“網(wǎng)課+討論+項目實踐”的教學模式研究

摘? 要：針對目前高校課程教學，內容陳舊，形式傳統(tǒng)，與工作實際應用的脫節(jié)等問題，以單片機教學為例，提出一種將網(wǎng)課與線下討論和項目實踐形式相結合的新的教學模式。學生自主上網(wǎng)學習，設置有效的管理考核機制;線下以實踐驅動教學進度，討論和問題解決為主要教學方式，旨在培養(yǎng)能力為目標。經(jīng)過調查及試點實踐證明，這種教學模式極大調動了學生的主觀能動性，可以進一步擴展到其他課程及專業(yè)。

關鍵詞：網(wǎng)課;項目實踐;教學模式;討論

中圖分類號：TP39;G434? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A文章編號：2096-4706（2021）16-0196-03

Research on Teaching Mode of “Online Class + Discussion + Project Practice”

—Take the Teaching of Single-Chip Microcomputer Course as an Example

ZHOU Fengxiang

（The College of Post and Telecommunication of WIT， Wuhan? 430073， China）

Abstract： Aiming at the problems of outdated content， traditional form and disconnection from practical application of course teaching in Colleges and universities，? taking the single-chip microcomputer teaching as an example， this paper puts forward a new teaching mode which combines the online course with the offline discussion and project practice. Students study independently on the internet and set up an effective management and assessment mechanism; practice driven teaching progress， discussion and problem solving are the main teaching methods offline， aiming at cultivating ability. Through investigation and pilot practice， it is proved that this teaching mode has greatly mobilized students' subjective initiative and can be further extended to other courses and majors.

Keywords： online class; project practice; teaching mode; discussion

0? 引? 言

單片機對于電氣工程和自動化的學生來說是一門非常重要的專業(yè)課，高校對于單片機的課程設置包括單片機理論課，單片機實驗和單片機課程設計，除此之外畢業(yè)設計及其他很多實踐環(huán)節(jié)中都會涉及單片機。而現(xiàn)狀是怎么講好單片機課程是困擾許多教師的一個難題[1]。當前傳統(tǒng)的填鴨式教學授課方式，依然是高校教學的主要模式，此方式無法將理論教學和實驗教學很好地結合起來[2]。在單片機教學過程中，由于所選用的單片機依然是老舊的51系列，學生在單片機理論教學中，缺乏實踐經(jīng)驗的支撐，對于復雜、深奧的單片機工作運行原理和內部結構難于理解，很快就感覺無法繼續(xù)被動接收，因而沒了學習興趣;這也導致了，在上單片機的實踐課程中[3]，因為對單片機運行的基本原理和應用系統(tǒng)設計沒有深入理解和探索，只能敷衍了事;但在實際的工作中，又會發(fā)現(xiàn)企業(yè)所用到的單片機已經(jīng)是類似于STM32等較新的型號了。網(wǎng)絡課堂是疫情以來發(fā)展出的新授課方式，這種授課方式促進了教學改革的發(fā)展，但同時也暴露出了相關問題，相對于面對面的課堂，網(wǎng)絡課沒法直接接觸到學生，課堂管理師一大難題，授課時無法保證學生對內容的有效接收[4]。因此，對于高校單片機教學的改革迫在眉睫。

1? 改革方案

“網(wǎng)課++討論+項目實踐”的教學模式主要分為理論教學和實踐教學兩方面，理論教學采用線上網(wǎng)課學習完成作業(yè)，線下討論，學生自主講授，老師引導和提出問題解決問題，理論課的內容應采用STM32或K60等較新的單片機型號為主，而將傳統(tǒng)的51單片機的相關內容作為了解內容;實踐教學采用實際的企業(yè)項目作為導向，在單片機實驗中可采用較為小型的單片機項目為實例，對于課程設計或畢業(yè)設計類實踐，可采用較為中大型的單片機項目為實例，所選取的實例必須是企業(yè)正在做的項目[5]。在此過程中，應將理論教學和實踐教學緊密結合起來，而不是脫節(jié)割裂狀態(tài)，必要時可以采取“理論—實踐—再理論—再實踐”的循環(huán)交互方式來達成教學效果。教學改革方案如圖1所示。

2? 網(wǎng)課+線下討論

根據(jù)近年來高校應用技術型大學轉型的定位要求和學生的實際學習情況分析，把課程的“三位為一體”的教學目標，定位為“懂原理，會實踐，能應用”，對教學內容精簡處理，將理論教學方案實施進行重新整合設計，分成“網(wǎng)上自學、線下討論、課后實踐”三個階段。

2.1? 網(wǎng)上聽課

學生通過課前導學視頻和學校線上授課平臺對單片機的內部結構功能、和外部設備工作原理進行自學[6]，帶著提前設置的課前問題及相關討論預習內容，學習硬件各部分的連接，老師可以根據(jù)課前預習時，學生的答題情況和線上討論，決定線下課堂重點討論什么內容。例如：單片機與外部設備連接的方法，學生通過網(wǎng)上學習要求掌握：（1）單片機的工作過程;（2）外部設備的數(shù)據(jù)方式，通信模式;（3）兩者連接的電路結構;（4）單片機與外設通信的握手過程。老師可根據(jù)課前習題統(tǒng)計及線上討論知道哪些問題是學生感覺困難的[5]。將掌握困難的地方作為線下討論的重點內容。網(wǎng)上自學的時間學生可以靈活支配，老師可設置一個固定的時間段。網(wǎng)課系統(tǒng)界面如圖2所示。

2.2? 線下討論

由于一部分教學內容移到了網(wǎng)上，在線下討論中，需要通過學生討論，進一步了解學生掌握的情況，老師針對課程中的難點，重點進行梳理，學生可針對自己學習中遇到的問題提出問題，師生一起討論問題，最后由學生分組做歸納總結，老師針對同學的歸納總結，再進行補充，糾正或調整。討論完原理后，根據(jù)企業(yè)項目，作為實例單片機編程針對二極管的不同方式的點亮，再分小組進行討論實踐，根據(jù)示例進行程序的改編，提升相應的功能，按照實驗效果和程序代碼進行互評，最終，由老師進行點評和串講[6]。學生為主體的網(wǎng)上學習和線下自己討論梳理總結后，對知識點有了較為深入的體驗，課堂氣氛應該會比傳統(tǒng)課堂活躍，不再是沉悶的“填鴨式”教學，教學時間也會縮短很多。

2.3? 課后實踐

課后提供豐富的仿真資源，仿真資源按照基礎原理性、綜合性和創(chuàng)新性進行區(qū)分，學生根據(jù)自身情況，選做易、中、難的案例，可以小組為單位，學生相互交流，作業(yè)進行在線提交，也可以自選命題，小組制作[3]。一方面，上傳作業(yè)中的優(yōu)秀者會在下一節(jié)課中展示出來，調動學生的學習積極性。另一方面，此環(huán)節(jié)也作為實踐教學的熱身。

課后實踐的案例如采用單片機同時點亮多個二極管：P1口做輸出口，接八只發(fā)光二極管，編寫程序，使八只發(fā)光二極管同時閃爍。P1口為準雙向口，P1口的每一位都能獨立的定義為輸入位或輸出位。作為輸入為時，必須向鎖存器相應位寫入“1”，該位才能作為輸入。8051中所有口鎖存器在復位時均置為“1”，如果后來在口鎖存器寫過“0”，在需要時應寫入一個“1”，使它成為一個輸入。作為輸出口時，可以直接輸出。延時程序：常用兩種方法實現(xiàn)。一是用定時器中斷來實現(xiàn)，一是用指令循環(huán)來實現(xiàn)。本實驗用后種方法。如圖3所示。

3? 項目實踐

在實踐教學中，若學生非常清晰地知道自己所做的這個部分，在實際中是怎么發(fā)揮作用的，不僅對專業(yè)知識的認識有了更深的印象，而且也會激發(fā)學生的強大動力。因此在單片機的實驗和課程設計等實踐環(huán)節(jié)中，應當引入企業(yè)的實際項目作為驅動。設置與不同的知識點密切結合的小型項目實例，作為實驗的內容。設置較為綜合的單片機項目實例，引入最新的人工智能項目實例作為課程設計及畢業(yè)設計環(huán)節(jié)的內容，是這一改革重要環(huán)節(jié)。讓學生邊學邊做，邊做邊學。在設計實踐過程中，逐步加強對單片機原理的理解程度。在對單片機原理的理解逐步提升的過程中，逐步加強對單片機應用系統(tǒng)設計的能力。項目實踐的3個實際例子如以下所示：

項目1：基于STM32的智能水杯設計，通過開發(fā)STM32芯片主板，外部連接血氧心率傳感模塊、壓力采集AD轉換模塊、OLED顯示模塊、DS18B20測溫模塊、藍牙音箱模塊，充電寶電池組。后將各模塊合理的分布并連接在杯子的各個部位，把開發(fā)好的軟件代碼燒錄進芯片，使其有機的工作。該智能水杯上電運行初始化后，進行各項數(shù)據(jù)采集，采集得到的數(shù)據(jù)經(jīng)過單片機STM32的處理轉換，送OLED顯示。若希望測心率、血氧，則開啟中斷進行測量并顯示?？赏ㄟ^手機藍牙與音樂功放模塊連接播放音樂。以單片機STM32為核心，功能模塊主要包括測溫模塊，藍牙音響模塊，壓力傳感模塊，顯示模塊，心率血氧模塊。

項目2：基于STM32的辦公智能小助手，以STM32單片機為核心，以語音模塊與開發(fā)板的協(xié)調控制為主，MQTT協(xié)議下的信息傳輸為輔的智能語音助手。語音模塊有雙層指令，第一層為識別指令，第二層為控制指令。一定程度上防止了識別錯誤的發(fā)生，當用戶發(fā)出第一層識別指令，語音模塊進入待定工作狀態(tài)，用戶發(fā)出第二層指令時，語音模塊識別出對應的語音來控制相應引腳高低電平的輸出，每一個引腳同時對應了相應模塊的程序，從而達到控制各個模塊的效果，做到了即改即用的效果?；贚WIP的濕度信息實時上傳，使用的方法MQTT+JSON，是目前最優(yōu)方案。協(xié)議簡潔清晰、易于閱讀、解析和生成等，也考慮了設備端的開發(fā)成本。

項目3：基于K60的智能小車設計，單片機采用K60控制整個系統(tǒng)，電磁傳感模塊主要功能是使用工字電感和電容的并聯(lián)電路作為傳感探頭，運用電磁感應的原理采集由電磁軌道生成的電磁場，并得到模擬信號，再有A/D轉換將所得信號以數(shù)字信號的方式傳輸給單片機。

使用LM1084-5和AMS1117-3V3作為降壓芯片，使系統(tǒng)可以通過單一電源同時得到8 V、5 V和3.3 V的不同電壓。動力模塊的舵機采用SD-5舵機，該舵機具有高頻率時反應快，塑膠齒輪的輕量化設計;電機驅動模塊采用2塊BTN7971B半橋芯片構建H橋電機驅動電路電機使用RS540高扭力、高轉速、大功率電機提供動力輸出。部分項目圖片如圖4所示。

4? 結? 論

單片機課程具備“軟硬結合”的特點，其學習進度與其前期課程如微機原理及其接口技術、C語言等有很強的關聯(lián)性。由于前期學生編程基礎差異較大，傳統(tǒng)課堂教學中，不同學生對于同一案例的理解程度與學習進度各不相同。線上資源的引入可有效緩解這一問題，學生可根據(jù)自身情況，利用在線視頻進行課前預習與課后復習，從而更有利于線下課堂教學活動的整體推進。

以企業(yè)實踐項目為資源，對單片機類課程的教學內容進行改革，實現(xiàn)教學內容與前沿科技的結合，使教學內容更加有活力，將理論教學與實踐項目更加緊密的結合，使兩者真正融合在一起。并通過項目驅動、線下討論的教學模式，促使學生帶著目標去學習，主動地去設計，主動地去做項目，而不是被動的接收，更好的發(fā)揮學生的主觀能動性，使學生具有項目經(jīng)驗的積累，并具有一定的創(chuàng)造性。為學生接觸公司實際項目奠定了基礎。該改革方法，破除傳統(tǒng)的陳舊的教學內容，引入實踐產(chǎn)品、項目驅動教學，教學內容與時代結合密切。開啟線上教學和線下教學的完美配合，充分調動了學生的主觀能動性。以項目驅動教學，培養(yǎng)學生的工程應用能力，創(chuàng)新能力，不僅能夠達到人才培養(yǎng)的目標，還能讓學生積累到一定的實際項目經(jīng)驗，為畢業(yè)后的實際工作打下基礎。從人才培養(yǎng)角度來說，使學生更多地接觸實際工程應用，積累項目經(jīng)驗，從而在畢業(yè)后能更好地適應企業(yè)對技術人員的要求。也使教學內容變得生動活潑起來，使老師脫離局限，與最新技術結合得更加緊密，開闊了視野，更加懂得在教學中如何引導學生。運用企業(yè)產(chǎn)品項目資源使得師生都受益。這種教學改革模式，還可以發(fā)散推廣至電類專業(yè)的其他課程，其他環(huán)節(jié)中。

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作者簡介：周鳳香（1987.01—），女，漢族，湖北黃岡人，講師，碩士研究生，研究方向：模式識別與智能系統(tǒng)。