张绘敏

(河南应用技术职业学院机电工程学院,河南 郑州450042)

0 引言

单片机已经发展了近30年,目前已经渗透到生活的各个领域,几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。单片机作为高职院校机电专业的专业核心课程,不仅要求学生掌握繁杂的基础知识,更要求他们能够利用单片机解决应用系统设计问题。而很多高职院校在教学方法方面形式单一,致使学生学习的积极性降低,不能达到预期的教学效果,更不能适应单片机就业岗位的需求。如何调整单片机教学方法以适应社会对该岗位的人才需求已成为一个亟待解决的问题。

1 单片机课程教学现状

以河南应用技术职业学院为例,单片机课程自2011年起做了重大的变革,黄双成老师开发的《基于网络化教学的项目化单片机应用技术》作为单片机课程的核心教材,此教材采用以“项目为导向,任务为驱动”的教学模式,将全书基础篇以制作单片机彩灯控制器为项目,分为17个任务和两个考核项目。应用篇以交通灯控制系统、数字电压表设计与实现、双机通信系统和太阳能热水器水温、水位控制系统设计等四个项目案例的单片机应用来学习这门课程。教材设计思路清晰,以易理解的彩灯控制器项目引入,任务由浅入深,循序渐进,涵盖了单片机硬件和软件方面的所有知识点。

课程还开发了单片机网络课程中心平台,提供教学需要的PPT、教学设计方案、制作素材和实例、测试程序代码、考试系统、任务书等配套资源,老师按照“下发任务书－完成任务－相关知识－再下发任务书－再完成任务－小结测试”的思路组织教学,学生可以登录网站进行课程的学习。在平台上还可以在交流互动栏目线上解决学生的疑难问题,有效的提高了学生的学习效率。经过五年的教学实践,大大提高了单片机的教学和学习成效。

2 单片机课程教学现存在的问题

学校在单片机课程改革方面取得了很大的成效,但也存在了一些不足：

(1)学生学情方面：高职机电专业学生实践能力很强,彩灯控制器制作过程中的焊接任务完成的非常好,但是由于学生知识基础水平参差不齐,在任务驱动教学模式下,学生领取到了同样的任务,取得的成效差异很大,呈现出“高开低走”的态势。

(2)教学交互方面：课堂教学时间紧迫导致学生实践时间不足。任务驱动模式下知识的讲解、项目的实操及学生评价都在课堂上完成,为完成教学内容只能压缩学生的实践时间,学生在项目实践中遇到的问题得不到充分及时的解答。并且很少学生会课下去网站平台咨询问题,与老师交流少,知识技能的内化欠佳。

(3)教学方法方面：单片机课程我们已经采用了任务驱动的教学模式,取得了很大成果。但是教学模式还是以课堂教学过程为主,课下很少学生会去学习这门课程。而我们老师的课堂任务主要就是“授业解惑”,“授业”我们做到了。对于解惑,经实践表明学生的课堂疑惑很少,这是因为学生不注重课前的预习环节,课后也不注重总结反思,只靠教师在课堂上的精心设计来实现“任务驱动”,大大抹杀了学生的创新和自主学习的能力。

为解决上述三点问题,笔者在2014级学生的单片机课程教学中引入了“任务驱动＋翻转课堂”教学模式。一方面教师将每个任务知识点做成微课,学生能够根据自身基础灵活安排新知识的学习时间,提前预习下节课的内容,弥补学生间的差异性;另一方面缩短了教师课堂讲授新知识的时间,留出更多的课堂实践用于学生的项目实践,学生技能深度得以加强,并且课后老师和学生经过总结反思会使学习知识更加固化于心。

3 “任务驱动＋翻转课堂”教学模式在单片机课程中的应用

“任务驱动＋翻转课堂”的教学模式由课前自主学习、课中任务实施和课后总结反思三个环节构成。笔者分别从以下三个环节阐述该教学模式在单片机课程中的应用。

3.1 课前—自主学习

“任务驱动＋翻转课堂”的教学模式中,学生课前预习非常重要,在单片机网络平台上我们已经设计有部分教学资料,而知识点的微课录制是我们后期新加的教学资源,微课需要发布到网络平台上供学生学习。教师同时也把学习资源发布到微信和机电家园网上,附上文件超链接,便于学生下载微课。学生可通过电脑、手机、iPad等多种途径观看教师发布的微课视频。在学习中学生可以暂停、回放视频,这就照顾到了不同学习程度的学生。当他们遇到不懂的问题时可以通过网络查找相关资料、反复观看视频或在网络交互平台上向同学、老师提问,或者可将问题用笔记本记录下来到课堂上解决。

3.2 课中—组织课堂活动

Zaid Ali Alsagoff教授指出翻转课堂教学的最大挑战并不在于如何制作视频,如何进行有效的“线上”活动,而是如何创造鼓舞人心、面对面的课堂学习。“任务驱动＋翻转课堂”的教学模式中,教师还需要精心设计课堂教学活动思路,充分发挥学生的探究性。课堂活动主要有学生提出问题、教师解答问题、学生讨论教师个性化辅导、学生作品PPT展示、教师讲解点评等。

3.2.1 学生提出问题,教师解答问题

学生在单片机彩灯控制器项目制作预习中遇到的问题以及看完微课视频后在网络平台上学生测验结果反映的问题教师需要总结一一给学生答疑,教师尽量采用提问的方式逐步引导学生培养学生独立探究的能力。完成之后教师分配具体的任务,学生收到项目书开始具体分组实施。

3.2.2 学生协作探究,教师个性化辅导

学生在收到任务后,首先分析任务,然后完成项目制作需要的硬件电路设计,用Protues绘制PCB图,完成PCB板的焊接,编写软件程序,程序的仿真和调试等关键环节。因每个环节的难度不均,所以分组时应注意采取优势互补的方式进行合理的分组,并要控制组员的规模。另外在学生制作过程中,老师参与到学生的问题讨论中,给予学生实时的指导和帮助。

3.2.3 学生作品展示,教师点评讲解

学生完成任务后需要对小组的成果进行PPT展示交流分享经验。在项目过程中,不同小组设计的硬件电路和软件编程方法都可能不同,实现的彩灯闪烁效果也可能不同。通过作品的展示,小组间可以互相学习,学到一些新颖独特的想法,深化学习效果。此过程中还采用组内和组间互评,以及教师总结点评的方式对作品进行评价。

3.3 课后—总结反思

课后学生需要查找不足,教师需要对学生学习情况进行综合的评价,并反思教学过程的不足之处加以改进。教师也可以将学生作品撰写评语上传到单片机网络平台上学生自行下载,并通过微信公众号和机电家园网分享优秀的作品,并鼓励学生用微信、QQ、微博等网络工具分享出去,增强学生的成就感。部分学生将作品下载后制作成作品集,作为毕业设计的第一手资料和实习应聘的筹码,受到了非常好的效果。

4 教学效果分析

此项目主要对2013级、2014级的机电学生进行了在单片机网络平台上的课后问卷调查,2013级是采用任务驱动教学模式,2014级采用“任务驱动＋翻转课堂”教学模式。调查数据显示,2014级的课堂满意度达到了90%,远高于2013级的73%。单片机更新换代非常快,从事单片机开发需要持续的充电学习。“任务驱动＋翻转课堂”教学模式的创新,提高了学生学习的积极性,主动性,也增强了学生在社会行业中的生存能力。

5 结束语

作为“互联网＋”背景下的单片机教师,应该顺应时代发展探索新的教学模式,“任务驱动＋翻转课堂”教学模式应用在单片机课程中教学效果显著,但同时对老师也提出了更高的要求,因此此模式在以后教学中的持久应用还需要更深入的探索和实践。

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