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(huì)將“知識(shí)”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(jì)思路，旨在為電子信息教育的發(fā)展與改革提供實(shí)踐借鑒。

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

中圖分類號(hào)：G718.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：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(jí)微處理器比起來(lái)，51系列單片機(jī)學(xué)習(xí)起來(lái)較容易上手，同時(shí)作為入門級(jí)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(duì)學(xué)生的綜合實(shí)踐能力要求很高。

首先，學(xué)生要將編程的理論知識(shí)上升為對(duì)控制對(duì)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(jì)出邏輯清晰、簡(jiǎn)明精湛的程序。

其次，即便現(xiàn)代電子芯片普遍采用C語(yǔ)言編程，但是每種芯片的邏輯位、寄存器、中斷源、控制時(shí)序等特性都大不相同，比起教會(huì)學(xué)生使用一種芯片，讓學(xué)生學(xué)會(huì)將所學(xué)知識(shí)進(jìn)行遷移更加有實(shí)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(huì)學(xué)生使用單片機(jī)，更應(yīng)擴(kuò)展到鼓勵(lì)學(xué)生自己查閱芯片資料，培養(yǎng)自主編程的能力，這對(duì)學(xué)生快速適應(yīng)畢業(yè)后的相關(guān)工作大有益處。對(duì)此，本文提出一種新的教學(xué)設(shè)計(jì)思路——逆向教學(xué)設(shè)計(jì)。

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(duì)象，手段是程序，基礎(chǔ)是C語(yǔ)言語(yǔ)法邏輯和單片機(jī)、電子元器件的知識(shí)。根據(jù)這些特點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)的逆向教學(xué)方向?yàn)椋簩?shí)驗(yàn)現(xiàn)象→控制程序→基礎(chǔ)知識(shí)→教學(xué)評(píng)價(jià)與反饋。即讓學(xué)生從實(shí)驗(yàn)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(cè)及相關(guān)資料，反過(guò)來(lái)加深對(duì)程序與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的理解，并完成新的項(xiàng)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(gè)過(guò)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(shí)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(yǔ)言的基礎(chǔ)知識(shí)較為繁雜，如果僅僅采用逆向教學(xué)方式，可能會(huì)造成學(xué)生對(duì)知識(shí)掌握不均衡的局面，而且對(duì)學(xué)生系統(tǒng)地理解編程語(yǔ)言是不利的。因此，教師在教授C語(yǔ)言時(shí)，可以采用以傳統(tǒng)教學(xué)為主、逆向教學(xué)為輔的設(shè)計(jì)思路，確保知識(shí)傳授的全面性和連續(xù)性。

另一方面，電子元件知識(shí)的學(xué)習(xí)與編程語(yǔ)言的學(xué)習(xí)正好相反。就現(xiàn)代主流電子芯片的功能來(lái)說(shuō)，所需掌握的內(nèi)容是一個(gè)非常龐大的系統(tǒng)，如果逐行學(xué)習(xí)每個(gè)IO引腳或寄存器的功能，十分浪費(fèi)時(shí)間且效率低下。在相關(guān)工作中，由于公司之間的競(jìng)爭(zhēng)，項(xiàng)目進(jìn)度往往要與時(shí)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(shí)踐中，逆向?qū)W習(xí)是項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中一種重要的能力，即在學(xué)習(xí)中抓主要矛盾。針對(duì)以上實(shí)踐經(jīng)歷，51單片機(jī)知識(shí)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(jì)思路。

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

基于單片機(jī)的溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn) 逆向教學(xué)法需要兼顧實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)兩個(gè)方面，本文以基于單片機(jī)的溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)為例，進(jìn)行逆向教學(xué)設(shè)計(jì)。該實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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L(zhǎng)CD1602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(jì) 在以往的教學(xué)中，針對(duì)基于單片機(jī)的溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)，教師往往按照知識(shí)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(shí)序[1-2]，

從而編寫出讀/寫子程序，最后編寫計(jì)算程序計(jì)算溫度值。與傳統(tǒng)教學(xué)方式不同的是，逆向教學(xué)從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象出發(fā)，透過(guò)現(xiàn)象讀程序，通過(guò)程序查資料，閱讀資料理解元器件工作原理。溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)的逆向教學(xué)設(shè)計(jì)思路流程圖如圖2所示。

逆向教學(xué)過(guò)程

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

2）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：LCD1602顯示屏上顯示實(shí)時(shí)溫度，當(dāng)用手握住DS18B20時(shí)，溫度實(shí)時(shí)上升并顯示在顯示屏上。

3）實(shí)驗(yàn)報(bào)告：根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，閱讀程序，查閱課本上DS18B20資料，完成表1所示實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

實(shí)驗(yàn)報(bào)告由學(xué)生獨(dú)立完成，對(duì)于不能解答的問(wèn)題，教師給予理論指導(dǎo)。學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告過(guò)程中可以小組討論、共同完成。學(xué)生通過(guò)逆向探究活動(dòng)，對(duì)所學(xué)的知識(shí)印象更加深刻，同時(shí)培養(yǎng)了自主查閱元件資料的意識(shí)與能力。

實(shí)踐評(píng)價(jià) 為了了解學(xué)生掌握知識(shí)的情況，需要在逆向教學(xué)之后及時(shí)進(jìn)行知識(shí)反饋，因此設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行評(píng)價(jià)。實(shí)踐評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)依然采用實(shí)驗(yàn)的方式，但是應(yīng)該與課程實(shí)驗(yàn)有關(guān)，并在其基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)，以便學(xué)生對(duì)知識(shí)的遷移與查漏補(bǔ)缺[3]。

實(shí)踐評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)實(shí)驗(yàn)：LCD1602顯示屏上顯示實(shí)時(shí)溫度，當(dāng)用手握住DS18B20時(shí)，溫度實(shí)時(shí)上升并顯示在顯示屏上；同時(shí)，顯示屏記錄歷史最高與最低溫度。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如圖3所示。

實(shí)踐評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)考查了學(xué)生對(duì)DS18B20溫度計(jì)算、讀寫操作與命令操作的掌握情況，同時(shí)要求將程序進(jìn)行改動(dòng)以實(shí)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(jì)的效果

從學(xué)生實(shí)踐評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)的實(shí)驗(yàn)情況來(lái)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(duì)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(shí)，學(xué)生在實(shí)踐環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)自己遺漏的知識(shí)點(diǎn)，查漏補(bǔ)缺，對(duì)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(guò)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(guò)程中遇到的問(wèn)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(gè)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(shí)現(xiàn)課程效果的最優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)

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