《单片机技术及应用》课程的教学研究
吴天强 王振邦 陈勇刚
摘 要：通过对《单片机技术及应用》课程长期的教学实践，提出在教学过程中，引入、维持、保护和提升学生学习动机的教学方法，能取得较好的教学效果。该方法具体实施是，第一次课堂教学采用仿真实例演示，吸引学生投入到课程学习;后续每次课程的点名、课堂表现和作业任务结果，转换成经验值，以激励、维持学生的学习动机;应用适宜高职学生课程学习的评分规则，能够保护大部分学生的学习积极性;最后，完成仿真任务的成功喜悦体验，起到促进和提升学生学习动机的作用。该教学方法适用于单片机课程的线下教学，也适用于疫情期间线上直播教学。
关键词：单片机;线上教学;学习动机;高职学生;高职教育
一、绪论
为响应疫情期间“停课不停学”的教学要求，学院从实际情况出发，充分利用现有教学资源，依托各类在线精品课程，认真落实和制定了疫情期间，线上课程学习方针政策，引导学生在疫情防控期间，积极选修线上优质课程，开展线上授课和线上学习等在线教学活动，全力保障学生学业不受疫情影响。因此，在疫情防控期间，《单片机技术及应用》课程也进行了在线直播教学，教学方式采用钉钉屏幕分享直播，蓝墨云班课进行课堂点名和作业等教学任务。与此同时，笔者结合单片机课程的教学实践，提出一种引入、维持、保护和提升学生学习动机的教学方法，并取得较好的教学效果。
二、课程教学实践
《单片机技术及应用》课程是计算机应用技术专业的专业选修课，每周2学时，共30学时。该课程的教学实践过程，分为以下五个阶段。
第一阶段（2010年以前）的单片机课程教学以汇编语言为主。期间采用启东计算机总厂生产的达爱思开发型单片机实验仪（DICE-5103S，2006年），和上海埃威航空電子有限公司生产的爱迪克三合一教学实验系统（EAT598，2008年）。由于汇编语言学习难度大，该阶段后期，逐渐从汇编语言转换至C51（Keil）编程教学。
第二阶段（2010—2012年）完成从实物教学到仿真教学。刚开始接触单片机的初学者，容易误操作引起实验器材损坏，导致课程教学中断。为解决这一问题，引入单片机仿真教学软件。最初试用Multisim仿真软件，后来选用Proteus软件，至2012年结合项目教育法[1]，实现课程仿真教学。其中，使用Proteus仿真软件与欧鹏科技教育机器人小车相结合的教学实践，较好地激发了学生的学习兴趣！
第三阶段（2012—2017年）使用合适的课程学习评分管理，提高学生学习积极性。将“课程学习的总评成绩，分解为点名记录、作业成绩、教师评学及期末考核四个部分组成”[2]，每次课堂点名和课程作业任务，仿照企业工作中的计件工资，以“完成任务，得到分数”的模式，逐次发放课程成绩的分数值，能够提升学生课程学习的积极性。教学试验结果表明，严格的点名制度和明确的任务评分规则，有利于提高学生完成课程任务的积极性。显然，该评分方法与云班课中经验值的评分方式具有相似性。
第四阶段（2018年）通过问卷调查，研究学生的学习动机来源。2018年10月至11月期间，分别对计算机应用技术等11个专业的新生，进行学习动机笔试问卷调查。调查采用杨渝川编制的问卷[3]。其中，原问卷中的7个问题，在调查中，提问方式有改变。其变化分别是：①“从学习中获得享受”改为“对学习内容或者学习本身有兴趣”;②“学好本领报效祖国”改为“成为有益于社会的人”;③“学好本领建设家乡”改为“实现自我价值的同时服务他人”;④“将来在生活条件好的地方生活”改为“出人头地，得到较高的社会地位”;⑤“为了报酬较高的职业”改为“为了胜任将来的工作”;⑥“怕考不及格”改为“校纪的约束”;⑦“怕考不好丢面子”改为“同学之间的竞争”。
调查问卷评分方法，采用从“完全不同意”“大部分不同意”“部分不同意”“部分同意”“大部分同意”到“完全同意”的6级评定方式，分别记1、2、3、4、5、6分。调查共收回问卷804份，其中，数据填写不完整，或者数据异常，均视为无效调查问卷。无效问卷116份，有效问卷688份，问卷有效率为85.57%。
使用SPSS分析软件对调查得到的数据，进行巴特利特（Bartlett）球度检验，统计的观测值为9590.359，自由度325，相应的概率P=0.000<0.01，表明相关系数矩阵与单位矩阵有显著差异。KMO值为0.904，根据Kaiser给出的KMO度量标准可知，调查的变量设置，适合进行因子分析。
通过最大方差法旋转抽取出5个因子，共解释了总方差的63.476。根据各项目内容的因子归类，分别将因子一命名为物质和地位（33.080）、因子二命名为社会集体（11.966）、因子三命名为求知进取（8.455）、因子四命名为害怕失败（5288）、因子五命名为小群体取向（4.687）。其中，因子一解释方差达到33.080，表明被调查的学生群体，较倾向于物质和地位取向。该调查结果支持课程学习中，完成作业任务（工作），加分数值或经验值（收益），对学生的学习动机，具有较好的维护作用。
第五阶段（2018—2019年）为访工学习锻炼。完成单片机系统实时时钟日差补偿的算法设计[4]。在担任单片机课程教学任务期间，完成的其他工程案例有：汇编语言编写的智能小车寻迹记忆算法设计[5]、C51编写的单片机三轴数控系统和温度采集仿真系统[4]等，通过这些工程案例开发，达到提升和完善课程的教学能力水平。
现在课程教学中，使用的编程软件是Keil，仿真软件是Proteus，实物训练器材采用网购的普中单片机实验套件。
三、课程教学设计
根据上述教学实践总结，单片机课程的教学设计，围绕引入、维持、保护和提升学生学习动机的目标来实施。
首先，引入学习动机。在第一次课堂教学时，通过工程实际案例和仿真实例展示，引起学生的好奇心和兴趣点，使学生进入尝试学习阶段。其次，通过合适的课程成绩评分方法，维持学生的学习动机。由学习动机调查结果可知，点名和完成作业任务加经验值，是一种有效维护和激励学生学习动机的机制。再次，保护大多数学生的学习动机。因为经验值的激励作用，能提高学生参与课程学习的积极性，课堂教学可以采用任务驱动法。初期任务难度不宜过高，每个任务经验值的评定，要照顾到每一位学生的得分能力，较适宜的做法是，任务经验值的发放范围宜广、次数宜多、每次分值宜少以及有明确的得分条件，符合规则要求才可以得分。这种按完成任务分发经验值的方法，是把课程学习的知识点，分解成学生所期望的“得分”过程，等同于形成“过程性考核”[6]的学习模式。
最后，完成任务的成功喜悦体验，促进学生提升学习积极性。能否得到成功学习体验的关键，是控制任务有适宜的难度。单片机程序编写，一般需要通过编译查错，逐步修正问题，直至程序正常运行，最后通过电路仿真或单片机实验板，直观、形象地感受到，所编写程序的运行结果。这样，每次任务的小成功，能够积累学生的学习信心，促进提升学习兴趣，形成良性学习循环。
四、在线教学总结
单片机课程线上教学，采用钉钉屏幕分享直播，蓝墨云班课课堂点名和作业任务等数据收集，并用完成任务的经验值，按比例计算课程成绩。通过疫情防控期间的在线教学实践，发现单片机课程线上教学的一些不足，以及部分对应的解决办法。线上教学不足之处是：教学流畅性受限于网络带宽、视频答疑耗费时间较多、课堂学习与教学效果更加依赖于学生的自觉性，总体教学效率偏低。
对应的解决办法有：一是使用钉钉直播中的短文信息，作为师生之间简单、快速交流;可以使用事先约定好的符号含义，以增强课堂教学互动的效率;二是鼓励学生参与云班课的轻直播讨论，通过讨论解决课程学习的疑难问题;若遇到学生参与讨论积极性不高的情况，采用额外加经验值激励，可以逐步引导学生查找资料、参与讨论的学习氛围;三是严格明确完成任务经验值的获得条件和评分依据，宜做到及时、公开和公正;四是采用云班课中的投票问卷功能，及时反馈每次课程的难度，作为调整教学进度的參考依据，形成线上教学反馈的“闭环”过程;五是对于单片机课程线上教学，示范编写一小节代码，或者完成部分仿真电路，需要停顿一段时间，等待大多数同学完成当前任务后，再进行下一步操作。此次单片机课程线上教学，采用上述教学方式，取得较好的教学效果。
五、结语
教育目的是促进人的发展，在课堂教学过程中，引入、维持、保护和提升学生学习动机的教学方法，有利于吸引学生投入到课程学习，能使学生体验到完成课程学习任务的成功喜悦，起到促进和提升学习动机的作用。课程学习过程，若能提升学生主动学习的积极性，或者激发学生内在的学习兴趣，即是有效的教学活动。
参考文献：
[1]吴天强，朱剑，叶敏.单片机课程教学的探索与实践[J].时代教育，2015，（14）：1，3.
[2]吴天强，王振邦，黄倩.计算机应用基础课程学习成绩评价改革探索[J].科技风，2018（20）：32-33.
[3]杨渝川，王卫红，等.中国大学生学习动机的因素结构研究[J].南京师大学报（社会科学版），1996，（2）：67-72.
[4]吴天强，叶敏，朱剑，潘超.单片机系统实时时钟日差补偿的算法设计[J].科技风，2019（34）：10-11.
[5]吴天强.智能小车寻迹记忆算法设计[J].计算机光盘软件与应用，2013，16（23）：22-23.
[6]张芳丽，王超.基于云班课平台培养应用型人才的过程性考核研究[J].中国成人教育，2018（13）：87-90.
基金项目：本文为2020年台州科技职业学院云班课项目（编号：TKBK2020038）
作者简介：吴天强（1977—），男，浙江天台县人，硕士，讲师，研究方向：计算机教学研究。
