有趣的學(xué)習(xí)體驗。四是線上教學(xué)所使用教學(xué)視頻主要以碎片化教學(xué)內(nèi)容為主，且視頻時間相對較短，能夠使學(xué)生始終以一個知識點為核心，保持清晰思路。所以，無論是在課前或課后，皆有能夠激發(fā)學(xué)生興趣的學(xué)習(xí)內(nèi)容，若此時學(xué)生所涉及知識點學(xué)習(xí)難度較大，其便可通過網(wǎng)絡(luò)平臺反復(fù)練習(xí)。

二、單片機線上教學(xué)存在問題

線上教學(xué)雖然方便了教學(xué)活動，具有靈活、便捷、教學(xué)資源豐富、信息化管理等諸多優(yōu)點，但是實施過程中還存在很多需要解決的問題。若教師未對課堂教學(xué)與線上教學(xué)的差異性形成明確認(rèn)知，仍然使用同一種教學(xué)方式，便會導(dǎo)致線上教學(xué)自身作用與優(yōu)勢無法有效充分發(fā)揮。線上教學(xué)的主要缺陷如下：

第一，學(xué)習(xí)氛圍不足。線上教學(xué)與傳統(tǒng)課堂教學(xué)相比，課堂教學(xué)是一個現(xiàn)場互動的過程，而線上教學(xué)僅僅是通過顯示器開展教學(xué)活動。在這種教學(xué)場景下師生之間因缺少面對面的溝通，交流方式單一、互動少、答疑不及時，學(xué)生缺少氛圍感，學(xué)習(xí)積極性不高。老師也難以把握上課內(nèi)容的深淺快慢，容易變成單方面的教，因此，學(xué)習(xí)效果不如線下教學(xué)。

第二，學(xué)習(xí)狀態(tài)缺乏監(jiān)管。由于高職學(xué)生的基礎(chǔ)偏差，學(xué)習(xí)興趣不高，學(xué)習(xí)主動性相對較弱，平常在線下課堂教學(xué)時也需要時常督促和提醒。因此在線上教學(xué)過程中，受限于傳輸媒介，教師無法觀察課堂實時狀態(tài)，導(dǎo)致教師無法通過學(xué)生的學(xué)習(xí)神態(tài)全面了解每位學(xué)生的實際聽課情況和知識掌握情況，難以督促每一位學(xué)生保持良好的學(xué)習(xí)狀態(tài)和學(xué)習(xí)熱情。

第三，實踐教學(xué)難以展開?！皢纹瑱C技術(shù)”作為一門理論與實踐并重的課程。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)中，通常會在專門的實訓(xùn)室開展“教、學(xué)、做一體化”的教學(xué)模式。然而，受到這種理論+實踐的“理實一體化”教學(xué)形式和教學(xué)資源的限制，單片機課程在線上教學(xué)中很難開展實踐教學(xué)。一方面，線上授課中老師不方便利用單片機實訓(xùn)裝置進行現(xiàn)場演示；另一方面，學(xué)生在線上學(xué)習(xí)過程中，因缺少實踐環(huán)境而無法接觸到實際操作。因此單片機在線上教學(xué)中理論與實踐相脫節(jié)，導(dǎo)致學(xué)生感覺學(xué)習(xí)吃力，枯燥難理解，教學(xué)效果不佳。

第四，線上教學(xué)模式并不完善?，F(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺皆處于完善過程中，也有部分教師不具備豐富網(wǎng)絡(luò)線上教學(xué)經(jīng)驗，無法熟練應(yīng)用各項線上教學(xué)功能。

三、單片機線上教學(xué)創(chuàng)新

當(dāng)在線教育成為常態(tài)化，單片機技術(shù)線上課程若要達到高質(zhì)量、高效率的教學(xué)效果，還存在著一些需要調(diào)整的方面：

（一）調(diào)整教學(xué)內(nèi)容

“單片機技術(shù)”是一門將理論知識作為基礎(chǔ)，實際運用為目標(biāo)的課程，其不僅需要學(xué)生具有扎實理論功底，同時還需具備良好的動手能力。現(xiàn)階段，單片機的線上課堂由于沒有真實的實踐教學(xué)場景，實踐教學(xué)難以開展，單片機的線上教學(xué)理、實分離，導(dǎo)致單純的理論知識枯燥無味、難以理解。必然會導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)時抓不住重點，也不知道所講理論知識怎么用，讓學(xué)生感到“難學(xué)”的印象，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中很容易產(chǎn)生疲憊感和懈怠，逐漸失去對單片機的學(xué)習(xí)熱情和興趣，且教學(xué)效果差。因此，在開展線上教學(xué)過程中，教師應(yīng)利用單片機仿真軟件構(gòu)建實踐平臺，對教學(xué)內(nèi)容進行合理調(diào)整。采用任務(wù)引領(lǐng)的方式，以任務(wù)實施為主線，突出任務(wù)完成能力訓(xùn)練為中心，穿插必要的理論知識，做到理論與實踐相互結(jié)合。從而引導(dǎo)學(xué)生主動參與到單片機線上教學(xué)中。

（二）創(chuàng)新教學(xué)方法

若教師在線上教學(xué)中仍沿用傳統(tǒng)課堂教學(xué)方式，便無法切實發(fā)揮線上教學(xué)自身功能，故教師應(yīng)對線上教學(xué)特點形成明確認(rèn)知，切實做到揚長避短，為線上教學(xué)質(zhì)量提供有力保障。同時，由于線上教學(xué)始終缺乏系統(tǒng)性，且受到學(xué)校資源設(shè)備因素制約，導(dǎo)致學(xué)生動手操作機會極少，因此，教師應(yīng)思考如何在開展線上教學(xué)時融入實踐內(nèi)容。例如，教師可在開展線上教學(xué)時運用任務(wù)教學(xué)法，此方式所提出的每個任務(wù)皆有較強針對性，同時將學(xué)生作為課堂主體，切實強化學(xué)生課堂參與度，并培養(yǎng)學(xué)生自主性與主觀能動性。通過將任務(wù)教學(xué)法與線上教學(xué)相融合，形成線上任務(wù)教學(xué)法，其主要內(nèi)容為：

一是將發(fā)布任務(wù)作為課堂主線任務(wù)，由教師向?qū)W生發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)，為教學(xué)計劃初步實施提供有力推動。二是以錄播教學(xué)視頻為主要方式，各視頻以知識點為單位，最大限度地縮短視頻時間，使學(xué)生能夠?qū)⒆陨碜⒁饬?，同時增設(shè)測試內(nèi)容或線上課堂活動，強化師生溝通互動，為教師明確學(xué)生實際情況提供有力保障。三是加大實踐拓展關(guān)注力度，由于線上教學(xué)不同于學(xué)校上課，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高，且極度缺乏單片機相關(guān)實踐機會，故可通過以下兩部分內(nèi)容拓展實踐活動。首先，引導(dǎo)學(xué)生觀看拓展實踐視頻，在各個章節(jié)搭配拓展實踐視頻，如《基于單片機的電子秒表設(shè)計》《基于單片機的簡易計算器設(shè)計》《基于單片機的電子屏顯示設(shè)計》等相關(guān)內(nèi)容，網(wǎng)絡(luò)視頻是聯(lián)合理論與實踐的有效紐帶，其不僅能夠促使學(xué)生的學(xué)習(xí)趣味性大幅度提升，確保學(xué)生能夠徹底理解所學(xué)知識。同時，能夠有效解決學(xué)生無法將理論知識轉(zhuǎn)變?yōu)閷嵺`應(yīng)用的難題，為學(xué)生實踐提供經(jīng)驗與思路支撐，促使線上教學(xué)效果事半功倍[1]。其次，引導(dǎo)學(xué)生參與拓展實踐活動，在單片機線上教學(xué)過程中，每個章節(jié)都設(shè)置拓展實踐活動部分，其中包含Proteus+Keil軟件仿真與實物制作兩部分。例如，教師可讓學(xué)生獨立開展單片機電子秒表設(shè)計的仿真與制作，此教學(xué)方式不僅能夠使學(xué)生深層次掌握與理解相關(guān)理論知識，同時也能明確與掌握單片機電路結(jié)構(gòu)與編程方式[2]。

四、單片機線上教學(xué)實施

（一）構(gòu)建虛擬實訓(xùn)室

單片機是一門實踐性很強的課程，單片機的學(xué)習(xí)必須做到理論與實踐相結(jié)合，實訓(xùn)是非常重要的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。然而，大部分理實一體課程皆有與之相對應(yīng)的軟件仿真平臺，通過軟件仿真環(huán)境，可以實現(xiàn)教學(xué)案例與實訓(xùn)仿真工作。教師可利用軟件仿真平臺彌補線上教學(xué)所缺乏的實踐環(huán)境問題，通過具有強大功能的仿真平臺構(gòu)建虛擬實訓(xùn)室，令理論教學(xué)部分不再枯燥無味，同時又與實踐緊密結(jié)合，促使學(xué)生能夠在虛擬實踐環(huán)境中自由的實踐創(chuàng)作，使得學(xué)生不會因?qū)嵱?xùn)設(shè)備的安全問題、硬件損壞或害怕出錯而直接影響實踐效果，切實強化學(xué)生的感知力，從而實現(xiàn)線上教學(xué)的理論與實踐的統(tǒng)一[3]。

利用Proteus仿真軟件和Keil軟件，搭建單片機學(xué)習(xí)的虛擬實踐環(huán)境，教師在“做”中教、學(xué)生在“做”中學(xué)，讓“教學(xué)做合一”成為線上教學(xué)的可能。Proteus+Keil軟件，是單片機系統(tǒng)硬件電路設(shè)計與控制程序的聯(lián)合仿真調(diào)試平臺，其系統(tǒng)資源豐富，硬件投入少，單片機仿真功能強大。教學(xué)中的每一個項目案例，均可通過此仿真平臺生動地展現(xiàn)在學(xué)生眼前，從而為單片機仿真教學(xué)提供良好的支撐。

單片機的虛擬仿真過程如圖1所示，在單片機教學(xué)實踐中，先通過Proteus軟件對系統(tǒng)的硬件電路進行設(shè)計；接著在Keil軟件中建立工程項目，并編寫系統(tǒng)的控制程序，最后將完成調(diào)試的程序?qū)雴纹瑱C控制器中進行軟、硬件聯(lián)調(diào)，程序的運行結(jié)果將在Proteus環(huán)境中得到反映，當(dāng)然這中間肯定會出現(xiàn)很多硬件和軟件的錯誤。通過觀察實時仿真結(jié)果，在軟件平臺上反復(fù)修改和設(shè)計就可以了，最終模擬出實際系統(tǒng)的運行效果。

圖1 單片機虛擬仿真過程

從實踐教學(xué)角度出發(fā)，利用Proteus仿真軟件，通過具體項目的實施，促進學(xué)生對理論知識的深入理解。并給學(xué)生足夠的發(fā)揮空間，讓學(xué)生體驗電子設(shè)計的魅力，極大地提高了學(xué)生的理論基礎(chǔ)、電路設(shè)計和工程應(yīng)用的創(chuàng)新能力。從而豐富和完善了理論教學(xué)的內(nèi)容。使理論教學(xué)與實踐教學(xué)二者相輔相成，相互促進。

（二）在教學(xué)過程中融入項目案例

在教學(xué)過程中，采用項目案例式教學(xué)法，將單片機的理論知識合理地分解到各個項目中，每個項目相互銜接貫通、能力遞進。再把一個完整的項目分解為若干個案例。在項目的實施過程中，讓學(xué)生由淺入深、由簡到繁地從小任務(wù)到大項目逐步去完成。通過“做中學(xué)”，加強學(xué)生對能力遷移所需知識的掌握程度，提升分析和解決問題的能力；通過任務(wù)驅(qū)動，促使學(xué)生利用書本上學(xué)到的理論知識，“創(chuàng)作”自己的作品。從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)熱情，化被動接受式學(xué)習(xí)為主動探索式學(xué)習(xí)。

以單片機的霓虹燈設(shè)計項目任務(wù)為例，其任務(wù)與知識點分解詳情見表1。學(xué)生在完成“點亮一個LED”任務(wù)中，掌握“C51單片機的I/O端口的使用”，通過設(shè)計延時程序制作“一個閃爍的LED”，然后，再利用C51數(shù)組實現(xiàn)“8位流水燈”，最后修改控制程序，讓8個LED能分別點亮2個，3個，4個……或更多種不同組合方式，實現(xiàn)“花樣霓虹燈”任務(wù)。該項目任務(wù)都是由簡單到復(fù)雜，從易到難的順序逐步完成的。

表1 單片機霓虹燈設(shè)計項目任務(wù)與知識點

（三）過程化考核

課程考核是檢驗教學(xué)效果、保證教學(xué)質(zhì)量的主要手段。傳統(tǒng)的課程考核一般由50%的平時成績和50%的考試成績組成，平時成績主要以學(xué)生實際出勤率和教師主觀印象作為依據(jù)，缺乏客觀性，致使學(xué)生輕視學(xué)習(xí)過程而重視考試成績，從而無法獲得最佳學(xué)習(xí)效果。利用信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開展的線上教學(xué)，能將學(xué)生每一個階段的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)進行記錄與保存，為教師開展過程化考核提供便利。

單片機線上教學(xué)的課程考核，可以設(shè)置為兩個方面：在線學(xué)習(xí)表現(xiàn)和綜合測試。將超星學(xué)習(xí)通平臺提供的評價數(shù)據(jù)和成績及學(xué)生學(xué)習(xí)記錄作為主要依據(jù)，將課程考核貫穿于整個教學(xué)過程，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)“以分為尊”的弊端，讓考核更加合理，督促學(xué)生重視平時的學(xué)習(xí)過程，把平時當(dāng)考試，考試當(dāng)平時，增強學(xué)生課堂參與的積極性與主動性。具體可以通過線上教學(xué)平臺將學(xué)生的在線表現(xiàn)，如簽到、學(xué)習(xí)、師生互動、作業(yè)、測驗等數(shù)據(jù)納入平時成績，占比60%；綜合測試成績占比40%?？己思?xì)節(jié)如表2所示。

表2 考核細(xì)節(jié)

五、結(jié)束語

綜上所述，本文主要對單片機理實一體課程線上教學(xué)的實施展開研究，使得線上教學(xué)中實施的理論教學(xué)與實踐教學(xué)相結(jié)合，確保單片機線上教學(xué)自身價值與有效性得到充分發(fā)揮。但是，在開展線上教學(xué)過程中，學(xué)生缺少教師監(jiān)督，如何做好線上教學(xué)設(shè)計，營造良好的在線學(xué)習(xí)氛圍，提高學(xué)生學(xué)習(xí)主動性和積極性，避免刷課行為，仍需開展進一步研究。