基于ATPDCA的单片机技术及应用课程信息化教学设计与实践

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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

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