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      逆向教學(xué)設(shè)計在單片機(jī)技術(shù)課程中的應(yīng)用探究

      2018-12-14 10:38:10袁苑
      中國教育技術(shù)裝備 2018年11期
      關(guān)鍵詞:逆向教學(xué)設(shè)計電子信息單片機(jī)

      袁苑

      摘 要 為了培養(yǎng)適應(yīng)行業(yè)需求的技術(shù)型人才,讓學(xué)生學(xué)會將“知識”轉(zhuǎn)化為“能力”,在職業(yè)教育單片機(jī)課程教學(xué)中提出一種逆向教學(xué)設(shè)計思路,旨在為電子信息教育的發(fā)展與改革提供實踐借鑒。

      關(guān)鍵詞 單片機(jī);逆向教學(xué)設(shè)計;電子信息

      中圖分類號:G718.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B

      文章編號:1671-489X(2018)11-0070-03

      1 引言

      目前,單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用是高職院校電子信息及其相關(guān)專業(yè)一門重要的專業(yè)課,該課程以51單片機(jī)的編程與應(yīng)用為主要學(xué)習(xí)內(nèi)容。和眾多現(xiàn)代主流的高級微處理器比起來,51系列單片機(jī)學(xué)習(xí)起來較容易上手,同時作為入門級控制芯片,為以后復(fù)雜控制器的學(xué)習(xí)奠定一定的基礎(chǔ)。但是,單片機(jī)編程對學(xué)生的綜合實踐能力要求很高。

      首先,學(xué)生要將編程的理論知識上升為對控制對象的工藝要求,死記硬背理論概念是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,學(xué)生必須反復(fù)推敲與練習(xí),才能根據(jù)控制要求設(shè)計出邏輯清晰、簡明精湛的程序。

      其次,即便現(xiàn)代電子芯片普遍采用C語言編程,但是每種芯片的邏輯位、寄存器、中斷源、控制時序等特性都大不相同,比起教會學(xué)生使用一種芯片,讓學(xué)生學(xué)會將所學(xué)知識進(jìn)行遷移更加有實際意義。

      因此,正如“授人以魚,不如授人以漁”,本課程的教學(xué)目標(biāo)不能僅僅局限于教會學(xué)生使用單片機(jī),更應(yīng)擴(kuò)展到鼓勵學(xué)生自己查閱芯片資料,培養(yǎng)自主編程的能力,這對學(xué)生快速適應(yīng)畢業(yè)后的相關(guān)工作大有益處。對此,本文提出一種新的教學(xué)設(shè)計思路——逆向教學(xué)設(shè)計。

      2 逆向教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)的結(jié)合

      單片機(jī)的控制目標(biāo)是控制對象,手段是程序,基礎(chǔ)是C語言語法邏輯和單片機(jī)、電子元器件的知識。根據(jù)這些特點(diǎn),本文設(shè)計的逆向教學(xué)方向為:實驗現(xiàn)象→控制程序→基礎(chǔ)知識→教學(xué)評價與反饋。即讓學(xué)生從實驗現(xiàn)象出發(fā),閱讀控制程序,遇到難點(diǎn)查閱電子元件手冊及相關(guān)資料,反過來加深對程序與實驗現(xiàn)象的理解,并完成新的項目,進(jìn)行教學(xué)反饋以幫助教師了解學(xué)生掌握情況。與傳統(tǒng)教學(xué)相比,這種逆向教學(xué)的思路可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,激發(fā)學(xué)生的求知欲,并且在整個過程中讓學(xué)生養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣,提高學(xué)生獨(dú)立探索知識的能力。

      但是逆向教學(xué)并不意味著否認(rèn)了傳統(tǒng)教學(xué)在單片機(jī)課程中的地位,C語言的基礎(chǔ)知識較為繁雜,如果僅僅采用逆向教學(xué)方式,可能會造成學(xué)生對知識掌握不均衡的局面,而且對學(xué)生系統(tǒng)地理解編程語言是不利的。因此,教師在教授C語言時,可以采用以傳統(tǒng)教學(xué)為主、逆向教學(xué)為輔的設(shè)計思路,確保知識傳授的全面性和連續(xù)性。

      另一方面,電子元件知識的學(xué)習(xí)與編程語言的學(xué)習(xí)正好相反。就現(xiàn)代主流電子芯片的功能來說,所需掌握的內(nèi)容是一個非常龐大的系統(tǒng),如果逐行學(xué)習(xí)每個IO引腳或寄存器的功能,十分浪費(fèi)時間且效率低下。在相關(guān)工作中,由于公司之間的競爭,項目進(jìn)度往往要與時間賽跑,因此,系統(tǒng)學(xué)習(xí)一種芯片是不可能也是不被允許的。在實踐中,逆向?qū)W習(xí)是項目開發(fā)中一種重要的能力,即在學(xué)習(xí)中抓主要矛盾。針對以上實踐經(jīng)歷,51單片機(jī)知識方面的教學(xué)可以采用以逆向教學(xué)為主、傳統(tǒng)教學(xué)為輔的設(shè)計思路。

      3 逆向教學(xué)設(shè)計在具體教學(xué)中的應(yīng)用

      基于單片機(jī)的溫度實時監(jiān)測實驗 逆向教學(xué)法需要兼顧實驗教學(xué)與理論教學(xué)兩個方面,本文以基于單片機(jī)的溫度實時監(jiān)測實驗為例,進(jìn)行逆向教學(xué)設(shè)計。該實驗的硬件包括單片機(jī)最小系統(tǒng)、LCD1602顯示模塊和數(shù)字溫度傳感器DS18B20。實驗的硬件連接圖如圖1所示,其中圖1(a)為DS18B20與單片機(jī)的硬件連接圖,DS18B20的DQ引腳與51單片機(jī)的P3.7引腳相連;圖1(b)為LCD1602與單片機(jī)的硬件連接圖,LCD1602的RS、RW、EN引腳分別連接到51單片機(jī)的P2.6、P2.5、P2.7引腳,LCD1602的數(shù)據(jù)輸入輸出端與單片機(jī)的P0口相連。

      逆向教學(xué)思路設(shè)計 在以往的教學(xué)中,針對基于單片機(jī)的溫度實時監(jiān)測實驗,教師往往按照知識點(diǎn)的層層遞進(jìn)順序教授新課,如先理解DS18B20的初始化與讀寫時序[1-2],

      從而編寫出讀/寫子程序,最后編寫計算程序計算溫度值。與傳統(tǒng)教學(xué)方式不同的是,逆向教學(xué)從實驗現(xiàn)象出發(fā),透過現(xiàn)象讀程序,通過程序查資料,閱讀資料理解元器件工作原理。溫度實時監(jiān)測實驗的逆向教學(xué)設(shè)計思路流程圖如圖2所示。

      逆向教學(xué)過程

      1)教學(xué)目標(biāo):掌握DS18B20與單片機(jī)之間讀寫的時序與編程,理解DS18B20溫度值的計算原理,掌握DS18B20的命令操作;通過動手實驗,激發(fā)學(xué)生的好奇心,思考相應(yīng)的疑問,達(dá)到自主探究原理的目的。

      2)實驗內(nèi)容:LCD1602顯示屏上顯示實時溫度,當(dāng)用手握住DS18B20時,溫度實時上升并顯示在顯示屏上。

      3)實驗報告:根據(jù)實驗現(xiàn)象,閱讀程序,查閱課本上DS18B20資料,完成表1所示實驗報告。

      實驗報告由學(xué)生獨(dú)立完成,對于不能解答的問題,教師給予理論指導(dǎo)。學(xué)生在完成實驗報告過程中可以小組討論、共同完成。學(xué)生通過逆向探究活動,對所學(xué)的知識印象更加深刻,同時培養(yǎng)了自主查閱元件資料的意識與能力。

      實踐評價 為了了解學(xué)生掌握知識的情況,需要在逆向教學(xué)之后及時進(jìn)行知識反饋,因此設(shè)計實踐環(huán)節(jié)對學(xué)生的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行評價。實踐評價環(huán)節(jié)依然采用實驗的方式,但是應(yīng)該與課程實驗有關(guān),并在其基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計,以便學(xué)生對知識的遷移與查漏補(bǔ)缺[3]。

      實踐評價環(huán)節(jié)實驗:LCD1602顯示屏上顯示實時溫度,當(dāng)用手握住DS18B20時,溫度實時上升并顯示在顯示屏上;同時,顯示屏記錄歷史最高與最低溫度。實驗現(xiàn)象如圖3所示。

      實踐評價環(huán)節(jié)考查了學(xué)生對DS18B20溫度計算、讀寫操作與命令操作的掌握情況,同時要求將程序進(jìn)行改動以實現(xiàn)記錄最高與最低溫度的功能,鍛煉學(xué)生的綜合編程能力。

      4 逆向教學(xué)設(shè)計的效果

      從學(xué)生實踐評價環(huán)節(jié)的實驗情況來看,由于自己調(diào)試出了程序,課后95%的學(xué)生感到十分有成就感,對單片機(jī)這門課更加有興趣,注意力明顯集中,積極性得到提高。同時,學(xué)生在實踐環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)自己遺漏的知識點(diǎn),查漏補(bǔ)缺,對難以理解的理論、概念有了更深的認(rèn)知,綜合能力也得到提高。

      另一方面,通過逆向教學(xué)法,任課教師的業(yè)務(wù)水平也得到提高。根據(jù)學(xué)生在探索過程中遇到的問題,教師應(yīng)該反復(fù)思考與總結(jié),在逆向和傳統(tǒng)教學(xué)的轉(zhuǎn)換中把握一個尺度,使以教師為中心的教學(xué)模式轉(zhuǎn)化為以學(xué)生為中心,采用以綜合能力提升為主導(dǎo)的探索性教學(xué)模式,實現(xiàn)課程效果的最優(yōu)化。

      參考文獻(xiàn)

      [1]雷林均.單片機(jī)控制裝置安裝與調(diào)試[M].北京:電子工業(yè)出版社,2011.

      [2]劉振海,王國明.單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用[M].北京:高等教育出版社,2015.

      [3]田莉,唐茜.逆向教學(xué)設(shè)計視野下的課堂評價:內(nèi)涵、基本要素與設(shè)計思路[J].上海教育評估研究,2015(6):1-5.

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