“单片机应用技术”课程的信息化教学研究与实践

李志强 张登玉 陈列尊 眭仁武 王政霞

摘  要：针对衡阳师范学院“单片机应用技术”课程传统教学效果欠佳的状况，探索基于教学设计、教学实践和教学效果三方面开展的“单片机应用技术”课程信息化教学，通过课前的项目准备、课中的项目交流和课后的项目实践三个环节的教学实践，实践結果表明：该校“单片机应用技术”课程开展的信息化教学，充分调动了学生的学习积极性，增强了师生互动效果，提升了课堂教学质量。

关键词：单片机应用技术;信息化教学;密码锁

中图分类号：TP368.1;G434      文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2020）07-0172-03

The Research and Practice of Information Teaching in the Course

of “SCM Application Technology”

LI Zhiqiang，ZHANG Dengyu，CHEN Liezun，SUI Renwu，WANG Zhengxia

（School of Physics and Electronic Engineering，Hengyang Normal University，Hengyang  421002，China）

Abstract：In view of the situation that the traditional teaching effect of “SCM Application Technology” course in Hengyang Normal University is not good，this paper explores the information-based teaching of “SCM Application Technology” course based on teaching design，teaching practice and teaching effect. Through the teaching practice of three links：project preparation before class，project exchange in class and project practice after class，the practice results show that：this schools information-based teaching of the “SCM Application Technology” course has fully mobilized the studentsenthusiasm for learning，enhanced the interaction between teachers and students，and improved the quality of classroom teaching.

Keywords：SCM application technology;information teaching;password lock

0  引  言

“单片机应用技术”课程是电类专业的必修课程，其核心内容是单片机应用程序的设计[1]。而单片机应用程序设计具有较强的逻辑性，加之地方院校的学生基础薄弱、学习积极性不高，如此一来学生较难掌握好程序设计，致使该课程教学效果欠佳。为了改变这一现象，结合“单片机应用技术”课程的特点，利用超星“学习通”的交互式移动教学平台、虚拟仿真软件和教学资源库等[2-4]，从学生对单片机程序设计的认知规律入手，通过合理的课程设计、恰当的课程导入及重难点讲授方法的选择，并结合过程性评价、期末实践和理论考核等方法，开展我校“单片机应用技术”课程的信息化教学。文中主要阐述“单片机应用技术”课程的信息化教学的教学设计、教学实践和教学效果三方面，拟提高学生对课程学习的兴趣、主动性和积极性，强化学生的动手实践操作能力，进而改善我校“单片机应用技术课程”教师难教、学生难学的教学现状，提升地方院校“单片机应用技术”课程的程序设计教学效果。

1  教学设计

“单片机应用技术”课程的教学内容以电子密码锁为主线，包括简易电子密码锁、常规电子密码锁、高级电子密码锁和超级电子密码锁的进阶式项目内容。该教程由简单到复杂、由单一到综合地设计项目，每一个设计项目均包含相应的知识体系和程序设计思想，后续项目目标是前面项目的进阶，相关课程基础知识和课程体系已融入项目之中，对以往学生较难理解的内容，如矩阵键盘检测程原理采用微课方式进行教学设计。“单片机应用技术”课程其程序设计实现过程较难，学生初学时较难判断设计的程序是否合理。通过学校虚拟仿真教学中心建立的基于英国Labcenter Electronics公司的单片机程序仿真软件Proteus，能直接在基于原理图的虚拟原型上编程，再配合显示及输出，就能观察到编写的单片机程序运行后的输入输出效果。同时还根据以往学生的学习难点，制作相应教学内容的动画来辅助学生更好地理解学习内容，如图1所示。

采用Proteus教学仿真平台进行单片机程序仿真，解决了使实验过程不受目标硬件系统、实验时间和实验地点的限制;信息化教学模式的应用，发挥了线上线下混合式教学的优势，提高了学生学习的自主性和灵活性，激发了学生学习“单片机应用技术”课程的兴趣;通过项目任务分解、实时评价和教师点评等环节提升了“单片机应用技术”课程的教学效率，改善了单片机应用技术课程传统教学模式的教学现状。

2  教学实施

本校“单片机应用技术”课程信息化教学平台采用超星公司的学习通移动交互式教学平台，如图2所示。该教学平台可对“单片机应用技术”课程资源进行分类，可有效实现本课程的课程内容、课堂问题、课后作业、预习和复习内容等资源的信息化教学。本文选取高级电子密码锁的重点内容——“密码输入程序设计”来进行信息化教学实践，在传统教学方式的基础上运用超星学习通平台、虚拟仿真软件和教学资源库等，打造“单片机应用技术”课程线上线下混合式的智慧课堂，把教学过程分为课前的项目准备、课中的项目交流和课后的项目实践三个阶段。

2.1  课前

课前教师围绕“密码输入程序设计”的教学目标设计相应的程序设计任务，教师可以将课程中重点、难点或核心技能点通过特定的视频形式展现出来，利用学习通APP上傳本节课的教学课件PPT和本节课程的相关资料。学生在学习通平台领取本次课程的学习任务，明确本次课程的教学重点难点;学习密码输入程序中的密码电路工作原理的微课等资源，了解相应知识点，并完成相应知识点的测试。教师根据测试结果不仅可以了解学生对基础知识的掌握情况，还可以按照层次和个体差异进行分组，实现学生间优势互补，为课中的项目学习做好准备。

2.2  课中

“密码输入程序设计”课堂的信息化教学活动由密码输入程序设计思路汇报、学生实时评价、教师点评、其他各组设计思路汇报、教师总结和参考思路分享6个环节构成。

（1）设计思路汇报环节：课堂开始，项目组代表首先对密码输入程序设计的总体思路进行汇报。（2）学生实时评价环节：其他同学通过学习通平台设置的评价系统对该组的汇报情况进行评价，其评价结果作为该项目组的平时成绩。（3）教师点评环节：学生评价后，再由授课老师对该项目组的总体思路进行总结点评。（4）其他各组设计思路汇报环节：在完成上述三个环节后，其他各组依次进行汇报，并重复上述三个环节。（5）教师总结环节：教师最后对所有组的汇报情况进行总结评价。（6）参考思路分享环节：教师通过动画展示密码输入电路的工作原理，并分享教师的编程思路以供学生参考学习。其中，教师分享的密码输入程序编程思路如图3所示。

经过上述课堂的教学环节，大多数同学能够理解：高级电子密码锁的密码输入部分为矩阵键盘，其行线接至P3口的低4位作为输出端，列线接至P3口的高4位作为输入端。检测按键输入的情况如下：首先将行线全部置低，列线置高。当无键按下时，0#键两端的电平状态行线端为低，列线端为高。若9#键被按下时，该按键的行线端为低，列线端已由高变为低，即可根据列线端电平的变化，判断按键的输入情况。

项目进行第二次课中，对项目程序设计的程序实现进行工作汇报，每组选派一个代表对本组的程序设计进行汇报，其他同学采用学习通平台的评价设置对汇报人进行评价，然后由教师对同学们的调试程序进行现场点评，最后再分享教师的设计程序以供学生参考学习，如图4所示。

2.3  课后

为强化学生程序设计思路，提高程序设计效率，依据单片机应用程序设计特点及实际项目任务，将“密码输入程序设计”的设计内容进行分解，教师通过超星学习通平台发送课后学习任务，学生通过该平台上传学习任务的完成情况，也可在此本台上发表自身的意见，并与老师和其他学生展开交流与反馈，老师也能即时接收学生的反馈与问题，进一步了解学生的不足。通过学习通提交完成的课后项目实践，实现对学生编程过程的监督管理教学，通过编程过程录制+上传视频+同学互评（小组测评）的方式，大家相互学习，小组现场汇报的评价的结果再经学习通提交。

3  教学效果

“单片机应用技术”项目过程化教学实施的线上线下混合式教学模式，实现了知识的多向传递、多时空的有效互动，引发了深度思维碰撞。运用信息技术手段对教与学的实施动态进行过程评价，有利于教师实时掌握学生的学习效果，有效实施后续教学策略;探索了一套有效激发学生单片机程序设计自主训练的信息化教学模式，培养了具有综合应用专业技术解决实际问题能力的应用型人才。以“单片机应用技术”课程为中心，建立了一支以学生发展为中心的教学团队，该团队取得过湖南省教学成果一等奖，指导学生获全国大学生电子设计竞赛国家二等奖，指导学生基于“单片机应用技术”课程的研究项目参加湖南省大学生创新性实验项目10余项，学生研究成果获国家授权专利30余项。

4  结  论

基于超星学习通平台的“单片机应用技术”课程信息化教学，较易实现单片机应用程序设计的主要教学目标。在“单片机应用技术”课程的教学中，教师能精心准备教学设计、准确把握学生情况，合理利用超星学习通平台，能充分调动学生的学习积极性，增强师生互动效果，提升课堂教学质量。

参考文献：

[1] 李志强，谭岳衡，陈列尊.基于地方院校单片机课程的教学探索与实践 [J].时代教育（教育教学版），2009（1）：24.

[2] 邱慧丽，卢彪，高铭悦.基于超星学习通的混合式课堂教学模式研究 [J].鄂州大学学报，2019，26（4）：96-97+103.

[3] 黄茸茸，陆松侠，杨思民.基于超星学习通的药理学智慧教学的应用 [J].齐齐哈尔医学院学报，2019，40（17）：2193-2197.

[4] 曲明洋，李廷取，张晓玉，等.基于超星学习通混合教学模式的应用研究 [J].吉林化工学院学报，2019，36（6）：32-35.

作者简介：李志强（1978—），男，汉族，湖南常宁人，教授，博士，主要研究方向：单片机应用技术的教学和科研。