◆寧金葉 周惠芳

基于ATPDCA的單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用課程信息化教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐

◆寧金葉 周惠芳

針對電子類專業(yè)核心課程單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用進(jìn)行信息化教學(xué)設(shè)計(jì)，以“簡易秒表的設(shè)計(jì)與制作”項(xiàng)目教學(xué)為例，基于ATPDCA的教學(xué)模式設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和信息化素養(yǎng)，最終達(dá)到提升學(xué)生核心職業(yè)素養(yǎng)的目標(biāo)。

單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用；信息技術(shù)；信息化教學(xué)設(shè)計(jì)

10.3969/j.issn.1671-489X.2016.12.122

1　引言

ATPDCA是基于典型工作任務(wù)或工作項(xiàng)目的教學(xué)模式，分為項(xiàng)目分析（Analyze）、知識(shí)傳授（Teach）、方案制訂（Plan）、項(xiàng)目實(shí)施（Do）、項(xiàng)目檢查（Check）、評價(jià)總結(jié)（Action）6個(gè)環(huán)節(jié)。它結(jié)合建構(gòu)主義理論教學(xué)和PDCA工作模式教學(xué)的優(yōu)勢［1］，充分利用現(xiàn)代化的信息技術(shù)合理安排課程教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化教學(xué)過程中的各個(gè)環(huán)節(jié)，從傳統(tǒng)的單一教學(xué)方式向生動(dòng)有趣的信息化教學(xué)方式轉(zhuǎn)變，引導(dǎo)學(xué)生從被動(dòng)學(xué)習(xí)向主動(dòng)探究性學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)變，最終優(yōu)化教學(xué)效果［2］。

本文以單片機(jī)課程教學(xué)中“簡易秒表的設(shè)計(jì)與制作”工作項(xiàng)目為例，從教學(xué)前端分析、教學(xué)設(shè)計(jì)分析、教學(xué)資源建設(shè)、教學(xué)組織實(shí)施和教學(xué)效果反饋五個(gè)方面進(jìn)行信息化教學(xué)設(shè)計(jì)的探討。此外，基于ATPDCA教學(xué)模式，重點(diǎn)介紹教學(xué)組織實(shí)施過程的信息化教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐。

2　教學(xué)前端分析

教學(xué)前端分析是教學(xué)設(shè)計(jì)的邏輯起點(diǎn)。首先是學(xué)習(xí)需求分析，依據(jù)行業(yè)及職業(yè)崗位需求調(diào)研，以項(xiàng)目對接崗位來培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)技能，從而確定課程的項(xiàng)目學(xué)習(xí)內(nèi)容。此外，從兩個(gè)方面重點(diǎn)分析高職高專學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)：在智力因素方面，深入分析授課對象現(xiàn)有的知識(shí)、技能水平；在非智力因素方面，綜合考慮高職學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的認(rèn)知特點(diǎn)與學(xué)習(xí)態(tài)度。

依據(jù)單片機(jī)課程標(biāo)準(zhǔn)，確定項(xiàng)目知識(shí)、技能、態(tài)度三維教學(xué)目標(biāo)?？紤]到項(xiàng)目的教學(xué)內(nèi)容包含數(shù)碼管顯示、中斷技術(shù)應(yīng)用等眾多內(nèi)容，通過對知識(shí)點(diǎn)的提煉和粒子化的處理，歸納出教學(xué)重點(diǎn)與教學(xué)難點(diǎn)。在教學(xué)實(shí)施過程中，采用先進(jìn)的教學(xué)模式結(jié)合現(xiàn)代化的信息技術(shù)手段，優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)過程，突出重點(diǎn)，突破難點(diǎn)。

3　教學(xué)設(shè)計(jì)分析

教學(xué)設(shè)計(jì)是教學(xué)組織的靈魂。基于建構(gòu)主義的教學(xué)理念［3-4］，遵循ATPDCA教學(xué)模式，充分利用移動(dòng)教學(xué)和微視頻教學(xué)的優(yōu)勢。以實(shí)際項(xiàng)目為載體，以學(xué)生為中心，教師引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)完成項(xiàng)目的學(xué)習(xí)。在教學(xué)方法的選擇上，以項(xiàng)目引領(lǐng)和任務(wù)驅(qū)動(dòng)為主導(dǎo)，以信息化教學(xué)手段為支撐。綜合運(yùn)用思維導(dǎo)圖、情境激勵(lì)法等多種教學(xué)方法，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，促進(jìn)自主學(xué)習(xí)，從而踐行做中教、做中學(xué)的職業(yè)教育原則。

4　教學(xué)資源建設(shè)

教學(xué)資源是教學(xué)組織實(shí)施的“腳手架”。在教學(xué)資源建設(shè)上，以“情境化”和“精細(xì)化”的理念設(shè)計(jì)和開發(fā)課程網(wǎng)絡(luò)資源，以“扁平化”和“集成化”的理念組織實(shí)施課程網(wǎng)絡(luò)資源。目前，本課程的項(xiàng)目教學(xué)主要借助三種方式來建設(shè)課程網(wǎng)絡(luò)資源。

首先，充分利用世界大學(xué)城的平臺(tái)優(yōu)勢，借助其授課、資料查詢與下載、在線交流、課程考試等眾多功能為學(xué)生創(chuàng)建一個(gè)信息化的知識(shí)共享空間，從而解決課程信息量大的難題。

其次，自主開發(fā)手機(jī)微信公眾平臺(tái)，利用微信推送項(xiàng)目信息，進(jìn)行學(xué)習(xí)交流，使學(xué)生的學(xué)習(xí)能夠隨時(shí)隨地進(jìn)行。

最后，重點(diǎn)建設(shè)單片機(jī)微視頻資源庫，利用視覺感知來強(qiáng)化教學(xué)效果。

5　教學(xué)組織實(shí)施

信息化手段優(yōu)化了教學(xué)實(shí)施過程。下面是基于ATPDCA教學(xué)模式的具體教學(xué)組織實(shí)施過程［3］。

項(xiàng)目分析環(huán)節(jié)（Analyze） 課前，充分利用微信公眾平臺(tái)推送項(xiàng)目信息，組織學(xué)生在課前完成新知識(shí)的預(yù)習(xí)和項(xiàng)目方案的構(gòu)建預(yù)習(xí)。在課堂上，通過真實(shí)的秒表與數(shù)字鐘產(chǎn)品實(shí)例情境激勵(lì)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，利用在線電子任務(wù)書引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入項(xiàng)目的學(xué)習(xí)。

作者：寧金葉，湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師、電工電子教研室主任，研究方向?yàn)殡姎夤こ碳白詣?dòng)化；周惠芳，湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授，研究方向?yàn)殡姍C(jī)及自動(dòng)控制技術(shù)（411101）。

新知識(shí)傳授環(huán)節(jié)（Teach） 知識(shí)傳授包括知識(shí)點(diǎn)復(fù)習(xí)和新知識(shí)傳授兩個(gè)部分，重點(diǎn)是新知識(shí)的傳授。針對單片機(jī)新知識(shí)原理抽象難懂的問題，課程組自主開發(fā)單片機(jī)Flash動(dòng)畫庫，用生動(dòng)形象的動(dòng)畫化解知識(shí)的難點(diǎn)，從而解決了項(xiàng)目知識(shí)原理抽象難懂的問題。此外，在課堂上，學(xué)生還可通過實(shí)訓(xùn)室的電腦或手機(jī)終端登錄世界大學(xué)城平臺(tái)，點(diǎn)擊相應(yīng)項(xiàng)目便可進(jìn)入圖、音、文、視、動(dòng)并茂的知識(shí)空間，進(jìn)行項(xiàng)目知識(shí)與技能的學(xué)習(xí)。

方案制訂環(huán)節(jié)（Plan） 方案制訂環(huán)節(jié)，主要采用師生共同討論的方式，將本項(xiàng)目分解為三個(gè)子任務(wù)來進(jìn)行實(shí)施：任務(wù)1，硬件電路設(shè)計(jì)；任務(wù)2，源程序設(shè)計(jì)與調(diào)試；任務(wù)3，電路的組裝與調(diào)試?；麨榱愕娜蝿?wù)分解方式，不僅有效地降低了項(xiàng)目實(shí)施的難度，而且利于小組學(xué)生分工協(xié)作，確保完成項(xiàng)目實(shí)施任務(wù)。

項(xiàng)目實(shí)施環(huán)節(jié)（Do） 項(xiàng)目實(shí)施階段采用小組分工協(xié)作的方式，以3人為一組進(jìn)行分配，并參照真實(shí)的企業(yè)崗位要求和任務(wù)要求對學(xué)生進(jìn)行角色分工。例如：硬件工程師負(fù)責(zé)項(xiàng)目的硬件電路設(shè)計(jì)與整改，軟件工程師負(fù)責(zé)源程序編寫與調(diào)試，測試工程師負(fù)責(zé)產(chǎn)品功能測試與總結(jié)匯報(bào)。此外，為了確保項(xiàng)目順利實(shí)施，還可以組織學(xué)生以小組為單位，以項(xiàng)目為中心，設(shè)計(jì)思維導(dǎo)圖，優(yōu)化項(xiàng)目管理，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)督，并提高學(xué)生的抽象思維能力。

具體任務(wù)實(shí)施階段中，任務(wù)1“硬件電路設(shè)計(jì)”是項(xiàng)目教學(xué)的重點(diǎn)，涉及的知識(shí)面廣，操作難度高，教學(xué)效果難以監(jiān)測。為此，項(xiàng)目教學(xué)中引入PROTEUS電路仿真，從而在很大程度上解決了項(xiàng)目硬件設(shè)計(jì)難度大的問題。

電路設(shè)計(jì)完成后需要進(jìn)行任務(wù)2“源程序設(shè)計(jì)與調(diào)試”。在項(xiàng)目教學(xué)中，數(shù)碼管顯示及定時(shí)、計(jì)數(shù)函數(shù)是編程的難點(diǎn)。在實(shí)際的項(xiàng)目教學(xué)中，可以引入單片機(jī)開發(fā)小工具軟件，該類軟件可自動(dòng)生成模塊代碼，從而有效解決部分學(xué)生編程難的問題。

最后是任務(wù)3“電路的組裝與調(diào)試”階段。在以往的教學(xué)中，學(xué)生很容易出現(xiàn)焊接錯(cuò)誤和元器件浪費(fèi)等問題，可以引入多媒體與網(wǎng)絡(luò)信息教學(xué)，通過在線播放焊接工藝視頻的方式，組織學(xué)生一邊看，一邊學(xué)，一邊做，從而提高學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)并確保產(chǎn)品的焊接工藝。

針對本項(xiàng)目最大的教學(xué)難點(diǎn)——產(chǎn)品的功能調(diào)試與故障排除，課程團(tuán)隊(duì)重點(diǎn)開發(fā)Flash常見故障庫，化抽象為形象。在調(diào)試過程中，學(xué)生遇到調(diào)試難題可以先通過故障庫尋找相似故障點(diǎn)，進(jìn)行虛擬學(xué)習(xí)，然后將所學(xué)知識(shí)與技能運(yùn)用到具體操作中去，從而確保產(chǎn)品功能的實(shí)現(xiàn)。

項(xiàng)目檢查環(huán)節(jié)（Check） 產(chǎn)品調(diào)試成功后，學(xué)生依據(jù)世界大學(xué)城的在線電子任務(wù)書完成本項(xiàng)目的檢查工作，主要從產(chǎn)品外觀、功能、性能和9S管理等方面實(shí)施檢查，并填寫項(xiàng)目檢查報(bào)告。

評價(jià)總結(jié)環(huán)節(jié)（Action） 評價(jià)環(huán)節(jié)包含項(xiàng)目評分和項(xiàng)目總結(jié)兩個(gè)部分。

項(xiàng)目評分由學(xué)生自評、互評和教師評價(jià)三個(gè)部分構(gòu)成。學(xué)生通過單片機(jī)實(shí)訓(xùn)室的考核評分系統(tǒng)進(jìn)行在線的自評和互評，教師綜合評價(jià)之后，系統(tǒng)可自動(dòng)生成學(xué)生的項(xiàng)目綜合成績。此外，該評分系統(tǒng)還可自動(dòng)生成班級(jí)成績排名表，幫助學(xué)生明確自己在班級(jí)的技能水平排行情況，以此為動(dòng)力，反思個(gè)人在項(xiàng)目學(xué)習(xí)中的不足，并改進(jìn)下一階段的項(xiàng)目學(xué)習(xí)。

項(xiàng)目總結(jié)則是通過小組自薦和教師推薦的方式，選擇優(yōu)秀小組進(jìn)行項(xiàng)目總結(jié)匯報(bào)，主要從項(xiàng)目設(shè)計(jì)思路、自疑、自評、作品展示等方面進(jìn)行闡述。最后，任課教師將從知識(shí)、技能、態(tài)度三方面進(jìn)行總評，指出在項(xiàng)目實(shí)施整個(gè)過程中學(xué)生的可取之處與不足之處，并給出改進(jìn)的方向。

6　教學(xué)反饋分析

項(xiàng)目教學(xué)效果的反饋主要是利用課余時(shí)間，組織學(xué)生登錄世界大學(xué)城在線測試平臺(tái)，完成項(xiàng)目相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的測試。一方面可以幫助學(xué)生及時(shí)復(fù)習(xí)和鞏固知識(shí)點(diǎn)，另一方面則有助于任課教師及時(shí)了解學(xué)生對知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，為下一階段的課程教學(xué)做好準(zhǔn)備工作。

此外，教師和學(xué)生可以通過手機(jī)微信公眾平臺(tái)進(jìn)行知識(shí)疑難點(diǎn)與學(xué)習(xí)建議的溝通交流，方便快捷的移動(dòng)式教學(xué)不僅符合高職學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，也為日后的項(xiàng)目教學(xué)改進(jìn)提供了新的方向。

7　結(jié)語

從傳統(tǒng)教學(xué)到現(xiàn)在信息化教學(xué)轉(zhuǎn)型過程中，整個(gè)課程組團(tuán)隊(duì)自主開發(fā)和建設(shè)了一系列有特色的軟件資源和課程資源來支撐和設(shè)計(jì)信息化項(xiàng)目教學(xué)。但是由于教學(xué)課程與教學(xué)內(nèi)容的不同，信息化教學(xué)設(shè)計(jì)的方式也可能存在較大的差異性。因此，在實(shí)際的信息化教學(xué)設(shè)計(jì)過程中，切不可依葫蘆畫瓢，而應(yīng)根據(jù)具體的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)要求和學(xué)生特點(diǎn)，遵循以學(xué)生為中心的原則，靈活和創(chuàng)新地運(yùn)用信息化教學(xué)設(shè)計(jì)方式方法，優(yōu)化教學(xué)過程，最終實(shí)現(xiàn)學(xué)生核心職業(yè)素養(yǎng)的不斷提升?！?/p>

［1］周哲民，張麥秋.基于PDCA和構(gòu)建主義創(chuàng)新職業(yè)教育教學(xué)新模式［J］.當(dāng)代教育論壇：管理研究，2011（12）：96-98.

［2］王寅龍，李前進(jìn)，等.信息化教學(xué)設(shè)計(jì)的過程、方法及評價(jià)要點(diǎn)探究［J］.中國教育信息化：基礎(chǔ)教育，2011（3）：15-18.

［3］莎莉.在情境中的學(xué)習(xí)：基于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的教學(xué)設(shè)計(jì)思想［J］.課程教育研究，2015（17）：14-15.

［4］劉都亮.基于建構(gòu)主義的大學(xué)英語自主性學(xué)習(xí)探究［J］.英語廣場：學(xué)術(shù)研究，2013（3）：73-74.

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