基于单片机的LED数码管动态显示项目教学设计与实施

石巧云

（安徽电子信息职业技术学院，安徽 蚌埠 233000）

一、引言

《单片机应用技术》是电子类专业一门重要的专业课程，是为后续《嵌入式技术应用》、《电子产品设计与制作》、顶岗实习等课程打下坚实基础。LED数码管显示是单片机输出口使用的典型案例，也是必学环节，其中动态显示既是重点，也是难点。

在多年的高职实际教学中，发现在进行LED数码管动态显示这部分内容的教学时，有的教师先讲授理论知识点，然后演示，学生再进行验证性训练，学生学完也是知其然不知其所以然。因为，在听理论课时，学生积极性不高，是处于被动接受的状态，而在进行验证性训练时，也没有深刻理解动态显示的控制特点，不会举一反三和思考总结。

这个阶段的学生学习特点是：喜欢动手实践，但缺乏耐性，容易出现畏难情绪，不擅于总结创新；对学习要求不高，尤其缺乏精益求精的工匠精神；学习被动，主动学习的意愿较弱，更愿意结合实际案例学习。

针对以上问题，在深入校企合作单位和市场调研的基础上，根据学生特点，实行“以项目驱动”为导向，以完成具体工作任务来引导学习活动和评价学习效果，推行现代信息化教学手段，根据同学们喜闻乐见的智能电饭煲的显示控制来进行教学设计。

二、具体教学设计

（一）教学目标

以应用电子技术专业为例，本课程开设在大一下学期，学生已完成《C语言程序设计》、《电工基础》等课程的学习，已具备一定的电路分析、C语言编程和信息获取的能力，而且已对单片机最小系统、I/O口的使用以及数码管的结构原理有了初步的认识，并具有数码管静态显示的使用经验。本项目环节将为后续LED点阵显示，LCD显示打下良好的基础。具体的教学目标如表1所示。

（二）教学重难点

依据课程标准、教学目标要求，以及学生的特点，确立了以下教学重难点，见表2。

（三）具体教学内容

LED数码管动态显示项目以某型智能电饭煲的数码管显示功能为载体，内容包括显示功能调研、任务分析、任务实现和任务拓展四个主要环节，具体内容安排如图1所示。

表1 LED数码管动态显示教学目标

表2 LED数码管动态显示教学重难点

图1 LED数码管动态显示项目内容环节图

（四）教学过程设计

整个项目教学中以现代教学理念为指导，以信息技术为支持，采用以建构主义理论为基础的信息化教学模式[1]。以学生为中心，教师创设情境、协作与会话等学习环境，使学生充分发挥自身的主动性和积极性，对当前所学的知识进行意义建构，并用所学解决实际问题，进行能力内化。教学过程通过情景创设、问题探究、协商探索、意义建构及过程考核几个方面全方位实行[2]，具体如表3所示。

三、教学实施

本项目共分四个环节，共8学时，每个环节都采用教师评价、学生自评与互评相结合的多元化评价方式落实学习结果评价[3]。教学实施过程中将每一个教学环节分解为：课前导学、课中实施和课后提升三个阶段。具体如下：

表3 LED数码管动态显示教学策略设置

（一）功能调研

课前：利用网络课程平台发布课前调研任务，完成对电子产品常用显示技术的统计；学生自主学习课程平台学习资源。课中：由调研结果，导入九阳智能电饭煲选择何种显示方案的问题情境；教师通过知识讲解和动画演示常用显示技术，引导学生探索某型智能电饭煲的显示方案；借助思维导图工具，收集小组学习成果。课后：个性化作业推送，开拓视野，了解电子产品显示的新技术、新工艺。

（二）任务分析

课前：通过课程平台发布实验所用智能电饭煲产品说明书，请学生完成相应的任务分析，做好预习。课中：点评学生的任务分析单，根据智能电饭煲控制板实物观察演示，学习相应的电路设计和显示功能。课后：分组讨论，进一步完善各组显示方案的设计。

（三）任务实现

课前：通过课程平台发布视觉暂留小视频，使学生初步了解视觉暂留原理，并且发布任务书，搭建数码管动态显示电路。课中：通过讨论的方式引入数码管动态显示原理、两位数动态显示电路搭建、两位数动态显示程序设计；通过案例情境、问题情境，指导学生自主探究、协作学习；通过智能电饭煲烹饪状态视频、虚拟仿真等手段引入边框跑马显示原理这一问题情境；教师通过讲授、师生互动等方式指导学生自主探究和协作学习边框跑马的任务分析、硬件搭建、软件设计、软硬件联调的任务实现。课后：发布作业，反馈学习效果，并分层次发布任务，实现精准教学。

（四）任务拓展

课前：发布任务书，使学生明确本环节做什么，做好预习准备。课中：教师引导学生思考，总结边框跑马显示的精髓——数组+循环，以及计时显示的关键——显示数字为每隔一段时间变化一次的变量。学生举一反三，巩固练习。课后：分组调研，定制个性化显示方案。

四、教学效果

本项目教学中以学生为主体，教师为引导，分层次分阶段推进。采用情景创设、问题探究、协商探索、意义建构及过程考核几个方面全方位实行[4]，大部分同学顺利完成了LED数码管动态显示的电路设计和程序设计，并实现了软硬件联调，部分学生任务实现环节成绩雷达数据如下图2所示，课程成绩数据如图3所示。另外，部分优秀的学生在现有任务的基础上，还拓展了附加功能，如按键控制、蜂鸣器提示等[5]。

图2 任务实现环节成绩雷达

图3 课程成绩数据

五、结语

多年来，学生在学习LED数码管动态显示时，缺乏兴致，不能学以致用，实行“以项目驱动”为导向，以完成具体工作任务来引导学习活动和评价学习效果，推行现代信息化教学手段，并依托实际产品——某型智能电饭煲的显示控制来进行教学设计与实施，效果好，值得推广。