邊玉亮 沈龍 余世干 李淑敬

【摘? ?要】? ?針對(duì)傳統(tǒng)單片機(jī)課程教學(xué)過程中的問題，提出在教學(xué)過程中實(shí)行“5E”和“項(xiàng)目化”相融合的混合式教學(xué)模式，以“5E”教學(xué)模式為基礎(chǔ)框架，對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行“項(xiàng)目化”改造，將實(shí)際應(yīng)用項(xiàng)目融入到5E教學(xué)模式全過程，構(gòu)建以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為中心，“5E”和“項(xiàng)目化”教學(xué)相融合為主體的新型教學(xué)模式。通過整合教學(xué)資源、重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容，以項(xiàng)目設(shè)計(jì)開發(fā)為抓手，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力和項(xiàng)目開發(fā)能力；以過程考核為重點(diǎn)，將學(xué)習(xí)成果檢驗(yàn)貫穿整個(gè)學(xué)習(xí)過程，優(yōu)化學(xué)科評(píng)價(jià)體系；以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力為目標(biāo)，理論聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)社會(huì)有用人才。

【關(guān)鍵詞】? ?項(xiàng)目化；5E；混合教學(xué)；教學(xué)改革

Research on Integrated Teaching Mode of "5E+Projectization"

of Single Chip Computer Course

Bian Yuliang， Shen Long， Yu Shigan， Li Shujing

（Fuyang Normal University， Fuyang 236041，China）

【Abstract】? ? In view of the problems in the teaching process of the traditional single-chip computer course， the mixed teaching mode of "5E" and "project" is put forward in the teaching process. With the "5E" teaching model as the basic framework， the course? content? is "project-oriented"? reform， practical application projects are integrated into the? whole process of? "5E" teaching model， and a new teaching model is built with students' independent learning as the center and the integration of "5E" and "project-oriented" teaching as the main body. By integrating teaching resources， reconstructing teaching content， and using project design and development as the starting point， we aim to cultivate students′ practical and project development abilities; by emphasizing the process assessment， we put the check of learning results throughout the entire learning process， optimizing the subject evaluation system， aiming at cultivating students′ innovative design ability， integrating theory with practice， and cultivating social useful talents.

【Key words】? ? ? projectization; 5E; mixed teaching; teaching reform

〔中圖分類號(hào)〕? G712? ? ? ? ? ? ? ? ?〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕? A ? ? ? ? ? ? ?〔文章編號(hào)〕 1674 - 3229（2024）01- 0106 - 05

0? ? ?引言

未來社會(huì)更需要應(yīng)用型和創(chuàng)新型人才，學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、工程實(shí)踐能力和科研創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)，是高等學(xué)校正在積極探討和實(shí)踐的課題，也是目前影響高等學(xué)校人才培養(yǎng)質(zhì)量的瓶頸［1］。單片機(jī)原理及應(yīng)用課程作為應(yīng)用型本科院校電子類專業(yè)的核心課程，有著非常重要的課程地位，是一門實(shí)踐應(yīng)用性較強(qiáng)、理論知識(shí)較為復(fù)雜的綜合課程，特別注重學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。為了將學(xué)生所學(xué)的專業(yè)知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合在一起，達(dá)到本專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，促進(jìn)學(xué)生高效學(xué)習(xí)，提高學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力，將“項(xiàng)目化”教學(xué)模式和“5E”教學(xué)模式進(jìn)行融合，以“5E”教學(xué)模式為基本框架，設(shè)計(jì)基于吸引、探究、解釋、遷移和評(píng)價(jià)五個(gè)過程的基本教學(xué)模式，并將“項(xiàng)目化”教學(xué)模式融入到以上各個(gè)環(huán)節(jié)之中。重點(diǎn)突出學(xué)生在教學(xué)過程中的主導(dǎo)地位，以學(xué)生為中心開展主要教學(xué)活動(dòng)，構(gòu)建以“5E”教學(xué)模式為框架、以“項(xiàng)目化”教學(xué)為主體的融合式教學(xué)模式。

1? ? ?單片機(jī)課程教學(xué)現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的單片機(jī)課程在教學(xué)過程中比較注重理論知識(shí)的講解，普遍采用以教師為中心的教學(xué)模式，缺少對(duì)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力的培養(yǎng)與評(píng)價(jià)。理論知識(shí)與實(shí)踐環(huán)節(jié)無法有效銜接，導(dǎo)致學(xué)生難以有效理解進(jìn)而失去學(xué)習(xí)興趣［2］。目前高等學(xué)校單片機(jī)課程教學(xué)出現(xiàn)的問題主要集中在以下4個(gè)方面。

（1）教材內(nèi)容抽象，難以理解

本課程是一門多學(xué)科交叉課程，不僅要求學(xué)生掌握程序語言編寫、電子電路、識(shí)圖繪圖和各種編譯仿真軟件，而且還要對(duì)單片機(jī)的內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)深入了解。由于單片機(jī)課程軟硬件結(jié)合的特點(diǎn)，大多數(shù)單片機(jī)教材中理論內(nèi)容較多，難以將所有內(nèi)容做到有效串聯(lián)，學(xué)生也普遍反映課程枯燥乏味，抽象難學(xué)。

（2）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容固定，與實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系不夠緊密

單片機(jī)的學(xué)習(xí)極其注重在實(shí)踐中的應(yīng)用，非?？简?yàn)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力。但該課程的實(shí)踐教學(xué)普遍被作為理論教學(xué)的驗(yàn)證手段與知識(shí)的補(bǔ)充，提高創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的綜合型、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)過少甚至沒有，造成學(xué)生在實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)時(shí)走過程、重流程，實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)和課程設(shè)計(jì)過于依賴插線式的實(shí)驗(yàn)箱和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書［3］。這種“走過程”式的實(shí)驗(yàn)，實(shí)質(zhì)上沒有真正起到鍛煉學(xué)生實(shí)踐能力的目的，還滋生了各種不良行為，如拷貝程序、實(shí)驗(yàn)抄襲和內(nèi)容剽竊等。

（3）學(xué)習(xí)目標(biāo)不明確，缺乏針對(duì)性與啟發(fā)性

在實(shí)際學(xué)習(xí)時(shí)雖然每個(gè)章節(jié)都涵蓋了配套的功能模塊開發(fā)實(shí)例，但這些實(shí)例絕大多數(shù)是各個(gè)模塊的使用實(shí)例，而不是項(xiàng)目設(shè)計(jì)開發(fā)案例。由于實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)的限制，學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)變成了簡(jiǎn)單的電路連線和按步驟操作，關(guān)鍵的實(shí)踐內(nèi)容變成了驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生無法很好地實(shí)現(xiàn)本課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)，無法做到學(xué)以致用。不僅如此，軟件和硬件的設(shè)計(jì)及線路搭建大多基于現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)箱，功能不可擴(kuò)展，實(shí)驗(yàn)案例老套，缺乏針對(duì)性和啟發(fā)性。

（4）考核評(píng)價(jià)方式單一

根據(jù)教學(xué)大綱的要求，本課程更加注重培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力和實(shí)際應(yīng)用能力，為社會(huì)輸送單片機(jī)應(yīng)用型人才。但傳統(tǒng)的考試方式更加注重學(xué)生對(duì)本課程知識(shí)點(diǎn)的理解，忽視實(shí)踐評(píng)價(jià)的重要性，缺乏過程化考核，無法滿足新型教學(xué)環(huán)境下對(duì)學(xué)生的全方位評(píng)價(jià)要求，因此傳統(tǒng)單一的單片機(jī)考核模式已經(jīng)不能滿足當(dāng)前的人才培養(yǎng)目標(biāo)。

2? ? ? “5E”與“項(xiàng)目化”融合教學(xué)模式

2.1? ?“5E”教學(xué)模式及特點(diǎn)

“5E”教學(xué)模式是一種基于建構(gòu)主義教學(xué)理論、以學(xué)生活動(dòng)為中心的探究式教學(xué)模式，將實(shí)際教學(xué)活動(dòng)分為吸引（Engagement）、探究（Exploration）、解釋（Explanation）、遷移（Elaboration）和評(píng)價(jià)（Evaluation）五個(gè)過程。充分挖掘?qū)W生的主體地位，激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知興趣和思維，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)的過程，突出知識(shí)的創(chuàng)新和應(yīng)用［4］。此模式強(qiáng)調(diào)的是以學(xué)生為中心，運(yùn)用調(diào)查和實(shí)驗(yàn)的方法解決問題，通過小組合作學(xué)習(xí)促進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)概念的理解和知識(shí)的建構(gòu)［5］。

實(shí)際教學(xué)活動(dòng)包括以下5個(gè)階段：（1）吸引階段，目標(biāo)在于激發(fā)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)任務(wù)產(chǎn)生濃厚的興趣和渴望，驅(qū)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)進(jìn)行學(xué)習(xí)和探究，與已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)發(fā)生聯(lián)系，并提出所要學(xué)習(xí)的關(guān)鍵知識(shí)，為探究做好準(zhǔn)備。（2）探究階段，主要目的是引導(dǎo)學(xué)生開展真實(shí)和有效的探究，學(xué)習(xí)關(guān)鍵知識(shí)和概念，習(xí)得新的技能并獲得研究、探尋和提問的體驗(yàn)，在反饋和檢查中掌握知識(shí)內(nèi)在的關(guān)系，獲得理解性發(fā)展［6］。（3）解釋階段，主要目的是進(jìn)一步幫助學(xué)生理解關(guān)鍵知識(shí)和概念，檢驗(yàn)學(xué)生是否真正理解所學(xué)內(nèi)容，鞏固新舊知識(shí)和概念間的聯(lián)系，將學(xué)習(xí)的知識(shí)轉(zhuǎn)化為學(xué)生個(gè)體內(nèi)化的經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)知。（4） 遷移階段，目的是促進(jìn)學(xué)生將學(xué)習(xí)內(nèi)容應(yīng)用在新的或相似場(chǎng)景之中，發(fā)展學(xué)生對(duì)概念的理解和應(yīng)用技巧，使學(xué)生擴(kuò)充概念的基本內(nèi)涵，與其他已有概念建立某種聯(lián)系，并能夠交流解釋新的情境或解決新的問題。（5） 評(píng)價(jià)階段，一方面是采用多種評(píng)價(jià)方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行過程性和終結(jié)性評(píng)價(jià)，另一方面是對(duì)教學(xué)模式進(jìn)行評(píng)價(jià)，根據(jù)實(shí)際教學(xué)效果的反饋不斷改進(jìn)和優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法。

5E教學(xué)模式既注重學(xué)科基礎(chǔ)理論和方法的教學(xué)，也注重學(xué)生解決實(shí)際問題能力的培養(yǎng)，5個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣，能夠極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)生在實(shí)際教學(xué)過程中的參與度，讓學(xué)生在自主探究中深化理解，培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)識(shí)問題、分析問題和解決問題的綜合能力，力求學(xué)生在知識(shí)學(xué)習(xí)中深植正確的科研思維，在漸進(jìn)的課程中提升專業(yè)素養(yǎng)。

2.2? ?“項(xiàng)目化”教學(xué)模式及特點(diǎn)

項(xiàng)目化教學(xué)模式是一種主要以項(xiàng)目形式組織教學(xué)內(nèi)容的教學(xué)方法，以學(xué)生為中心，通過小組合作完成一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的工作項(xiàng)目，通過讓學(xué)生參與具體的項(xiàng)目活動(dòng)，來提高自主學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊(duì)合作能力和綜合實(shí)踐能力，促進(jìn)知識(shí)、技能和情感等多方面的綜合發(fā)展。在項(xiàng)目化教學(xué)中，學(xué)生通常需要在教師的引導(dǎo)下，自主設(shè)計(jì)、實(shí)施和評(píng)價(jià)一個(gè)個(gè)具有一定挑戰(zhàn)性和探究性的項(xiàng)目。在這個(gè)過程中，學(xué)生需要運(yùn)用多種學(xué)科知識(shí)和技能，與同伴合作、交流、分享經(jīng)驗(yàn)，不斷探究和解決實(shí)際問題，從而獲得知識(shí)和技能的深刻理解和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

項(xiàng)目化教學(xué)過程具體實(shí)現(xiàn)步驟為：情景導(dǎo)入，明確任務(wù)；收集資料，制定方案； 自主協(xié)作，具體實(shí)施；點(diǎn)撥引導(dǎo)，過程檢查；展示成果，修正完善；評(píng)估檢測(cè)，拓展升華。尤其適用于STEM教育和實(shí)踐性較強(qiáng)的學(xué)科。它強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主體地位和自主學(xué)習(xí)活動(dòng)，通過實(shí)踐和反思促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)和發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)成效。

2.3? ?“5E”和“項(xiàng)目化”融合教學(xué)模式設(shè)計(jì)

單片機(jī)課程是一門應(yīng)用型、實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，傳統(tǒng)重理論輕實(shí)踐的教學(xué)方法很難達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果。5E教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，充分發(fā)揮學(xué)生主觀能動(dòng)性，注重教學(xué)的過程性和系統(tǒng)教學(xué)的完整性；項(xiàng)目化教學(xué)更加強(qiáng)調(diào)將教學(xué)內(nèi)容項(xiàng)目化，以具體的實(shí)際項(xiàng)目為導(dǎo)向吸引學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而提高學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性。

基于以上兩種教學(xué)模式的內(nèi)在聯(lián)系與區(qū)別，項(xiàng)目化教學(xué)為5E教學(xué)法的具體實(shí)施提供了方法和思路，使得將兩種教學(xué)模式進(jìn)行融合變成了可能。具體融合教學(xué)模式設(shè)計(jì)如圖1所示。

（1）吸引階段

兩種教學(xué)模式都強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，是否能夠充分引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣對(duì)后續(xù)教學(xué)活動(dòng)的影響至關(guān)重要。吸引階段的主要目的就是充分引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和進(jìn)一步探索未知的欲望。

將項(xiàng)目化教學(xué)中項(xiàng)目的選擇融入到5E教學(xué)模式的吸引階段，通過優(yōu)化教學(xué)項(xiàng)目，引起認(rèn)知沖突，設(shè)計(jì)新穎有價(jià)值的項(xiàng)目來提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。項(xiàng)目的選擇不能脫離實(shí)際，生搬硬套，應(yīng)從以下幾個(gè)方面篩選出好的項(xiàng)目：一是所選項(xiàng)目要以課程教學(xué)目標(biāo)為基礎(chǔ)，充分利用各種教學(xué)資源，對(duì)教學(xué)內(nèi)容重新組織、整合成具體訓(xùn)練項(xiàng)目，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)。二是所選的項(xiàng)目要與實(shí)際生活相結(jié)合，從生活中尋找能和教學(xué)內(nèi)容緊密聯(lián)系的項(xiàng)目，讓學(xué)生能夠充分做到理論聯(lián)系實(shí)際生活。三是所選的項(xiàng)目要富含新意，具有創(chuàng)新性，結(jié)合本課程所學(xué)的知識(shí)實(shí)現(xiàn)實(shí)際的創(chuàng)新項(xiàng)目可以更大程度上吸引學(xué)生的興趣。四是要通過對(duì)實(shí)際教學(xué)效果的評(píng)價(jià)反饋不斷對(duì)訓(xùn)練項(xiàng)目進(jìn)行改進(jìn)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，注重項(xiàng)目的更新和優(yōu)化。

（2）探究階段

探究階段是教學(xué)過程中學(xué)生最重要的學(xué)習(xí)階段，也是學(xué)生根據(jù)教學(xué)要求和目標(biāo)掌握新知識(shí)獲取新技能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。當(dāng)今大學(xué)生最需要的就是探索精神，只有探索才能不斷豐富自己的知識(shí)庫，提高自身的創(chuàng)新思維和能力。將項(xiàng)目化教學(xué)模式中的項(xiàng)目分析與設(shè)計(jì)融入到探究階段，可以讓學(xué)生根據(jù)項(xiàng)目任務(wù)書的要求對(duì)實(shí)際項(xiàng)目進(jìn)行任務(wù)分解，充分認(rèn)識(shí)和理解學(xué)習(xí)的目標(biāo)和任務(wù)，做到有的放矢，帶著問題去探索。

為了能夠使學(xué)生真正做到有效探究，完成最終的設(shè)計(jì)項(xiàng)目，實(shí)際操作時(shí)需要給學(xué)生提供盡可能豐富的實(shí)驗(yàn)材料或仿真工具，最好不要用現(xiàn)成的試驗(yàn)箱，而是分立硬件模塊，這樣可以引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考，防止出現(xiàn)照搬現(xiàn)象，具體模塊如表1所示。

（3）解釋階段

5E教學(xué)中解釋階段是檢驗(yàn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)成效的重要階段，一方面要檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)新的知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)效果，另一方面需要檢驗(yàn)學(xué)生展示自我的能力。將項(xiàng)目化教學(xué)中的項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)環(huán)節(jié)融合到5E教學(xué)模

式的解釋階段，要求學(xué)生能夠根據(jù)以上兩個(gè)階段的分析、知識(shí)整理和設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)的成果，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)自己的作品。通過融合，可以提供一個(gè)良好的檢驗(yàn)學(xué)習(xí)成效的方法：即根據(jù)學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)的最終作品對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)成效進(jìn)行最直觀的學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)。為防止抄襲，學(xué)生在提交作品的同時(shí)盡量采用現(xiàn)場(chǎng)答辯的形式展示自己或團(tuán)隊(duì)的項(xiàng)目成果，與此同時(shí)，也要注意將學(xué)生互評(píng)和教師點(diǎn)評(píng)活動(dòng)融入到該階段之中。

（4）遷移階段

遷移階段是檢測(cè)學(xué)生學(xué)習(xí)是否能夠做到融會(huì)貫通、學(xué)以致用以及創(chuàng)新升華的重要階段。該階段的主要目的是使學(xué)生能夠運(yùn)用新知識(shí)、新技能去解決新的問題，做到舉一反三，并應(yīng)用到新的環(huán)境之中。在項(xiàng)目化教學(xué)中也同樣要求學(xué)生不僅能夠解決已有的問題，更要通過學(xué)習(xí)具備一定的創(chuàng)新意識(shí)和能力，這與5E教學(xué)法遷移階段的要求不謀而合。在遷移階段要求學(xué)生能夠進(jìn)行自主創(chuàng)新項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與開發(fā)，可以充分體現(xiàn)該課程的教學(xué)目標(biāo)即對(duì)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力進(jìn)行培養(yǎng)。不僅如此，教師可以根據(jù)學(xué)生自主創(chuàng)新項(xiàng)目設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的過程和效果，對(duì)學(xué)生進(jìn)行差異化、層次化的指導(dǎo)和培養(yǎng)，做到因材施教，引導(dǎo)學(xué)生向前沿知識(shí)和技術(shù)進(jìn)行學(xué)習(xí)和發(fā)展。

（5）評(píng)價(jià)階段

評(píng)價(jià)階段是對(duì)整個(gè)教學(xué)過程的總結(jié)和評(píng)價(jià)，是體現(xiàn)教學(xué)過程和教學(xué)方法是否成功的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。該階段不能局限于傳統(tǒng)的教學(xué)評(píng)價(jià)形式，如考試、課堂提問、提交作業(yè)等，應(yīng)采用多元化評(píng)價(jià)機(jī)制。在評(píng)價(jià)中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注學(xué)生的項(xiàng)目思考路線、項(xiàng)目任務(wù)書和現(xiàn)場(chǎng)項(xiàng)目答辯等多個(gè)環(huán)節(jié)，考查教學(xué)效果，同時(shí)也要讓學(xué)生意識(shí)到教學(xué)評(píng)價(jià)不只是教師的工作，學(xué)生也應(yīng)學(xué)會(huì)評(píng)價(jià)自身和他人。不僅要注重對(duì)結(jié)果的考查還要重視過程評(píng)價(jià)，學(xué)生的全部學(xué)習(xí)活動(dòng)都應(yīng)當(dāng)盡可能納入最終考核成績。同時(shí)針對(duì)不同層次、能力的學(xué)生給予分別關(guān)注，了解和評(píng)估教學(xué)效果，不斷反思教學(xué)過程，改進(jìn)教學(xué)設(shè)計(jì)，調(diào)整教學(xué)策略。最終將教學(xué)評(píng)價(jià)真正融入到實(shí)際教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)之中。

3? ? ?5E項(xiàng)目化融合教學(xué)實(shí)施方案

單片機(jī)課程中異步串行口的工作原理及應(yīng)用是單片機(jī)課程中十分重要的知識(shí)點(diǎn)也是難點(diǎn)。下面以此部分內(nèi)容教學(xué)為例介紹5E項(xiàng)目化融合教學(xué)模式具體實(shí)施方案。

3.1? ?教學(xué)背景分析

學(xué)生在學(xué)習(xí)串口知識(shí)之前，對(duì)單片機(jī)寄存器操作、硬件結(jié)構(gòu)、定時(shí)器、時(shí)序等知識(shí)有了較為深刻的認(rèn)識(shí)，具備一些小型項(xiàng)目的開發(fā)和設(shè)計(jì)能力。設(shè)計(jì)開發(fā)一些較為復(fù)雜的項(xiàng)目，需要用到單片機(jī)與其他模塊進(jìn)行通信的場(chǎng)合，雖然并行通信速度快但占用端口資源多。由于異步串行接口具有軟件接口協(xié)議和硬件電路簡(jiǎn)單、能夠?qū)崿F(xiàn)全雙工通信、操作方便和易擴(kuò)展等特點(diǎn)，目前市場(chǎng)上很多模塊都包含異步串行接口，如透?jìng)魉{(lán)牙、各種傳感器等。因此理解和掌握異步串行接口的工作原理和應(yīng)用對(duì)學(xué)生后續(xù)實(shí)際的學(xué)習(xí)和項(xiàng)目開發(fā)具有十分重要的價(jià)值和意義。

3.2? ?吸引階段

實(shí)際生活中經(jīng)常會(huì)遇到簡(jiǎn)短語音提示的應(yīng)用，如公交車到站提醒、電梯樓層提醒和醫(yī)院就診提示等，針對(duì)這些生活中經(jīng)常遇到的語音提示，引導(dǎo)學(xué)生思考語音提示單片機(jī)控制原理及方法，從而激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和求知欲望。為了解決這一實(shí)際問題，同時(shí)結(jié)合本課程串口知識(shí)的教學(xué)要求，在該階段要求學(xué)生思考設(shè)計(jì)的實(shí)際項(xiàng)目為語音提示器設(shè)計(jì)。項(xiàng)目要求使用單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)具有語音提示功能的提示器，該提示器能夠根據(jù)不同的指令發(fā)出不同的提示聲音。要求學(xué)生通過本項(xiàng)目的學(xué)習(xí)與設(shè)計(jì)制作，掌握單片機(jī)串口控制方法及設(shè)計(jì)技巧，能夠使用串口進(jìn)行實(shí)際項(xiàng)目設(shè)計(jì)與開發(fā)。

3.3? ?探究階段

教師首先為學(xué)生準(zhǔn)備學(xué)習(xí)資源、任務(wù)單、實(shí)驗(yàn)材料，引導(dǎo)學(xué)生將項(xiàng)目分解為多個(gè)子項(xiàng)目、子問題。學(xué)習(xí)資源包括語音播報(bào)模塊介紹及控制方法、串口基本知識(shí)、串口電路結(jié)構(gòu)、串口工作方式及相關(guān)的控制寄存器等。任務(wù)單主要包括項(xiàng)目設(shè)計(jì)思路介紹、設(shè)計(jì)方案、各子任務(wù)、硬件電路及應(yīng)用程序設(shè)計(jì)等。為了使學(xué)生設(shè)計(jì)后期能夠做出具體實(shí)物，給學(xué)生準(zhǔn)備了進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)和驗(yàn)證的多個(gè)備選模塊，如單片機(jī)最小系統(tǒng)、電源、語音播報(bào)合成模塊、按鍵和指示燈模塊等，學(xué)生在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)可以依據(jù)具體需要進(jìn)行選用并對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行擴(kuò)展。該階段學(xué)生通過查閱相關(guān)資料，自由組隊(duì)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行分析，將語音提示器項(xiàng)目進(jìn)行任務(wù)分解和細(xì)化，按照項(xiàng)目化設(shè)計(jì)要求，將項(xiàng)目分解成以下三個(gè)子項(xiàng)目：?jiǎn)纹瑱C(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與使用、語音合成模塊的功能和使用、單片機(jī)與語音合成模塊通信。同時(shí)根據(jù)自己的項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求在此基礎(chǔ)上對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行擴(kuò)展。教師在該階段的主要任務(wù)是時(shí)刻關(guān)注學(xué)生的探究歷程，針對(duì)不同能力的學(xué)生提供不同的指導(dǎo)服務(wù)，力爭(zhēng)所有學(xué)生都能完成項(xiàng)目任務(wù)。

3.4? ?解釋階段

該階段主要考查學(xué)生探究學(xué)習(xí)的成果，要求學(xué)生將自己或小組設(shè)計(jì)的項(xiàng)目進(jìn)行展示，主要以現(xiàn)場(chǎng)答辯和提交設(shè)計(jì)報(bào)告相結(jié)合的形式進(jìn)行。學(xué)生將自己對(duì)知識(shí)的理解以設(shè)計(jì)完成的項(xiàng)目進(jìn)行闡釋，主要要求介紹項(xiàng)目的總體設(shè)計(jì)思路、遇到的問題及解決方法、實(shí)現(xiàn)的結(jié)果和項(xiàng)目的特色等內(nèi)容。不僅如此，學(xué)生還要對(duì)其他學(xué)生展示的作品進(jìn)行評(píng)價(jià)，博采眾長，進(jìn)一步完善和優(yōu)化自己的作品。教師在該階段主要做3個(gè)方面的工作：一是重點(diǎn)觀察，針對(duì)不同層次學(xué)生的實(shí)際情況進(jìn)行針對(duì)性輔導(dǎo)，必要時(shí)對(duì)關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)如串口工作方式進(jìn)行講解；二是根據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求對(duì)學(xué)生作品進(jìn)行評(píng)價(jià)，給出評(píng)價(jià)意見和建議；三是引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深度思考，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行擴(kuò)展。

3.5? ?遷移階段

在遷移階段，要求學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容能夠融會(huì)貫通，自由組隊(duì)進(jìn)行自主創(chuàng)新的設(shè)計(jì)與開發(fā)，生成設(shè)計(jì)報(bào)告。學(xué)生根據(jù)已學(xué)的串口知識(shí)，結(jié)合生活中的實(shí)際應(yīng)用，設(shè)計(jì)開發(fā)相應(yīng)的創(chuàng)新項(xiàng)目，提交的作品包括項(xiàng)目背景、項(xiàng)目需求、實(shí)現(xiàn)目標(biāo)、產(chǎn)品報(bào)告等內(nèi)容。在該階段，老師的主要工作是根據(jù)學(xué)生提出的自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)項(xiàng)目進(jìn)行引導(dǎo)、糾正以及提供適當(dāng)?shù)膸椭?。通過項(xiàng)目拓展，加深學(xué)生對(duì)本學(xué)科專業(yè)的認(rèn)識(shí)和理解，提高專業(yè)認(rèn)同感，加強(qiáng)自主創(chuàng)新能力和項(xiàng)目開發(fā)培養(yǎng)，為以后就業(yè)打下良好的基礎(chǔ)。

3.6? ?評(píng)價(jià)階段

該階段主要以教師評(píng)價(jià)和學(xué)生互評(píng)相結(jié)合的形式進(jìn)行，并將評(píng)價(jià)活動(dòng)融入到其他階段中，對(duì)整個(gè)教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行全方位、全過程學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)。教師主要針對(duì)學(xué)生在探究階段、解釋階段和遷移階段的具體表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，根據(jù)實(shí)際教學(xué)效果不斷對(duì)教學(xué)內(nèi)容、形式及評(píng)價(jià)進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。學(xué)生互評(píng)主要針對(duì)解釋和遷移階段其他學(xué)生的設(shè)計(jì)作品進(jìn)行評(píng)價(jià)，互相點(diǎn)評(píng)、互相學(xué)習(xí)、相互促進(jìn)。具體評(píng)價(jià)內(nèi)容及分?jǐn)?shù)如表2所示。

4? ? ?結(jié)語

針對(duì)傳統(tǒng)單片機(jī)課程教學(xué)過程中出現(xiàn)的教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容抽象以及缺乏針對(duì)性和啟發(fā)性等問題，本文提出將項(xiàng)目化和5E教學(xué)相融合，設(shè)計(jì)以學(xué)生為中心，5E教學(xué)模式為框架，項(xiàng)目化教學(xué)設(shè)計(jì)為主體的混合式教學(xué)模式。通過整合教學(xué)資源，重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容，努力激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性，引導(dǎo)學(xué)生形成主動(dòng)探究的習(xí)慣和意識(shí)，積極挖掘課程深度的高階性，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新科研素質(zhì)，有效增強(qiáng)學(xué)生的專業(yè)認(rèn)同感和自信心，為培養(yǎng)創(chuàng)新型、研究型工程技術(shù)人才奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)。

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