《单片机技术及应用》课程的教学研究

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作者:无, 字数:11329

  摘 要:通过对《单片机技术及应用》课程长期的教学实践,提出在教学过程中,引入、维持、保护和提升学生学习动机的教学方法,能取得较好的教学效果。该方法具体实施是,第一次课堂教学采用仿真实例演示,吸引学生投入到课程学习;后续每次课程的点名、课堂表现和作业任务结果,转换成经验值,以激励、维持学生的学习动机;应用适宜高职学生课程学习的评分规则,能够保护大部分学生的学习积极性;最后,完成仿真任务的成功喜悦体验,起到促进和提升学生学习动机的作用。该教学方法适用于单片机课程的线下教学,也适用于疫情期间线上直播教学。
  关键词:单片机;线上教学;学习动机;高职学生;高职教育
  
  一、绪论
  为响应疫情期间“停课不停学”的教学要求,学院从实际情况出发,充分利用现有教学资源,依托各类在线精品课程,认真落实和制定了疫情期间,线上课程学习方针政策,引导学生在疫情防控期间,积极选修线上优质课程,开展线上授课和线上学习等在线教学活动,全力保障学生学业不受疫情影响。因此,在疫情防控期间,《单片机技术及应用》课程也进行了在线直播教学,教学方式采用钉钉屏幕分享直播,蓝墨云班课进行课堂点名和作业等教学任务。与此同时,笔者结合单片机课程的教学实践,提出一种引入、维持、保护和提升学生学习动机的教学方法,并取得较好的教学效果。
  二、课程教学实践
  《单片机技术及应用》课程是计算机应用技术专业的专业选修课,每周2学时,共30学时。该课程的教学实践过程,分为以下五个阶段。
  第一阶段(2010年以前)的单片机课程教学以汇编语言为主。期间采用启东计算机总厂生产的达爱思开发型单片机实验仪(DICE-5103S,2006年),和上海埃威航空電子有限公司生产的爱迪克三合一教学实验系统(EAT598,2008年)。由于汇编语言学习难度大,该阶段后期,逐渐从汇编语言转换至C51(Keil)编程教学。
  第二阶段(2010—2012年)完成从实物教学到仿真教学。刚开始接触单片机的初学者,容易误操作引起实验器材损坏,导致课程教学中断。为解决这一问题,引入单片机仿真教学软件。最初试用Multisim仿真软件,后来选用Proteus软件,至2012年结合项目教育法[1],实现课程仿真教学。其中,使用Proteus仿真软件与欧鹏科技教育机器人小车相结合的教学实践,较好地激发了学生的学习兴趣!
  第三阶段(2012—2017年)使用合适的课程学习评分管理,提高学生学习积极性。将“课程学习的总评成绩,分解为点名记录、作业成绩、教师评学及期末考核四个部分组成”[2],每次课堂点名和课程作业任务,仿照企业工作中的计件工资,以“完成任务,得到分数”的模式,逐次发放课程成绩的分数值,能够提升学生课程学习的积极性。教学试验结果表明,严格的点名制度和明确的任务评分规则,有利于提高学生完成课程任务的积极性。显然,该评分方法与云班课中经验值的评分方式具有相似性。
  第四阶段(2018年)通过问卷调查,研究学生的学习动机来源。2018年10月至11月期间,分别对计算机应用技术等11个专业的新生,进行学习动机笔试问卷调查。调查采用杨渝川编制的问卷[3]。其中,原问卷中的7个问题,在调查中,提问方式有改变。其变化分别是:①“从学习中获得享受”改为“对学习内容或者学习本身有兴趣”;②“学好本领报效祖国”改为“成为有益于社会的人”;③“学好本领建设家乡”改为“实现自我价值的同时服务他人”;④“将来在生活条件好的地方生活”改为“出人头地,得到较高的社会地位”;⑤“为了报酬较高的职业”改为“为了胜任将来的工作”;⑥“怕考不及格”改为“校纪的约束”;⑦“怕考不好丢面子”改为“同学之间的竞争”。
  调查问卷评分方法,采用从“完全不同意”“大部分不同意”“部分不同意”“部分同意”“大部分同意”到“完全同意”的6级评定方式,分别记1、2、3、4、5、6分。调查共收回问卷804份,其中,数据填写不完整,或者数据异常,均视为无效调查问卷。无效问卷116份,有效问卷688份,问卷有效率为85.57%。
  使用SPSS分析软件对调查得到的数据,进行巴特利特(Bartlett)球度检验,统计的观测值为9590.359,自由度325,相应的概率P=0.000<0.01,表明相关系数矩阵与单位矩阵有显著差异。KMO值为0.904,根据Kaiser给出的KMO度量标准可知,调查的变量设置,适合进行因子分析。
  通过最大方差法旋转抽取出5个因子,共解释了总方差的63.476。根据各项目内容的因子归类,分别将因子一命名为物质和地位(33.080)、因子二命名为社会集体(11.966)、因子三命名为求知进取(8.455)、因子四命名为害怕失败(5288)、因子五命名为小群体取向(4.687)。其中,因子一解释方差达到33.080,表明被调查的学生群体,较倾向于物质和地位取向。该调查结果支持课程学习中,完成作业任务(工作),加分数值或经验值(收益),对学生的学习动机,具有较好的维护作用。
  第五阶段(2018—2019年)为访工学习锻炼。完成单片机系统实时时钟日差补偿的算法设计[4]。在担任单片机课程教学任务期间,完成的其他工程案例有:汇编语言编写的智能小车寻迹记忆算法设计[5]、C51编写的单片机三轴数控系统和温度采集仿真系统[4]等,通过这些工程案例开发,达到提升和完善课程的教学能力水平。
  现在课程教学中,使用的编程软件是Keil,仿真软件是Proteus,实物训练器材采用网购的普中单片机实验套件。
  三、课程教学设计
  根据上述教学实践总结,单片机课程的教学设计,围绕引入、维持、保护和提升学生学习动机的目标来实施。
  首先,引入学习动机。在第一次课堂教学时,通过工程实际案例和仿真实例展示,引起学生的好奇心和兴趣点,使学生进入尝试学习阶段。其次,通过合适的课程成绩评分方法,维持学生的学习动机。由学习动机调查结果可知,点名和完成作业任务加经验值,是一种有效维护和激励学生学习动机的机制。再次,保护大多数学生的学习动机。因为经验值的激励作用,能提高学生参与课程学习的积极性,课堂教学可以采用任务驱动法。初期任务难度不宜过高,每个任务经验值的评定,要照顾到每一位学生的得分能力,较适宜的做法是,任务经验值的发放范围宜广、次数宜多、每次分值宜少以及有明确的得分条件,符合规则要求才可以得分。这种按完成任务分发经验值的方法,是把课程学习的知识点,分解成学生所期望的“得分”过程,等同于形成“过程性考核”[6]的学习模式。   最后,完成任务的成功喜悦体验,促进学生提升学习积极性。能否得到成功学习体验的关键,是控制任务有适宜的难度。单片机程序编写,一般需要通过编译查错,逐步修正问题,直至程序正常运行,最后通过电路仿真或单片机实验板,直观、形象地感受到,所编写程序的运行结果。这样,每次任务的小成功,能够积累学生的学习信心,促进提升学习兴趣,形成良性学习循环。
  四、在线教学总结
  单片机课程线上教学,采用钉钉屏幕分享直播,蓝墨云班课课堂点名和作业任务等数据收集,并用完成任务的经验值,按比例计算课程成绩。通过疫情防控期间的在线教学实践,发现单片机课程线上教学的一些不足,以及部分对应的解决办法。线上教学不足之处是:教学流畅性受限于网络带宽、视频答疑耗费时间较多、课堂学习与教学效果更加依赖于学生的自觉性,总体教学效率偏低。
  对应的解决办法有:一是使用钉钉直播中的短文信息,作为师生之间简单、快速交流;可以使用事先约定好的符号含义,以增强课堂教学互动的效率;二是鼓励学生参与云班课的轻直播讨论,通过讨论解决课程学习的疑难问题;若遇到学生参与讨论积极性不高的情况,采用额外加经验值激励,可以逐步引导学生查找资料、参与讨论的学习氛围;三是严格明确完成任务经验值的获得条件和评分依据,宜做到及时、公开和公正;四是采用云班课中的投票问卷功能,及时反馈每次课程的难度,作为调整教学进度的參考依据,形成线上教学反馈的“闭环”过程;五是对于单片机课程线上教学,示范编写一小节代码,或者完成部分仿真电路,需要停顿一段时间,等待大多数同学完成当前任务后,再进行下一步操作。此次单片机课程线上教学,采用上述教学方式,取得较好的教学效果。
  五、结语
  教育目的是促进人的发展,在课堂教学过程中,引入、维持、保护和提升学生学习动机的教学方法,有利于吸引学生投入到课程学习,能使学生体验到完成课程学习任务的成功喜悦,起到促进和提升学习动机的作用。课程学习过程,若能提升学生主动学习的积极性,或者激发学生内在的学习兴趣,即是有效的教学活动。
  参考文献:
  [1]吴天强,朱剑,叶敏.单片机课程教学的探索与实践[J].时代教育,2015,(14):1,3.
  [2]吴天强,王振邦,黄倩.计算机应用基础课程学习成绩评价改革探索[J].科技风,2018(20):32-33.
  [3]杨渝川,王卫红,等.中国大学生学习动机的因素结构研究[J].南京师大学报(社会科学版),1996,(2):67-72.
  [4]吴天强,叶敏,朱剑,潘超.单片机系统实时时钟日差补偿的算法设计[J].科技风,2019(34):10-11.
  [5]吴天强.智能小车寻迹记忆算法设计[J].计算机光盘软件与应用,2013,16(23):22-23.
  [6]张芳丽,王超.基于云班课平台培养应用型人才的过程性考核研究[J].中国成人教育,2018(13):87-90.
  基金项目:本文为2020年台州科技职业学院云班课项目(编号:TKBK2020038)
  作者简介:吴天强(1977—),男,浙江天台县人,硕士,讲师,研究方向:计算机教学研究。

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