中职《单片机技术》课程“输入/输出口”章节的教学设计

摘要：如何引导学生科学高效学习本门课程，是摆在所有任课教师面前的一道难题。为了更好的达成教学目标和得到较好的教学效果，在课前要理清教学思路，细分教学环节，把握教学步骤，对可能出现的问题做好充足准备。认知学徒法：教师把解决问题的关键和要领公开化，使学生在教师提供有效的帮助下协同工作解决任务或问题。难点是任务的分析。

关键词：学情分析；教学思路；认知学徒法；任务设置和分析

单片机技术是中等职业学校电子与信息技术专业的主干课程之一。单片机技术的发展日新月异，应用技术广泛地渗透到生活的方方面面。人们对单片机技术的向往日益强烈，但由于单片机是一门技术含量比较高的学科，学习起来的确存在一些困难。随着时代的变化，传统的授课模式已经不能适应当前的教学需要。如何引导学生科学高效的学习本门课程，是摆在所有任课教师面前的一道难题。下面是笔者在教学过程中总结的一些体悟和感受，与各位同仁分享。

案例背景

1.教材分析

选定教材是电子工业出版社2011年6月第13次印刷，中等职业教育国家规划教材《单片机原理与应用》第二版，经全国中等职业教育教材审定委员会审定，并且荣获了中国电子教育学会首届职业教育电子信息类优秀教材评审二等奖，具有很高的权威性。

本次教学内容选定为第二章“增强型MCS-51单片机结构”中第二节“输入/输出口”。紧承上一章节单片机的基础知识，本章节介绍具体型号单片机结构和使用，尤其是本节“输入/输出口”内容更是重中之中，因为单片机所有数据的采集和反馈都体现在端口上。后面的内容都是对端口的精准使用，所以本节内容是起到承上启下的作用，对本章或是本课程都具有非凡的意义。

2.学情分析

学生均为高一新生，经过前半个学期的学习对专业知识有一定的了解。对绚丽刺激的新事物，好奇心和接受能力强是这个阶段年龄人的普遍共性。叛逆心性和不愿受约束更是直接反映在他们的言语和肢体中，所以采用灌输式教学方式是行不通的。由于中职学生学习积极性和学习能力上有一定的差距，个体之间亦是参差不齐，不会学和厌学的情况比较普遍，上课不注意听讲，偷懒等行为依然存在。这给任课老师的教学提出了更高的要求――不仅要把课程知识更好的呈现出来，还要努力吸引学生的注意力，引导学生科学地学习，掌握学习方法，增强学生的学习兴趣和自信心。因此，根据学情分析和章节的主要内容，我决定主要采用“学徒式”教学模式，制定本节教学目标。

3.教学目标

（1） 理解P1、P2、P3和P4端口的结构。

（2） 理解各端口“输入/输出”特性（不包含第二功能）。

（3） 合理分配和使用端口。

（4） 培养职业素养，增强学习兴趣和自信心。

4.课前准备

根据教学内容，撰写教案和教学PPT，准备学生导学案和工作页。课前布置学生观察交通路口的霓虹灯亮起的时间和相应各路口指示灯的颜色，并记录在工作页上。预习本节内容，思考输入和输出对应的参考量是什么？为课堂的教学做好充分的准备。

5.教学思路

俗话说：“磨刀不误砍柴工”，为了更好的达成教学目标和得到较好的教学效果，在课前要理清教学思路，细分教学环节，把握教学步骤，对可能出现的问题做好充足准备。

课堂教学，以“课前任务提问”开始，“任务设置与分析、分组达成目标、小组汇报、总结和反思”等主要步骤构成教学环节。难点是任务的分析，如何启发和引导学生把任务解析，才能较好的分阶段完成。要让学生体会到“小事做好，难事不难”，把每个小阶段完成好，最终才能完成终极任务。重点是分组达成目标。学生水平不齐，既需要保证动作快的同学有事做，又要保证动作慢的同学跟得上，所以采用分小组的方式将动作快的同学与动作慢的同学混合，利用小组互助学习和教师指导相结合的学习方式。课堂要以学生为主体，以能力为本位，以实践促进思考，实现教学目标和效果。

6.教学手段

（1）任务驱动法：布置任务引导学生积极参与，逐步解决遇到的问题，在实践中学习和掌握本节知识内容，最终达成教学目标。

（2）认知学徒法：教师把解决问题的关键和要领公开化，使学生在教师提供有效的帮助下协同工作解决任务或问题。通过引导学生主动获取、开发和利用真实领域中的活动工具的方法，来支持学习。强调经验活动在学习中的重要性，并突出学习内在固有的、依存于背景的、情境和文化适应的本质，要把学习者和实践世界联系起来。

7.教学课时

为了更好的完成教学内容和教学目标，使学生的收获最大，用4课时达成。

8.教学环境和用具

多功能实训室，相关配套设施。

教学步骤

1.课前任务提问

课前任务布置中，为了采集数据的统一性，需经师生共同讨论，指定交通路口位置，以观测信号灯明亮时间和相应各路口方向信号灯颜色为任务，完成部分学生工作页。然后在课堂中，对同学进行提问，以此统一测量数据。最后对数据符合要求的同学大加鼓励；对数据不符合的同学要分析原因，以勉励和激励为主，帮助其恢复信心，并对不符合数据的共性原因进行总结。任何的发明创造都始于准确的观察，正确的描述，所以该环节不能马虎，需用大约10分钟完成。

2.任务设置与分析

（1）任务设置。利用电脑和相关软件模拟交通路口信号灯，要求实验效果符合课前任务的测量数据，即模拟真实的交通路口信号灯。绘制该电路的原理图和PCB图纸。采购器件和相关耗材。完成实物交通路口信号灯的电路，对它们进行焊接和调试。

（2）任务分析。根据任务设置，师生讨论如何完成任务。经过讨论，该任务可分为三个阶段完成。第一阶段，电路设计：构建和绘制满足要求的交通信号灯电路原理图，反复论证可行性；第二阶段，模拟仿真：利用电脑和相关软件搭接模拟电路，仿真验证第一阶段的电路。如果实验效果不能满足要求，返回第一阶段重新论证；如果满足实验效果，完成该电路的PCB图纸；第三阶段，完成实物交通信号灯电路。根据第二阶段经验证的电路原理图和PCB图纸，罗列器件和耗材清单并利用互联网和其他信息途径查清所需器件和耗材的价格，做好电路预算。在采购器件和相关耗材后，焊接和调试电路，最终完成实物交通路口信号灯电路。

“一年之计在于春”，同样为了完成任务设置，任务分析显得意义重大。由于学生思考必然有不周之处，需教师参与，不断启发，引导学生积极探索求真。学生是高一新生，专业能力还不成熟，独立完成电路设计很困难，所以教师可以给出稍欠缺（根据授课学生水平，本人设置3处故障）的电路设计，交由学生探讨论证，完善电路。无论学生是否全部找出教师欠缺电路设计中的故障，都要进行第二阶段。可在第二阶段中继续排除故障问题，让同学们在操作中发现、思考并解决问题，这样一来教学的效果可能会更好。第二阶段，模拟仿真。利用Proteus仿真软件进行电路仿真能够得到较好的效果。如果仿真效果满足任务要求，再利用绘图软件，完成电路原理图和PCB图纸的任务。第三阶段，需要采购器件和耗材，我们可以分成2个时期完成：初期完成器件和耗材的统计，课后完成电路的预算和采购。为了更好指导学生和把握方向，教师可以利用课余时间与学生一起查找资料，做好电路预算。推选2名采购员，陪同学生代表去采购器件和相关耗材，该环节全部交由采购员完成，教师主要保证学生安全。器件和耗材到位后，即可进行第三阶段后期。按照电路原理图和PCB图纸装配及焊接电路，并调试达到效果。

3.分组达成目标

分组达成目标是本章节的重点。为保证绝大多数同学都能完成，采用分小组学习，动作快和动作慢同学混合搭配。以小组互助学习和老师指导相结合的模式，完成各个阶段任务，使各小组都达成预期目标和效果。该环节学生自由度高，各小组完成进度略有差别，需要教师针对不同情况给予指导或评价。尤其是对进度较慢的小组，要耐心的引导，及时鼓励，防止“破罐破摔”的现象产生，因为中职学生本身受环境影响较大，一旦出现不好苗头，可能“感染”其他同学，导致教学目标付之流水。因此，教师要随时观察各小组进度情况，保证良好的学习氛围，绝大数学生齐头并进。

任务分阶段实施。预计各阶段完成所需要时间如下：任务开始前和第一阶段中电路设计两项讨论大约10分钟完成。第二阶段，模拟仿真大约60分钟完成。第三阶段初期，器件和耗材清单统计，大约10分钟完成。以上阶段内容加上课前任务提问刚好90分钟，即2节课时。第三阶段初期，器件和耗材利用课余时间完成。第三阶段后期，装配、焊接和调试电路。我校本专业学生都有项目实训经验，器件识别和焊接基本功较好，出现故障较低，大约60分钟完成。最后进行小组汇报，大约20分钟。总结和反思，大约10分。

4.小组汇报

小组汇报可分两层含义。第一层含义，是在任务各阶段完成后，各小组汇报完成情况并且比较数据，进行阶段评价。第二层含义，是指项目完成后的各小组的总结汇报。这里指第二层含义，也可以看成是学生自己对本章节学习过后的总结和反思。小组互评和成员互评，对过程中出现的问题总结，反思操作失误和漏洞，进一步巩固学习成果。

5.总结和反思

教师在小组汇报的基础上，再次对本章节内容的进行梳理、总结和反思。

案例反思

通过本章节的学习，不仅可以培养学生的观察、思考和操作的能力，还可以提高学生学习专业技能的兴趣，培养学生的责任心和敬业精神，更提高了电子专业学生的技能水平。学生在学习过程中，了解和熟悉电子产品开发过程，从而更能适应未来就业岗位的需要。

本人也在该章节的教学中，收获颇多。为了更好的服务教学，不断的学习学科新知识，关注学科发展的动态，更注意课程与生产生活相结合。不仅提高专业技能水平，更加开阔了教学的思路和方式方法。当然在本章节教学中，也还存在许多不足之处，需要在今后的教学中不断深入研究和完善。例如，在任务分析的第一阶段中，学生就已经把所有预先设置的故障都发现并解决掉了，导致第二阶段几乎没有出现问题供学生去发现、思考、解决，因此在该阶段中，学生积极性和主动思考动力不足，教学效果稍感欠缺。如果能留下一个故障点的话，也许教学的效果会更好。在第三阶段初期，由于没有考虑到学生获得信息途径有限，对其查找信息的能力估计过高，也导致本章节教学中出现困扰，好在这部分内容是在课余时间完成，有充足的时间解决，否则在课堂教学中出现问题，后果会更加严重。其他疏漏的地方，就不一一列举了。谨此与各位同仁分享，请批评指正！