单片机课程手机微课学习模式

摘 要 根据单片机实验教学的特点，依据现代生活中手机重要性的现状，设计和实现一个基于手机学习微课的APP。其中，探讨单片机微课资源的在线学习框架，阐述手机微课的设计流程和方法，分析微课APP的关键技术。案例表明，基于AndroidStudio集成环境的单片机手机微课平台，可以丰富教学资源，促进教学变革。

关键词 单片机实验；智能手机；微课；Android Studio；在线学习

中图分类号：G652 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2018）22-0036-03

Abstract Considering the ubiquity and popularity of mobile phone， we design and implement a cell phone-based micro-lecture learning application （APP） for the microcontroller course based on the cha-racteristics of the microcontroller’s experiments. Specifically， we pro-pose an online micro-lecture learning framework for the microcon-troller curriculum， and elaborate the design process and the detailed implement of the micro-lecture learning APP. Also， the key techno-logies used in the APP are analyzed. The case study shows that the micro-lecture platform of microcontroller based on Android Studio environment can eich teaching resources and promote teaching reform.

Key words experiment of microcontroller course； smart phone； micro-lecture； Android Studio； online learning

1 引言

目前，物聯网的学习和研究已成为高校教育和企业研发的一个热门方向，而“单片机原理及应用实验”恰是物联网专业方向的一门基础必修课程。这门课程是一门硬件和软件紧密结合的课程，涉及的知识点和遇到的问题都比较多。身处“互联网+”时代，教师和学生都期望借助新的媒介改变传统的教学模式，提升教学质量。

好的仿真软件可以有效地解决硬件实验中的元器件损耗较大、零配件维护较麻烦的问题，因此选择Proteus仿真软件和Keil C51软件进行单片机教学。但这些软件对于初学者而言比较陌生和特别，需要花费时间去摸索和熟悉，并且知识点较多，前后知识点紧密相连。课堂的实验时间显然不能满足学生的需求，而且忽视了学生课后自学能力的培养。

现在，智能手机已在社会中占有越来越重要的地位，中国的手机网民数量已占总网民总数的92.5%[1]。其中，年龄在10～29岁之间的网民超过网民总数的50%，这部分网民就是在校学生或参与工作的年轻人，他们越来越喜欢利用自己碎片化的时间学习。所以，智能手机可以成为高校学生学习中的重要工具，利用智能手机引导学生学习，依托手机平台改革教学模式已成为一种趋势。

但是，针对计算机专业的“单片机原理及应用实验”课程，如何从学生自主学习的需求度和兴趣点入手，将关键的知识点进行资源梳理和整合，依托智能手机这一新媒介平台，从微课角度建立起适合学生自主学习的单片机资源平台，改善学生不善于解决实际问题的情况，消除学习畏难心理，依然是一个有待探索的有意义的问题。

本文基于十几年的实验教学经验，通过对传统教学知识点的分析，并结合高校学生学习的特点，设计和开发了一个基于智能手机的“单片机原理及应用实验”微课平台，目的在于帮助学生利用碎片时间自主学习和练习，不再受限于学习场地和时间[2]，期望能调动学生学习的积极性和主动性，有效提升学生的抽象思维能力和创新能力，通过解决实际问题来对理论知识融会贯通。

2 微课的学习模式

微课模式的设计 微课程最早的设想是1993年美国北爱荷华大学的LeRoy McGrew教授的60秒课程，以及1995年英国纳皮尔大学的T.P.Kee的一分钟演讲[3-5]。现在的微课特点是“主题突出、短小精悍、交互性好、应用面广”[6]，主要以视频或动画为载体，围绕某个知识点或教学环节而开展的精细教学活动的过程。经过调研和统计发现[7]，高校教学中的微课类型主要为探究学习类、启发类、演示类等，其中自主学习类占比相对较低；微课的制作形式主要为视频拍摄类、专业软件屏幕录制类等，其中技术要求高、画面直观的纯动画微课占比较低。

微课程实际应用的考虑因素有：

1）学生对微课程的兴趣需求程度，微课程解决问题的实用程度；

2）教师对课程内容知识点的理解深入程度，课堂教学知识点的融合程度；

3）微课平台的使用方便程度，微课资源的管理机制等。

随着华南师范大学“互联网+”校园建设的开展，无线网已覆盖校园的各个角落，为移动学习提供了基础。据调查，91%的大学生期待基于手机的微课学习方式，实现个性化的学习[8]。

基于上述原因，并鉴于单片机实验的特点，本文设计和实现的手机动画微课模式，有别于传统的视频微课形式，充分利用新颖媒体交流平台，制作出交互性较高的微课资源。能较好地吸引学生的兴趣，充分调动其自主学习的积极性。本文的单片机微课实验动画案例实现可详见参考文献[9]。

微课知识框架的设计 本文以华南师范大学计算机学院的“单片机原理及应用实验”教学大纲为基础，以任务驱动的教学构建方法为指导，从教学主要入门知识点中提炼出15个重要或关键的知识点，制作成系列微课教学资源。其在线学习框架如图1所示。

知识点的选取和动画的设计是按照“步步推进，逐层提高”的方式来进行的，全面引导和辅助学生进行自主实验学习。其中，每个知识点的选择都直接关系到学生练习的效果和知识点的掌握程度。其实验案例的内容设计结合实际需求，调动学生解决问题的兴趣，让学生能在较短时间内有效地掌握目标知识点，并锻炼学生分析问题、归纳问题、解决问题的能力，具体如图2所示。

3 手机微课平台

总体框架设计 智能手机的主流平台有两种，即iOS和Android。本文选择占市场主要份额的Android手机，采用JAVA做开发语言，Android Studio做集成开发环境。单片机手机微课平台的主要用户角色有两种，分别是使用者（学生）和管理者（教师）[10]。其中，平台的主要使用对象是学生，他们的目标明确：一是在实验之前对相关知识进行预习；二是通过知识点扩充知识面，希望快速掌握自己想要了解的知识点，并对自己的知识掌握程度有个客观评价。教师使用者则希望补充教学设计，有一个平台能将相关资料上传或下载，让学生能自主进行课前预习，以及课后补习或测试。因此，手机总体设计框架如图3所示。

功能模块建立 根据平台总体设计框架图，手机微课平台需要的具体模块类应由Activity类、Fragment类和相关辅助类构成[11]。

其中Activity類是实现界面，主要的Activity有两个，分别是登录管理和功能模块管理。

Fragment（碎片）类是将相关功能以Fragment形式插入到Activity类中，利用Fragment Manager来管理众多的Fragment，根据需要显示不同的Fragment。主要的Frag-

ment共有四个，分别是下载文件的Down_Fragment、展示消息的Message_Fragment、阅览下载文件的DownLoad Mana-

ger_Fragment和现有资源管理的WebView_Fragment。

其他辅助类启用一个系统广播（Broadcast Receiver），

用于捕获服务的定时更新信号，然后通过重启服务实现数据更新；一个数据更新服务Message Update Service，每一个小时访问一次服务器，查看数据接口是否有更新，通过Android的通知栏功能将更新体现出来。

本平台使用UrlInitialize初始化工具类，里面整合封装了一些系统初始化信息，如访问URLIP地址的初始化、应用相关数据的初始化、内存空间申请、网络访问框架接口、JSON数据解析方法等。

手机微课展示 本文实现的单片机手机微课实验平台，可发布实验课程的在线微课教学信息，下载相关学习资料，利用移动平台给学生的课余学习提供一个良好途径，让学生方便快捷准确地获取课程相关的一手资料。本文截取了几个主要的单片机手机微课平台界面进行展示，分别是单片机手机微课动画资源、用户注册和查看下载文件的界面，具体如图5～图7所示。

4 结语

本文在以往的实验教学经验基础上，结合华南师范大学计算机学院学生自身的特点，通过对单片机教学知识点的分析，梳理出重要知识点以及知识点前后关联关系，再基于Android智能手机平台设计和实现一个单片机手机微课平台，其中的微课动画资源是使用Adobe Edge Animate CC工具设计和实现的。当然，此平台在今后的实践使用中还可以继续改进，但希望通过此自助平台，提高学生自主学习的兴趣，增强学生解决实际问题的设计水平和动手编程能力。

参考文献

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