基于职教云平台的“单片机技术应用”课程混合式教学探索实践

李水明 邵长春 陈鑫洋 冯云智

（柳州铁道职业技术学院电子技术学院 广西·柳州 545006）

根据教育部提出的《教育信息化2.0行动计划》文件，指出加快教育现代化发展，积极推进“互联网+教育”，开展课堂教学信息化。[1]为了响应教育部的号召，许多高等职业学校都开展了线上线下混合式授课教学模式。混合式教学模式借助资源库、中国大学MOOC、智慧职教云等互联网云平台在线组织课程，结合线下的传统教学方式优势互补进行授课。[2]混合式教学相对于传统教学，能够有效利用网络资源、与课堂知识深度融合，要学生在课堂中深度参与，提高学生学习主动学习性，课堂进行信息化教学改革，能够有效地提高学生自学能力和学习效率。“单片机技术应用”课程作为工业机器人技术、应用电子技术、自动化等专业的主干课，从职业发展和岗位需求角度来说，学生学好单片机技术应用这门课程是非常有必要的。在该课程采用混合式教学能够利用互联网技术，提前与学生沟通获知学生的知识水平，调整授课内容以满足不同知识层次学生的需求。[3]本文以“简易秒表的设计”为例开展混合式教学设计，旨在提高学生的学习效率和动手能力。

1 “单片机技术应用”课程教学分析

1.1 教学内容

专业制定的教学大纲，本“单片机技术应用”课程选用电气工程及自动化类专业的全国高等职业教育示范专业规划教材。该课程是一门知识面涉及较广，实践性较强的专业主干课。该课程教学环节主要包括基本知识学习、项目电路设计和项目仿真验证。以任务驱动方式，将教学内容整合为8大项目。本教学设计选用项目五显示器与键盘接口技术的任务1“简易秒表的设计”。要求学生方案设计、硬件电路设计，软件程序编写及仿真调试，实现简易秒表的功能。

1.2 学情分析

本课程针对电气工程及自动化专业二年级学生开设。学校通过前期的课程学习已经学习了输入输出控制、一维数组、选择语句和函数的调用等基本知识。通过前面知识单元学习，学生已经能够熟练使用智慧职教云平台的相关模块功能。

1.3 学生特点

高职电气工程及自动化二年级学生，有一定的动手能力较强，能掌握硬件电路设计。由于C51编程语言的学习难度较大，但对单片机软件程序设计比较薄弱。

1.4 教学目标

根据机电专业制定的教学课程标准，确定如下：

知识目标：（1）了解LED数码管的结构、显示原理。（2）掌握LED数码管静态显示编程方法。

能力目标：（1）能够编写程序实现0～9显示，每隔1s变化一次。（2）能够利用proteus仿真软件进行调试。

思政：（1）培养学生工匠精神。（2）培养学生有创新意识。

1.5 教学重点

（1）LED数码管的电路共阳极连接方式。（2）LED数码管的字符字型码。

1.6 教学难点

（1）LED代码位与显示段的关系。（2）存放LED数码管0～9段码的一维数组。

2 混合式教学模式设计

本课程以项目中的任务为向导，依托智慧职教云网络教学平台，为学生提供课前、课中课后的线上学习资源。教师建立网络交流学习群、华为WeLink视频云平台、微课等资源为学习辅助手段。以教师为主导、学生为主体结合智能教学操作系统作为辅助手段开展线上线下混合式教学，在开展教学中使用Proteus单片机仿真软件，学生可以验证调试硬件电路和软件编程是否正确。[4]学生在智慧职教云平台指引下分层次、由课前预习、课中理论知识学习、硬件电路设计、软件编程、调试仿真、课后的作业完成，让学生掌握简易秒表的软硬件设计。[5]“简易秒表的设计”混合式教学活动实施过程如表1所示。

表1 “简易秒表的设计”混合式教学活动实施过程

3 混合式教学实施

按专业课程标准和课程授课计划，依托智慧职教云平台，本课程的教学活动由课前预习、课中实践、课后提升三大部分组成。[6]

3.1 课前预习

教师利用职教云平台，组织本课程相关的简易秒表相关的日常应用和与课程的资料上传到云平台，学生通过访问云平台提前预习相关的课程知识。在简易秒表课堂课前内容中列举在秒表在工业生产线上和秒表在日常生活中应用，例如跳绳运动，利用秒表计算60秒运动员跳绳的个数微视频，与此同时将LED数码管的相关发光原理、电路原理和样式等相关资料上传到云平台。学生可以利用手机或电脑在线阅读课前的相关知识。学生通过提前预习本任务单元的所需知识、学习目标和需要掌握的技能。学生能够利用空闲时间，随时随地进行碎片化学习。教师在课前添加的课前测验活动，让学生预先学习相关知识后进行作答。教师通过学生作答情况了解学生的相关知识水平情况，方便教师调整课中的内容和相关的难度。

3.2 课中实践

教师通过学生课前测验情况了解学生的知识水平和对课前相关知识的掌握情况，调整教学内容，对学生的知识薄弱环节进行强化学习。任务单元课堂学习以项目实践为主线方式实施教学，根据任务要求不断引导学生完成相关的知识点学习，突破重点、难点。

（1）通过任务要求分析简易秒表的任务和需求，引导学生分组设计秒表的设计流程框图，让学生明白任务的步骤和设计流程。通过微课和七段数码管使用手册让学生先查阅相关的知识，教师通过动画讲授七段数码管的结构和显示原理，电路连接方式。这部分内容采用线上和线下学习，教师对七段数码管的不同型号进行讲解，连接方式共阴接法、共阳接法的异同处，重点讲授七段数码管的显示字符与字型码的关系，为完成后续的任务设计奠定知识基础。

（2）LED数码管段码理论知识点学习。根据学生在课前的预习与测验情况，教师根据学生的知识水平高低合理分配来分组学习和讨论任务。简易秒表任务的难点内容为：共阴极七段数码管的字型码、共阳极七段数码管的字型码，字符与字型码一维数组的对应关系，驱动电路的设计。教师利用智慧职教云平台的讨论活动，让学生在讨论中互相学习。重点让学生学会如何通过段码表查询对应的段码数值。

（3）课中学生任务实施。学生按小组来通过单片机keil编译器编写软件程序代码、在proteus仿真软件上绘制硬件电路。简易秒表由单片机最小系统、按钮输入模块、数码管显示模块组成3部分组成，其中按钮输入模块包括两个按钮，一个为启动/暂停功能，按下该按钮启动计时，再次按下则停止计时，另外一个为复位功能，按下则清除数据重新开始。数码管模块采用共阳极数码管，公共端连接到+5v电源上，显示段引脚通过1的电阻与单片机的P3口连接。对于重点内容数码管的0-9计时显示，教师进行讲授设计思路并利用职教云平台的头脑风暴活动进行，教师对学生回答讨论的内容进行总结点评，并且对学生参与的活动进行评分并在职教云平台进行记录。

（4）任务功能调试。教师通过智慧职教云课中活动中发布的任务程序调试步骤进行调试。如果在调试过程中遇到问题，教师在线下及时指导解决。在程序仿真调试过程中，教师让学生通过智慧职教系统将小组的仿真调试结果在班级的电脑上直播，共同分享任务实践的成果，并将程序下载到单片机开发板中验证。在任务总结阶段，学生小组通过考核评价表进行自评和互评，启发学生的创新能力，并利用智慧职教云平台的投票功能选出优秀的项目作品进行展示，教师最后进行总结点评，同时在课堂中融入与本任务相关的思政内容科学技术与创新，学习大国工匠精神精益求精、在工艺上不断发明创新。

3.3 课后技能提升

通过智慧职教云平台对任务单元的知识进行巩固和提升。课后不仅要求对学生知识技能提升，而且要求学生通过指教云平台对教师进行课堂评价。教师通过匿名获得评价信息，发扬好的地方，改进不足，实现教学相长。本任务单元学习的内容是1位数码管的秒表设计，利用智慧职教云平台布置课后作业，对课堂学习的任务进行提升，做以下要求：（1）利用两位数码管实现0-99秒表。（2）利用前面知识增加1个按钮可以实现倒计时秒表。

4 教学反思

本任务单元课堂的学习以简易秒表项目设计为载体，利用智慧职教云平台信息化手段结合下线的实践，实施课堂教学活动。课堂教学以教师为主导、学生为主体，以职教云平台为辅助手段，在职教云上设置相关的课堂活动，按设定的活动引导学生完成项目任务。本任务单元的教学按课前、课中、课后三部分组成。这三部分在职教云平台进行设定，课前让学生提前预习课堂的知识点及相关的技术手册的学习，同时完成相关的测验。教师通过测验可以提前了解学生的预习效果及知识点薄弱环节，并根据测验结果调整教学过程，重点讲授。课前环节可以让学生提前了解需要学习的内容，该环节引导学生主动学习。课中任务实施，教师通过职教云平台实施教学任务、突破传统的课堂模式，线下利用proteus单片机仿真软件和单片机开发板验证程序结果。课堂以实现项目为主线，教师主导课堂，以企业的解决问题流程实施任务，让学生在活动中技能得以提升。职教云平台对学生每次参与活动进行评分，学生直接获知本次课的得分情况，方便学生查看自身的知识薄弱地方，加以改进，不断进步。学生在课后对课堂进行评价，教师通过学生评价反馈，调整后面的课堂策略，达到教学相长。

5 结语

线上线下混合式教学，改变传统的单一讲授的教学模式，引导学生通过移动端进行学习，充分利用互联网平台让学生可以随时随地学习，激发学生的自学能力和提高课堂的学习效率，符合信息时代发展的需求。本教学单元“简易秒表”，以项目式教学，实践教学证明采用混合式教学能够有效提高学生的学习兴趣，提高学生的动手能力。