单片机课堂任务环节的设计与实践

来源 :中国电气工程学报 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhaoshuang1989
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  摘要:利用课堂环节设计,打造综合成长型课堂。任务设定为广告牌的设计与制作,内容与现实接轨,让专业知识落地实用,采用小组合作,多元评价方式,并在任务中渗透情怀教育,融合了产品设计DIY流程,实现学生“技能”+“素养”双成长。
  关键词:产品设计  合作式  多元化 情怀渗透
  众所周知, 单片机是一门应用非常广泛的专业课,几乎涵盖了我们智能化生活的方方面面,伴随着AI时代的到来,物联网技术应用进一步落地,市场中单片机的需求量庞大,行业发展前景广阔.而产品的设计与制作也是未来工业发展的大趋势,是世界技能大赛含金量很高的项目,为了让同学们在课堂中既能形象的学到单片机专业技能,又能体验DIY产品设计流程,本次课堂设计为单片机典型任务——炫彩广告牌的设计与制作。授课的时间节点为欢庆祖国70华诞,以此设定任务来源,要求学生基于STC89C52单片机设计制作一款国庆炫彩广告牌。
  该课堂任务有三个特点。一是真实性,接地气。在传统的单片机课堂中,理论式讲解抽象枯燥,学生较难理解,所以知识的落地和形象化很重要,在日常生活中,彩灯广告牌真实可见,该任务与现实接轨,让学生了解真实的LED广告牌设计制作流程。二是典型性。KEIL+PROTEUS软硬件结合调试是产品设计仿真的核心环节,在该任务中,有相对完整的流程展示。三是开放性,秉持服务于生活的原则,学生后续可以DIY设计感恩节,教师节,父亲节,母亲节等节日展板,以及宿舍班级的炫彩logo等,引发学生的学习兴趣和热情。
  我设定的课堂目标为综合成长型课堂。学生可以从课堂中汲取到丰富的营养。通过一体化课堂的环节设计和落地的典型任务实施实现学生“技能”+“素养”双成长。技能方面,学会PROTEUS仿真软件的无线连接和单片机C51程序的DIY改编,完成国庆展板设计。素养方面,既能“独立思考,举一反三”,又能学会与人交流的“合作式学习”,技能扎实,人格和谐,同时给学生渗透“爱国情怀,感恩教育”,培养社会责任感。
  一:学前准备,根据学生特点,合理分工
  从多元分组和多元评价两方面打造智能多元合作课堂。多元智能化理论告诉我们:每个学生都有自己的智能强项和智能弱项。学期初,参考多元智能表的评分结果,合理的划分课堂合作小组。小组内部进行角色分配,包括:小组长,发言人,材料员,纪律员,协调员等角色。比如说强项为交际智能的让他担任组长,强项为语言智能的,担任小组发言人,强项为自省智能的让他分管纪律,强项为运动智能的让他负责实验开发板和元器件的分发整理和回收。强项为逻辑智能的让他担当协调员。
  二:教学实施环节6步骤
  本任务的重点是PROTEUS电路设计无线连接,难点是KEIL中的程序改编。该任务需要具备以下教学资源:一体化的实训场地,丰富的信息化教學手段,配套的仿真软件,教材以及工作页等。
  1.课前我会通过学呗APP,针对于本堂课的重难点,以“学习地图”的方式,从网上发布相关预习任务。学习地图可以记录下每个学生的学习时间和学习痕迹,据此可以准确掌握学生的预习情况。此阶段学生通过各种渠道搜集资料,了解简单的logo设计方法,设计logo样图。
  2.课堂上师生共同整合各个小组提交的设计内容,确定最终设计方案:I love U 中国。彩灯效果为依次点亮再延时两秒闪烁,重复循环。
  3.小组内部讨论,明确任务合理分工,制定方案,填写相关任务单,计划表。确保责任到人,为了防止组内同学搭便车,每个同学单独负责一个元素的设计工作。
  4.硬件电路无线链接的实施流程。在该环节先完成的同学自动升级为组内助教,帮助其他同学,培养他的沟通能力,收获成就感。完成比较困难的同学,也摆脱了孤军奋战的状态,融入集体,激发学习动力。这个环节让学生们学会合作式学习。
  5.软件编程的难点,一是人为设计涵盖全面的程序出错点。二是设计了简单易行的程序改编。把编程的难度分解,让学生们体验到会搭积木就会编程序。并利用仿真实时回馈,及时发现问题。具体实施:
  (1) 提供程序母版,学生只需在模板程序上针对性的改编。(2) 采用模块搭建法进行程序改编,把程序按功能分解成若干个模块,像搭积木一样把程序模块搭建起来。(3)设置参数陷阱,例如:delay函数的参数,端口的错误赋值等,先让学生掉到陷阱里,发现问题,再让学生想办法爬出陷阱解决问题,在掉坑爬坑的过程中理解并学会关键参数的合理设置。
  6.软硬件调试成功后,以小组为单位申请教师审核。记录完成情况,纳入成绩。审核通过后,将国庆炫彩logo图编辑成视频上传班级QQ群。
  组长负责撰写总结评价,管理材料员负责整合原料清单为下一环节电路板焊接做准备。
  三:教学评价
  多元评价法。运用班级优化大师APP和测评表,取师评+自评+小组互评综合得分。学生的成绩取小组成绩加个人表现加分,这样极大地提高了学生的课堂主动性和团队合作精神。
  四.思维拓展
  1.绿色城市,垃圾分类势在必行。分类垃圾箱在夜间或暗处如何分辨呢?通过给垃圾箱设计简单醒目的LED发光图标,解决实际的夜间分辨问题。 (1)垃圾分类LOGO的设计 (2)LOGO颜色的设定 (3)LED灯花样的设定。
  2.提出问题:logo设计复杂图形的灵活性和逼真性如何实现。为LED点阵屏的讲解埋下伏笔。
  五:教学反思
  1.专业知识的学习方面,“慢“就是“快”,“有用”才有用,在任务实施过程当中要稳扎稳打,有条不紊,多试多用,多错多探究,用的多了才会用。
  2. 把学生放到小组团队里,激发持续的学习动力,在小组协调协同作战环节,体会到合作学习的方法和重要性。
  结束语:课堂任务环节的设计采用任务驱动式教学方法,依托“多元化”和“一体化”理论,运用了丰富的网络多媒体教学手段并与社会实践紧密融合,注重知识的落地性和实用性,在授课环节中通过内容设计渗透“爱国情怀”教育,致力于培养“德技双馨”的职业人才。
  参考文献:
  【1】 张永红. 《单片机应用设计与实现》北京:电子工业出版社
  【2】 陆中宏  《单片机应用技术》北京:机械工业出版社
  【3】(美)L. A. 巴洛赫(Lynda A. Baloche) 《合作课堂: 让学习充满活力》华东师范大学出版社
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