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基于ATPDCA的单片机技术及应用课程信息化教学设计与实践
作者：宁金叶 周惠芳
来源：《中国教育技术装备》2016年第12期
摘 要 针对电子类专业核心课程单片机技术及应用进行信息化教学设计，以“简易秒表的设计与制作”项目教学为例，基于ATPDCA的教学模式设计教学内容，提高学生学习的兴趣和信息化素养，最终达到提升学生核心职业素养的目标。 关键词 单片机技术及应用；信息技术；信息化教学设计 中图分类号：G712 文献标识码：B 文章编号：1671-489X（2016）12-0122-02 1 引言
ATPDCA是基于典型工作任务或工作项目的教学模式，分为项目分析（Analyze）、知识传授（Teach）、方案制订（Plan）、项目实施（Do）、项目检查（Check）、评价总结（Action）6个环节。它结合建构主义理论教学和PDCA工作模式教学的优势[1]，充分利用现代化的信息技术合理安排课程教学内容，优化教学过程中的各个环节，从传统的单一教学方式向生动有趣的信息化教学方式转变，引导学生从被动学习向主动探究性学习方式转变，最终优化教学效果[2]。
本文以单片机课程教学中“简易秒表的设计与制作”工作项目为例，从教学前端分析、教学设计分析、教学资源建设、教学组织实施和教学效果反馈五个方面进行信息化教学设计的探讨。此外，基于ATPDCA教学模式，重点介绍教学组织实施过程的信息化教学设计与实践。 2 教学前端分析
教学前端分析是教学设计的逻辑起点。首先是学习需求分析，依据行业及职业岗位需求调研，以项目对接岗位来培养学生的职业技能，从而确定课程的项目学习内容。此外，从两个方面重点分析高职高专学生的学习特点：在智力因素方面，深入分析授课对象现有的知识、技能水平；在非智力因素方面，综合考虑高职学生对教学内容的认知特点与学习态度。
依据单片机课程标准，确定项目知识、技能、态度三维教学目标。考虑到项目的教学内容包含数码管显示、中断技术应用等众多内容，通过对知识点的提炼和粒子化的处理，归纳出教学重点与教学难点。在教学实施过程中，采用先进的教学模式结合现代化的信息技术手段，优化教学设计过程，突出重点，突破难点。
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3 教学设计分析
教学设计是教学组织的灵魂。基于建构主义的教学理念[3-4]，遵循ATPDCA教学模式，充分利用移动教学和微视频教学的优势。以实际项目为载体，以学生为中心，教师引导学生主动完成项目的学习。在教学方法的选择上，以项目引领和任务驱动为主导，以信息化教学手段为支撑。综合运用思维导图、情境激励法等多种教学方法，调动学生学习的积极性，促进自主学习，从而践行做中教、做中学的职业教育原则。 4 教学资源建设
教学资源是教学组织实施的“脚手架”。在教学资源建设上，以“情境化”和“精细化”的理念设计和开发课程网络资源，以“扁平化”和“集成化”的理念组织实施课程网络资源。目前，本课程的项目教学主要借助三种方式来建设课程网络资源。
首先，充分利用世界大学城的平台优势，借助其授课、资料查询与下载、在线交流、课程考试等众多功能为学生创建一个信息化的知识共享空间，从而解决课程信息量大的难题。 其次，自主开发手机微信公众平台，利用微信推送项目信息，进行学习交流，使学生的学习能够随时随地进行。
最后，重点建设单片机微视频资源库，利用视觉感知来强化教学效果。 5 教学组织实施
信息化手段优化了教学实施过程。下面是基于ATPDCA教学模式的具体教学组织实施过程 [3]。
项目分析环节（Analyze） 课前，充分利用微信公众平台推送项目信息，组织学生在课前完成新知识的预习和项目方案的构建预习。在课堂上，通过真实的秒表与数字钟产品实例情境激励学生学习的兴趣，利用在线电子任务书引导学生进入项目的学习。
新知识传授环节（Teach） 知识传授包括知识点复习和新知识传授两个部分，重点是新知识的传授。针对单片机新知识原理抽象难懂的问题，课程组自主开发单片机Flash动画库，用生动形象的动画化解知识的难点，从而解决了项目知识原理抽象难懂的问题。此外，在课堂上，学生还可通过实训室的电脑或手机终端登录世界大学城平台，点击相应项目便可进入图、音、文、视、动并茂的知识空间，进行项目知识与技能的学习。
方案制订环节（Plan） 方案制订环节，主要采用师生共同讨论的方式，将本项目分解为三个子任务来进行实施：任务1，硬件电路设计；任务2，源程序设计与调试；任务3，电路的组装与调试。化整为零的任务分解方式，不仅有效地降低了项目实施的难度，而且利于小组学生分工协作，确保完成项目实施任务。
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项目实施环节（Do） 项目实施阶段采用小组分工协作的方式，以3人为一组进行分配，并参照真实的企业岗位要求和任务要求对学生进行角色分工。例如：硬件工程师负责项目的硬件电路设计与整改，软件工程师负责源程序编写与调试，测试工程师负责产品功能测试与总结汇报。此外，为了确保项目顺利实施，还可以组织学生以小组为单位，以项目为中心，设计思维导图，优化项目管理，实现实时监督，并提高学生的抽象思维能力。
具体任务实施阶段中，任务1“硬件电路设计”是项目教学的重点，涉及的知识面广，操作难度高，教学效果难以监测。为此，项目教学中引入PROTEUS电路仿真，从而在很大程度上解决了项目硬件设计难度大的问题。
电路设计完成后需要进行任务2“源程序设计与调试”。在项目教学中，数码管显示及定时、计数函数是编程的难点。在实际的项目教学中，可以引入单片机开发小工具软件，该类软件可自动生成模块代码，从而有效解决部分学生编程难的问题。
最后是任务3“电路的组装与调试”阶段。在以往的教学中，学生很容易出现焊接错误和元器件浪费等问题，可以引入多媒体与网络信息教学，通过在线播放焊接工艺视频的方式，组织学生一边看，一边学，一边做，从而提高学生的职业素养并确保产品的焊接工艺。
针对本项目最大的教学难点——产品的功能调试与故障排除，课程团队重点开发Flash常见故障库，化抽象为形象。在调试过程中，学生遇到调试难题可以先通过故障库寻找相似故障点，进行虚拟学习，然后将所学知识与技能运用到具体操作中去，从而确保产品功能的实现。 项目检查环节（Check） 产品调试成功后，学生依据世界大学城的在线电子任务书完成本项目的检查工作，主要从产品外观、功能、性能和9S管理等方面实施检查，并填写项目检查报告。
评价总结环节（Action） 评价环节包含项目评分和项目总结两个部分。
项目评分由学生自评、互评和教师评价三个部分构成。学生通过单片机实训室的考核评分系统进行在线的自评和互评，教师综合评价之后，系统可自动生成学生的项目综合成绩。此外，该评分系统还可自动生成班级成绩排名表，帮助学生明确自己在班级的技能水平排行情况，以此为动力，反思个人在项目学习中的不足，并改进下一阶段的项目学习。
项目总结则是通过小组自荐和教师推荐的方式，选择优秀小组进行项目总结汇报，主要从项目设计思路、自疑、自评、作品展示等方面进行阐述。最后，任课教师将从知识、技能、态度三方面进行总评，指出在项目实施整个过程中学生的可取之处与不足之处，并给出改进的方向。
6 教学反馈分析