什么是单片机【基于ATPDCA的单片机技术及应用课程信息化教学设计与实践】

基于ATPDCA的单片机技术及应用课程信息化教学设计与实践

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。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。

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 项目教学效果的反馈主要是利用课余时间，组织学生登 录世界大学城在线测试平台，完成项目相关知识点的测试。

一方面可以帮助学生及时复习和巩固知识点，另一方面则有助于任课教师及时了解学生对知识点的掌握情况，为下一阶 段的课程教学做好准备工作。

此外，教师和学生可以通过手机微信公众平台进行知识 疑难点与学习建议的沟通交流，方便快捷的移动式教学不仅 符合高职学生的学习特点，也为日后的项目教学改进提供了 新的方向。

7 结语 从传统教学到现在信息化教学转型过程中，整个课程组 团队自主开发和建设了一系列有特色的软件资源和课程资 源来支撑和设计信息化项目教学。但是由于教学课程与教学 内容的不同，信息化教学设计的方式也可能存在较大的差异 性。因此，在实际的信息化教学设计过程中，切不可依葫芦 画瓢，而应根据具体的教学内容、教学要求和学生特点，遵 循以学生为中心的原则，灵活和创新地运用信息化教学设计 方式方法，优化教学过程，最终实现学生核心职业素养的不 断提升。

参考文献 [1]周哲民，张麦秋.基于PDCA和构建主义创新职业教育教学新模式[J].当代教育论坛：管理研究，2011（12）：96-98. [2]王寅龙，李前进，等.信息化教学设计的过程、方法 及评价要点探究[J].中国教育信息化：基础教育，2011（3）：
15-18. [3]莎莉.在情境中的学习：基于建构主义学习理论的教 学设计思想[J].课程教育研究，2015（17）：14-15. [4]刘都亮.基于建构主义的大学英语自主性学习探究 [J].英语广场：学术研究，2013（3）：73-74.