设计型学习模式在单片机接口技术课程教学设计中的应用

陈春燕

摘 要 在高职教育中，单片机接口技术是单片机原理的后续课程，针对该课程教学内容分散及以往教学中存在的问题，本文提出将设计型学习引入课堂，介绍该门课程的教学设计。提出使用“大项目、小迭代”的教学方法，并在小迭代中使用“四步法”，对每个新学习内容，持续迭代，持续分享。对不同层次学生提出不同要求，从而达到激发学生的学习兴趣，提高学生的自主学习能力和实践创新能力的目的。

关键词 单片机接口 设计型学习 循环迭代 多课程融合 项目导向

1教学现状

在高职教育中，单片机接口技术是电气自动化专业的核心课程。

该课程在大二下学期讲授，在学习该课程时，学生已经具备电路、模拟电子、数字电子、C语言、单片机原理等基本知识。这时候的学生有困惑：学习了多门功课之后该怎么应用。

在经过教学做一体化的改革之后，单片机接口技术这门课程已经有专用的机房、proteus仿真软件等锻炼学生动手能力的机会，但学生不能将学习到的知识融会贯通，知识局限在具体的单片机型号和接口芯片型号中，遇到新型号同功能的接口芯片、其他型号的单片机不知如何下手。缺乏分析问题解决问题的能力，遇到实际问题不知所措。

教学过程中教师依托教学大纲，根据设定好的剧本完成教学任务，学生接收知识，完成学习目标，但学生都是根据教师已经给出的范例模仿，完成输出，缺乏自身对知识的总结和提炼。

2设计型学习

设计型学习 （ Design based Learning 或 Learning by Design）是近年来逐步受到国内外关注的一种学习模式。该学习模式的创始人美国著名教育者多林·尼尔森（Doreen Nelson）将其用于 K-12 教育取得了丰硕成果，并得到国外教育界的推崇与倡导。

尼尔森认为其学习过程应遵循“逆向思维学习过程模型”，该模型定义了六步半的迭代学习过程：确定基础课程的一个主题或概念；从课程中找出问题（“1/2 步”：把问题转为一个“从来没有碰到”的挑战任务）；根据课程目标和内容设计评估标准；让学习者“试试看”；教授传统的指导课程；学习者修改设计。

设计型学习有如下特征：

首先，设计型学习目标是以问题为导向，学会设计。以问题为导向，引导学生分析问题、解决问题以及反思问题，以此促进学生问题解决能力的发展。

其次，设计型学习过程是基于项目的学习，教师给学生提出挑战任务发散学生思维，将各科知识进行整合，回忆利用已学的知识，设计能反映主题的制品，再通过新学的知识，重新加以修改和设计。这是一个迭代的过程，设计制品并不是最终经验，学生能够获得能够用在各个研究领域以及日常生活中的知识和社会技能。

最后，设计型学习方式是小组合作，多课程融合，学生需要在一起积极地设计合作设计任务，设计型学习的目标是培养学生具有整合教育中相关方面知识的专业创新能力，分析现有技术系统的能力，评估系统的质量和性价比，以便设计出更高性能的产品和系统。

设计型学习的多课程融合、项目导向、循环迭代等特征应用于单片机接口教学，可有效解决该课程中遇到的问题。

3基于设计型学习的单片机接口课程教学设计案例

将设计型学习模式引入到单片机接口课程中，依据设计型学习模式的特点，笔者在单片机接口课程中使用“大项目，小迭代”的方法改进教学方法。

3.1大项目

在这门课开始，我们预设一个项目任务，让同学们开发设计一个直流功率计。将同学分组，3人一组，一个组长，一个负责硬件设计，一个负责软件设计。该门课程结束时，每组提交一份成品。先让同学们思考如何实现功率计的设计，每组小组讨论后给出一个方案。

每组的组长分享自己组里的设计方案及实现方法，由老师和全班同学来评价其可行性。并分析中间要用到的技术内容。

通过分享总结，同学们给出该项目所需的模块组成：信号采样和显示处理。再进一步引导，单片机处理的是数字信号，怎么能处理模拟信号？同学们提出要转换。

根据这些分析内容，模拟信号处理是可以使用已经学过的知识实现的。但显示处理和模拟数字信号互换是新的知识，需要边学习边应用。

让同学们课下使用已经学过的知识设计模拟信号处理电路，给出适当的比例关系。同时在小迭代中讲解新的内容，用于项目实现。

3.2小迭代

在小迭代中，使用如下步骤进行分析：分发任务、扼要讲解、设计实现、分享评价。之后再循环进行，将每个功能分为基础、提升、高阶三部分，按学生层次不同分别完成不同的任务。如下图所示。

以显示功能为例：

基础任务：字符静态显示，可以在液晶上顯示静态字符。

提升任务：字符动态显示，可以在液晶上显示有变化的字符。

高阶任务：在液晶上显示汉字。

以基础任务为例：

分发任务——字符静态显示。

扼要讲解——字符液晶的命令/数据的读写时序，液晶显示字符的地址，控制命令的格式。

设计实现——由学生动手实现任务。

分享评价——有学生分享自己的实现成果，或实现过程中遇到的问题。

基础任务完成的同学进行提升任务的实现，未完成的同学继续进行基础任务练习。

3.3综合实现

在小迭代中讲解新的学习内容，将新的学习内容应用于功率计项目中，给出完整的设计方案，并测试实现，最后以小组为单位提交学习成果。

4结束语

使用设计型学习模式，可以使学生在该课程中融合已经学习过的课程内容，达到锻炼学生动手能力和创新能力的目的，在教学过程中要注意对学生项目进度的管理和追溯，以及分享评价的有效性。

参考文献

[1] 王佑镁.设计型学习：探究性教学新样式——兼论尼尔森的逆向思维学习过程模型[J].现代教育技术，2012（06）：12-15.

[2] 丁美荣，陈壹华.基于设计型学习的计算机网络实验教学研究[J] .计算机教育，2011（01）：47-51.

[3] 庄科君，贺宝勋.设计型学习：高校实验课堂教学模式创新.现代教育技术，2013（04）：110-113.