加强实践教学对《单片机原理》教学效果影响的研究

1、内蒙古师范大学硕士学位论文加强实践教学对单片机原理教学效果影响的研究姓名：梁学军申请学位级别：硕士专业：教育技术学指导教师：孙沛20090330内蒙古师范大学硕士学位论文中文摘要在教学过程中加强实践环节能够促进理工科专业学生的动手能力，但是否能够对学生的理论知识的学习产生影响是值得研究的课题。为了提高单片机原理课程的质量，加强实践教学促进学习者的学习效果，进行了“加强实践教学对单片机原理教学效果影响的研究”实证性研究。本文还按照迪克与凯里的系统化教学设计模式对单片机原理中的“并行接口”单元进行包括确定教学目标、分析教学内容、分析学习者、分析绩效目标、开发考核量表、制定教学策略、设计形成性练习等

2、工作。在本研究中，经过教学设计理论和实际应用情况的分析对单片机原理课程选取传统教学方式和增加实践环节的教学方式教学效果进行研究。根据教育心理学和教育理论对学习业绩的理解，选取与学习业绩直接相关的“记忆”和“理解”两个目标层次，对其学习效果进行研究。并提出假设：加强实践环节是否对学习者理论知识的学习产生影响。本研究采用的是单因素两水平等组实验研究方法。笔者选取单片机原理课程中的“并行接口”这一单元作为本次实验研究的学习内容。依据学科测验的目的和教学内容的学习目标编制了前测和后测试题作为学习效果测量的工具。实验中选取电子专业大四的名学生作为被试，进行了为期个月的实验研究。在对实验研究的数据进行统计

3、分析的基础上，得出以下结论：对于电子专业的在校大学生而言，加强实践环节比传统教学方式在记忆目标层次知识的学习效果差异不显著。加强实践环节比传统教学方式在理解目标层次知识的学习效果差异显著。关键字：实践教学，教学设计，教育实验，比较分析内蒙古师范大学硕士学位论文，、，、，妒，内蒙古师范大学硕士学位论文，：，：，独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果，尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人为获得内蒙古师范大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献

4、均已在论文中作了明确的说明并表示感谢。签名：日期：押每其弓日关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解内蒙古师范大学有关保留、使用学位论文的规定：内蒙古师范大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文，并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。签名：嚣碧日第章问题的提出孟问题的提出单片机原理是内蒙古师范大学物理与电子信息学院电子专业的必修课，该课程中主要以我国广大的工程技术人员所熟悉并得到广泛的应用的一系列机为例

5、，讲述了单片机原理知识、单片机的内部硬件结构、单片机的单片机原理指令系统与简单程序设计、单片机片内各功能部件一中断系统、定时器计数器、串行口、单片机的各种接口设计等。单片机应用领域非常广泛，几乎所有的电子产品都有它的身影。单片机也是一门实践性非常强的课程，如何加强实践教学，提高学生的学习兴趣，培养学生的解决问题能力，以此达到提高学生的学习成绩适应学科迅速发展和社会的需要是每一个教师所期望的。也是这课程的目的和宗旨。过去，内蒙古师范大学物理与电子信息学院的单片机原理的课程存在理论教学和实验教学不同步的情况，所以在教学过程中学生没有能够及时将所学知识运用到实践当中。有时存在理论课时与实验课时不协调

6、，将大量时间分配给理论教学，而实验课时较少，造成学生在学习过程中更多的去记忆，缺少的是动手能力，因此达不到对一些知识的理解。物理与电子信息学院对于级及以前的学生采取的是以教师为中心的多媒体教学系统和黑板讲授结合的课堂教学体制，对学生的课堂教学也没有做过系统的教学设计，所以教学效果不太理想。所以我们在级以后的学生授课过程中专门安排了课程设计部分内容，就是学生在学习理论的同时完成一个产品的设计，以加强实践环节来促进学生对理论知识的掌握，并能够提高自己的动手能力。在以往的学生团体学习成绩分析中，我们更多地以学生的考试成绩平均分数来评价学习者的学习效果，没有重视学习者对知识点达到教学目标要求的分析。因

7、此可以在考试中对于不同的知识点设计不同目标层次的试题。笔者在所在学院级学生的单片机原理的期末考试中，针对接口芯片这个单元，依据不同层次的教学目标，分别设计了相应的题目：填空题第二题：、接口芯片的口由（两个寄存器组成。简答题第一题：、接口芯片的口如何实现对口和口的控制？上面两道题中填空题为记忆目标层次的题，答对一个空得一分，满分分。而简答题是理解目标层次的题，答对对口的控制得分，答对对口的控制得分，满分为分。）和（）内蒙古师范大学硕士学位论文研究中随机抽出份试卷对这两道题的得分情况的统计，如表卜所示：表卜得分情况统计题型填空简答目标层次记忆理解得分情况成绩分析中如果只考虑学生的平均成绩，其实就是

8、把所有的知识点放在一个等级上，没有考虑学生学习不同知识点时所需的时间和精力。这种用平均成绩评价学生的方法不能真实反映学生对学习内容的掌握情况。为了能够真实反映出学习者的学习效果，笔者在研究中使用综合加权统计方法来分析教学效果。单片机原理接口芯片单元的期末考试中综合达标程度分析结果如表卜所示：表达标程度分析测验内容接口芯片目标层次（）记忆。理解得分率（。）目标系数（）综合加权得分（）达标率（）达标程度分析注意从上表卜中可以看出，在该单元的题目中，学生的达标率为，虽然达标，但需要教师引起注意，尤其是该单元要求达到理解目标层次的学习内容，得分率仅为，需要进一步提高。根据电子专业单片机原理课程教学大纲

9、的要求，对一些芯片的内部结构及使用必须达到理解目标层次，甚至要求掌握其简单设计应用。可是教学目标与实际效果为什么存在很大差距，笔者认为有两方面原因，第一、我们目前的传统的教学方式存在一定的局限性：其二、传递知识时采取的教学方法不得当；基于这些原因，本研究通过对我学院级电子专业学生进行新的课堂教学设计，采取一些新的教学方法、教学策略以保证教学内容的传递过程中教学效果的进一步提古同。单片机原隶属于理论与实践相结合的一门实践性较强的课程。理论部分虽然可以由静态文本、图片的形式来描述，使学生对单个内容达到记忆的目标，但是真正要让学生对单片机知识的综合理解，优秀的课堂教学设计是关键，更主要还第章问题的提

10、出是完成一个产品的设计，设计过程不仅需要对各个芯片的逻辑结构，各引脚功能以及对各种作方式理解，还需要把这些内容结合起来才能完成这项任务。这就要求学习者为了完成设计任务！必须掌握相关的理论知识。所以教师结合任务传递这些理沦知识的策略非常重要，使学生在任务驱动下去学习，激发学生们的积极性。单片机原理的教学中以演示文稿将记忆性知识呈现给学生，如一些概念、芯片的逻辑结构、引脚的功能等都可演示法进行教学，而对一些非常抽象、具有难度的内容，如对各种寄存器工作方式在设计中采用软件写入方式，各种工作方式的写入程序也不一样。对于这些内容使用演示在一个寄存器上呈现不同工作方式难以实现。那么我们可以使用多媒体课件来

11、演示不同工作方式的软件写入方式的实现。如图卜，窗口中的内容是对并行可编程接口芯片软件方式写入工作方式控制字的演示界面。图卜演示窗口鉴于上述情况，笔者对学院的传统模式授课的级电子信息科学与技术专业学生和采用“教学十实验课程设计”形式教学的级电子信息工程专业学生的单片机原理的成绩进行实证性研究，需发现：采用加强实践环节的教学方式能否影响学习者的学习成绩。推进素质教育不仅要有革新性的教学思想，还需有一些新型的教学策略。它是连接教学理论和实践的纽带和桥梁。因此，设计一个新型的教学策略，特别是实践与理论教学相结合的教学策略是当前最急切的任务。前面内容中已经提到教学过程中教学策略的重要性，笔者在研究中使用

12、两种教学策略，即传统教学方式和增加课程设计、加强实践环节下的教学方式，并通过实验研究找出一种在特定的教学目标下能够提高学生学习成绩的教学策略。在内蒙古师范大学硕士学位论文单片机原理教学设计过程中选择多媒体教学，使用加强实践环节的教学方式，使学习者的学习成绩得以提高。第章相关研究综述相关研究综述课程发展的主要历史沿革单片机自世纪年代问世以来，己广泛地应用在各个方面，单片机技术开发和应用水平已成为一个国家工业化发展水平的标志之一。目前，国内的所有高校的工科院系，无论是本科层次，还是职业技术学院，都无一例外地开设了单片机课。自世纪年代后期，由于单片机的广泛使用，以及社会对单片机对人才的需求，工科各专

13、业，不仅仅是电子类专业，许多非电子类专业也都开设了单片机课。但是，最初仅仅以讲座的形式，使学生接受单片机知识。由于科技的飞速发展，许多重点工科大学，在年代初，已经将单片机课列为必修的技术基础课程。我院从年将单片机课程纳入教学计划中，现已经成为电子信息工程和电子信息科学与技术两个专业的必修课。所以，该课程是一门年轻的课程，它是大规模集成电路和计算机时代飞速发展的产物，是信息时代的产物。由于单片机的发展非常迅速，且已普及，世界上一些著名的厂家已投放市场的产品就有数百个品种。美国公司生产的系列单片机是最早进入中国市场的单片机产品之一，已为我国广大的工程技术人员所熟悉并得到广泛的应用。所以，目前在中国

14、各大学的单片机课中绝大多数讲授的都是一系列以及世界其它各大公司生产的与其兼容的各种增强型、扩展型的单片机。在今后若干年内，一系列以及世界其它各大公司生产的与其兼容的各种增强型、扩展型的单片机，仍是我国单片机应用领域的主流机型。这一点，已在国内各大学达成了共识，所以，单片机课程已被各个学校放在十分重要的位置，且大多数都在讲授系列。物理与电子信息学院每年举行的大学生创新科技月活动的参赛项目，以及毕业设计的许多题目，都涉及到有关单片机方面的内容。单片机课是一门应用设计类课，也是一门工程实践性很强的课。理与电子信息学院除了必须要有实验课外，所以，物还专门开设单片机课程设计，给学提高学生的实际设计和动生

15、以实际题目让学生完成，从而真正做到学以致用。手能力，以适应社会对学生在单片机知识和实际设计能力方面的需求。内蒙古师范大学硕士学位论文国内单片机原理课程的研究情况单片机原理作为电子专业的必修课，许多高校电子专业教师在研究这门课程的教学。笔者通过百渡对以单片机课程为关键字进行搜索，查看了个院校的精品课程，但在单片机课程建设方面的论文却没有搜索到。笔者从精品课程建设的角度对哈尔滨工业大学、南华大学、天津电子信息职业技术学院的单片机原理精品课程建设进行了查阅。它们共同的特点是强调教学中的多媒体课件和动画演示课件的制作。在教学方法和教学策略方面突出建设网络教学平台来辅助教学，这样学生获得各种教学资源时更

16、加方便。哈尔滨工业大学的单片机原理教学课时安排情况如下：教师讲授学时，实验课时学时，课程设计周。南华大学的单片机原理教学课时安排情况如下：教师讲授学时，实验课时学时，课程设计周。天津电子信息职业技术学院的单片机原理教学课时安排情况如下：教师讲授学时，。实验课时学时，课程设计周。从以上高校的教学计划中可以看出单片机课程的理论讲授时间在课程总课时里占的比例很小，其余时间基本上是学生的实践时问和自主学习时间。这不仅说明了这些院校对实践教学的重视和网络教学平台建设比较完善，还有一点是通过课程设计来促进学生的自主学习的积极性，从而使得学生为了完成自己的项目在平时学习中也更加积极，在进行本次研究之前，笔者

17、就单片机课程教学进行文献搜索。对中国学术期刊数据库、中国优秀硕士学位论文数据库年至年期间进行检索，找篇有关单片机课程教学的文章。通过以实践教学为关键字进行搜索，找到篇相关文章，其中篇是各类具有对应的实验课的课程的研究、篇为劳动技术课、篇为法律专业的模拟法庭的实践教学中使用实践教学方式。对以上篇文章进行分析统计后，笔者发现，其中只有篇硕士学位论文中较详细的介绍了理论教学过程中的教学策略，篇以实验课为主对实践教学进行了陈述，只有篇硕士学位论文中研究了加强实践教学的教学策略对理论教学效果产生的影响，其它基本是对实践教学的优点进行了陈述。通过分析我们发现以加强实践教学来促进理论教学效果的研究不是很多，

18、尤其单片机原理这样一个理论与实践结合的教学研究少之又少。鉴于这种情况笔者对学院的传统模式授课的级电子信息科学与技术专业学生和采用“实验课程设计形式教学后的级电子信息工程专业学生的单第章相关研究综述片机原理的成绩进行实证性研究。通过调查发现以上高校在单片机原理的教学上有一致的看法，就是重视理论与实践桐结合，理论是实践的基础，实践又能对理论的学习起到促进的作用。为了达到一个较好的教学效果同事们也做过多种尝试。加强实践教学策略在这门课中对教学效果的影响也是我这次研究目的。我院片机原理课程的建设物理与电子信息学院的单片机原理课程是上世纪年代初开始独立设课的。一丌始作为物理专业的选修课程，年起招收电子专

19、业学生后为了适合专业课程体系，把它列为电子专业的必修课程。从年教学计划中开始把单片机原理课程分成单片机原理的理论课和实验课，重视了实践教学环节。学生通过实验将理论与实际有机结合起来提高自己的认知能力和解决问题的能力。在年的教学计划中我们又在该课程的原有计划上，又增加了课程设计部分，主要目的是学生通过一个作品的设计必须掌握理论知识，提高自己的解决问题能力同时，还提高了动手能力。因此教师在课堂教学中如何将理论知识与要解决的任务相结合着讲授给学生，是教师进行教学设计时考虑的关键问题。那么这种教学方法是否对学习成绩产生积极影响是这次研究的主要目的。内蒙古师范大学硕士学位论文研究的理论基础本次研究中笔者

20、使用了迪克与凯里的教学设计系统化理论、教育目标分类理论和实验研究理论。教学设计理论评价需求确定目标迪克与凯里模式的第一步是确定目标，就是当学习者学完内容后能够做什么。这个教学目的有多个来源，可能是目标清单、需求评估、有学习困难的学生的实践经验、对参加实际工作的人员的分析、新教学的其他要求。做教学分析确定教学目标后，就要确定学习者为完成目标需要一步一步做什么。教学分析的最后一步是决定学习者在开始教学前要掌握那些技巧、知识和态度，这些被称为入门技能。把这些确定的技巧用一张图表来描述他们之间的关系。如图所示：图一迪克与凯里模式分析学习者和环境除了分析教学目标，同时还要分析学习者，分析他们学习的环境，

21、分析他们第章研究的理论基础的应用环境。学习环境和最后技能的应用环境的特征决定了学习者当前的技能、偏爱和态度。这些因素形成了模型中许多关键的步骤，特别是教学策略。编写绩效目标在教学分析和明确入门技能的基础上，要具体写出学生在完成学习后能够做什么。这些描述来源于教学分析中技能的确定，这些描述决定了要学习的技能、技能形成的条件和成功完成的标准。；开发评价工具根据刚才描写的目标，开发相应的评价方案，衡量学生完成你描述的目标的能力。重点在于把目标中描述的行为类型和评级需求相关联。开发教学策略依据前面的信息，确定在教学中为了实现最终的目标所要使用的教学策略。这个策略包括教学前的活动、信息的呈现、练习与反馈

22、、测试和后续活动几个部分。教学策略以现在的学习理论和学习研究成果、媒体传递教学内容时的特点、教授的内容和接受教学的学习者的特点为基础。这些特征被用来开发或选择材料以及开发课堂交互式教学的策略。开发和选择教学材料在这一步你将使用教学策略产生教学。典型材料包含学生手册、教学材料、和测试。（当我们使用教学材料这个词时，包含了所有形式的教学，如教师指导、学生模型、投影胶片、录像带、计算机支持的多媒体、和远距离教学的网页。我们试图使材料这个词具有更广泛的涵义）。是否决定开发原始材料取决于被教授的学习类型、现有材料的可用性、和可开发的资源。还要提供在已有的资源中选择的标准。内蒙古师范大学硕士学位论文设计和

23、实施教学的形成性评价完成教学草案后，一系列评价被开展，目的是收集数据提高教学。形成性评价的三种类型是：一对一评价，小组评价，和现场评价。每种评价都为设计者提供了不同类型的信息用来改进教学。同样的技术可以被用来对已有的材料和课堂教学做形成性评价。修改教学最后一步（下一次循环的第一步）是修改教学。形成性评价中获得的数据在这一步被总结和解释，目的是确定学习者在获得目标过程中的困难经历并且把这些困难与教学中具体的不足关联起来。在第页到第页的图中被表示为”修改教学”的流程线暗示通过形成性评价获得的数据并不是简单的只修改教学本身，而是被用来重新检验教学分析的有效性和对学生入门技能以及学生特点的假设。根据收

24、集的数据重新检查绩效目标和测试项目是非常必要的。教学策略被重新考虑，最后所有这些被整合成教学的修订版，成为促进有效教学的工具。设计和实施总结性评价虽然总结性评价是衡量教学有效性的最终评价，但它不是通常不是设计过程中的一部分。总结性评价是对教学价值作绝对或相对评价的，它发生在对教学进行了形成性评价和为满足设计者要求标准进行了有效修改之后。由于总结性评价通常不包括教学设计者而是包括独立的评价人员，所以本质上这一部分不应包含在教学设计过程中。教学目标分类理论年，由安德森等人主编出版了认知领域教育目标分类学修订版，分类的遵循泰勒在年提出的“陈述目标的最有效形式为用术语来表示期望的学生行为和行为对应的内

25、容”观点，吸取分类中的线性累积性结构引起的忽视学生应用知识能力的经验，借鉴当代心理学界对学习的研究成果。该分类体系中将认知过程维度主要分为六类：记忆、理解、应用、分析、评价、创造（如图所示）。在本研究的教学设计环节，依据叭修订版对教学内容进行分析，第章研究的理论基础划分知识点，确定教学目标。而且在测试阶段也是依据教学目标分类体系乜¨，对学习肯的理解目标层次进行了评价。芒同创造（）评价（）分析（）应用（）理解（）低记忆（）图教学目标分类体系（修订版）实验研究理论实验是在自然科学领域中，。泛采用的一种研究方法，现在逐渐推广到社会科学领域中。实验就是根据研究的目的，运用一定的手段，主动干预

26、或控制研究对象，在典型的环境中或特定的条件下进行的一种探索活动。它是搜集科学事实、获取感性材料的基本方法之一，也是形成、发展和检验理论的实践基础。由于实验可以人为地控制有关条件，因此，它具有如下的特点：（）它可以使人观察到在自然条件下所遇不到的情况，从而扩大研究的范围。（）它可以把某种特定的凶素分离出来，以便于分析某一特定因素的效果。（）它便于测量，并从而可以获得比较可靠的研究结果。（）它可以重复验证。教育技术实验研究的基本类型有：判断性实验、比较性实验方法和析因性实验方法，笔者通过比较分析发现比较性实验方法适合本次实验。该方法是通过试验对不同时间或不同条件下的两个不同群体进行差异性比较。实验

27、群组中一个是“对照组”，作为比较标准，另一个是“实验组”，通过某种实验步骤，以确定实验因素对实验组的影响。通常的做法是：臼变量叶对象（对照组）一；亍为】作州产生内蒙古师范大学硕士学位论文白变姑）（二坠对象（对照纤）马行为自变量：就是由研究者安排的、人为操纵控制的、做有计划变化的诸因素。因变量：又称应变量或依变量，它是随着自变量的变化而变化的，是研究者打算观测的变化因素。通过实验，比较和的差异性（相同和不同），便可知道所起的作用。第章单片机原理第七单元可编程并行接口芯片的教学设计案例单片机原理第七单元可编程并行接口芯片的教学设计案例分析学习需求，确定教学目标教学目标教学目标指的是对学习者通过教学

28、后应该表现出来的可见行为的具体的、明确的表述。布卢姆将教学目标分为认知、动作技能和情感三个领域，而每个领域的目标又由低级到高级分成若干层次。认知领域包括有关知识的回忆或再认，以及理解能力和技能的形成等方面的目标。教学目标分类体系中将认知领域的目标分为六类：记忆、理解、应用、分析、评价、创造。当代教育心理学和教学理论一般将学习的业绩分为“保持”和“迁移”，如果教学与评价的主要意图是“保持”教学内容的话，对应的认知过程就是“记忆”，而“理解、应用、分析、评价和创造”是与“迁移”相联系的，其中“理解”又可以看作是通向迁移的桥头堡，也是一种最广泛的迁移方式。记忆是指对先前学习过的知识材料的回忆和再认，

29、“包括识别和回忆两个方面引。理解是“从教学信息包括口头、书面和图形等交流形式中建构意义”阳，具体说就是“学习者在对将要获得的新信息与原有知识产生联系时，他就产生了理解”盯，更具体地说，“新进入的信息与现有的图式和认知框架整合在一起时，理解就发生了”姻，“具体包括以下几个方面：解释、举例、分类、总结、推断、比较和说明”阳。单片机原理的课堂教学中要讲解很多芯片的结构、概念和规则，这些知识的学习都要求达到记忆或理解。笔者在研究中把教学目标层次就定义在记忆和理解两层。教学设计的第一步是确定在教学之后学生应该能够做什么。也就是通过教与学的活动，要求学生掌握哪些知识或技能。内蒙古师范大学硕士学位论文单片机

30、原理课程的目标和定位物理与电子信息学院是内蒙古师范大学为数不多的培养非师范工科专业的学院之一。因此课程设置始终本着理工科学院对学生的培养目标，即以培养高等技术应用型专门人才为根本任务；以适应社会需要为目标，以培养较高的理论知识和技术应用能力为主的培养方案。通过广泛调查就业岗位群工作范围和技术领域，分析人才知识、能力和素质的结构，优化教学内容，从而确定了毕业生综合技术应用能力结构和应有的知识、能力、素质结构。以此为依据，确定了单片机原理课程是我院电子信息工程和电子信息科学与技术两个专业的核心技术课，是培养学生综合应用能力的载体，是从事电子、自动化、计算机应用、机电一体化等领域的工程技术人员必备的

31、技术。单片机广泛地应用于工业控制、通讯、航空、智能家用电器、医疗等领域。本课程以模拟电路、数字电路、汇编语言或语言等课程为基础。后续课程有传感器与检测技术、电子测量原理等课程。课程设计、毕业设计一般都要应用到单片机系统的应用。在电子类的专业课程中也要反复用到单片机知识。它可以充分体现学生利用自己所掌握的知识解决实际工程问题的能力。单片机知识在电类专业整个课程体系中处于承上启下的核心地位，是现代学生必须掌握的一项专业技术。该课程已逐步采用理论实践的教学方法，通过单片机应用这个平台，经过理论和实践教学以及考评方法和形式的改进，教！二生如何设计基于单片机的应用系统，力争达到整合并提高前期的理论知识和

32、实践能力之目的。学校将本课程的教学目标分成三个层次：专业培养方案目标、专业课程目标和教授课程时的课堂目标。第一层次涉及某一专业学生的培养目标；第二层次指对一门课程通过教学要求学生达到的目标；第三层次针对完成节课或一个专题结束后要求学生达到的目标。在第三个层次中又可细分为单元教学目标和知识点的教学目标。¨刚不管哪一层次的教学目标都应该与学校的教育目的、社会要求的教育宗旨一致。教学目标体系中课堂目标要以课程目标为基础，课程目标又以培养目标为指导。结合我院的办学定位、人才培养目标、前后续课程内容，确定了本课程在专业培养目标中的定位、课程目标。第章单片机原理第七单元（可编程并行接口芯片的教学

33、设计案例年学校经过多方面分析讨论将电子信息工程专业培养目标定义为如下：本专业培养德、智、体伞而发展，具备电子技术和信息系统基础知识，能够从事各类电子设备和信息系统的研究、设计、制造、应用和开发的高等工程技术人才。毕业生适宜在电子信息工程及相关领域、企业和研究部门从事科学研究、科技开发、产品设计、生产技术和管理工作。单片机课为理工科专业的一门重要的必修课，它对学生就业和将来的攻读硕一：学位十分重要，已得到大教师、学生教学和管理部门的重视。所以本课程的课程目标为学生通过学习，能应用单片机原理的知识，设讨、开发单片机应用系统。该单元的教学目标前面的章节主要介绍了系列单片机的逻辑结构、各组成部分以及对

34、应的单片机原理程序设计，而完成一个单片机控制系统的设计出了单片机本身以外还应有外围设备的扩展，这些外围设备通过接口进行扩展。教材中给出的芯片都是公司微型计算机系列的外围接口芯片，它们的最大特点是工作方式的确定和改变要有程序以软件方法实现，因此称为可编程接口芯片。由于一单片机与系列微型机有着相同的总线结构，因此这些！：；片都能与一单片机直接连接使用，是可编程的并行输入输出接口芯片，通用性强且使用灵活，常用来实现一系列单片机的并行口扩展。我们在课程设计环节中就要求学生使用芯片完成一个作品的设计。通过以上分析，确定本单元的教学目标为：学习者能够应用芯片设计作品。学习内容的分析这个部分笔者使用层次分析

35、法（）对（接口芯片这个单元进行了内容分析。层次分析法内蒙古师范大学硕士学位论文层次分析法（）是将决策总是有关的元素分解成目标、准则、方案等层次，在此基础之上进行定性和定量分析的决策方法。该方法是美国运筹学家匹茨堡大学教授萨蒂于本世纪年代初，在为美国国防部研究”根据各个工业部门对国家福利的贡献大小而进行电力分配”课题时，应用网络系统理论和多目标综合评价方法，提出的一种层次权重决策分析方法。这种方法的特点是在对复杂的决策问题的本质、影响因素及其内在关系等进行深入分析的基础上，利用较少的定量信息使决策的思维过程数学化，从而为多目标、多准则或无结构特性的复杂决策问题提供简便的决策方法。尤其适合于对决策

36、结果难于直接准确计量的场合。层次分析法的步骤如下：（）通过对系统的深刻认识，确定该系统的总目标，弄清规划决策所涉及的范围、所要采取的措施方案和政策、实现目标的准则、策略和各种约束条件等，广泛地收集信息。（）建立一个多层次的递阶结构，按目标的不同、实现功能的差异，将系统分为几个等级层次。（）确定以上递阶结构中相邻层次元素间相关程度。通过构造两个比较判断矩阵及矩阵运算的数学方法，确定对于上一层次的某个元素而言，本层次中与其相关元素的重要性排序一相对权值。（）计算各层元素对系统目标的合成权重，进行总排序，以确定递阶结构图中最底层各个元素的总目标中的重要程度。（）根掘分析结果，考虑相应的决策。第一步，

37、确立本单元的教学目标为芯片的应用：第二步，将教学内容分解，分解成更细的知识点，即的内部结构、的控制字和的工作方式。内容分析使用层级分析法将课程内容归纳为以下层级关系，图所示，由这个框架图可以看出，学生在课程设计中使用进行设计，就必须掌握以下部分知识：第章单片机原理第七单元可编程并行接口芯片的教学设计案例图内容层次图内蒙古师范大学硕士学位论文的内部结构“的内部结构是应用进行课程设计时必须掌握的内容，它有以下四个知识点构成：（）口电路芯片具有个可编程输入输出引脚，分成个位三个并行的输入输出端口。其中：端口包含一个位数据输出锁存缓冲寄存器和一个位数据输入锁存器；端口包含一个位数据输入输出、锁存缓冲寄

38、存器和一个位数据输入缓冲寄存器；端口包含一个输出锁存缓冲寄存器和一个输入缓冲寄存器。必要时端口可分成两个位端口，分别与端口与端口配合工作。通常将端口和端口定义为输入输出的数据端口，而端口可作为状态或控制信息的传送端口。（）总线接口电路这部分有是一三态双向位数据缓冲器和读写控制部件组成，数据缓冲器是与之问的数据接口，输入输出的数据，输出的控制字以及外设的状态信息都是通过这个缓冲器进行传送。读写控制部件是内部完成读写控制功能的部件，它与的地址总线及有关的控制信号相连，接收的控制命令，并根据它们向片内各功能部件发出操作命令。可接收的控制信号如下：片选信号。由输入，有效，表示该被选中。，：读、写控制信

39、号。由输入，有效，表示读，应由向传送数据或状态信息。脓有效，表示写，应由将控制字或数据写入。：复位信号。有效时，清除中所有控制字寄存器内容，并将各端口置成输入方式。、：端口选择信号。当，选择端口；当，选择端口；当，选择端口：当，选择控制字寄存器。由端地址和相应控制信号组合起来可定义各端口的操作方式如表一所：第章单片机原理第七单元（可编程并行接口芯片的教学设计案例表（）控制部件组端口与端口的高位（）构成组，由组控制部件实现控制功能，端与端口的低位（）构成组，由组控制部件实现控制功能。它们各有一个控制单元，可接收来自读写控制部件的命令和通过数据总线（）送来的控制字，并根据它们来定义各个端口的操作方

40、式。的控制字“的控制字”用于确定各口的工作方式及数据传送方向，主要有两个知识点构成：（）工作方式控制字格式如图所示。通过定义工作方式控制字可将个端口定义为各种不方式的组合。）输入）输出图【：作方式控制字格式内蒙古师范大学硕士学位论文（）置位复位控制字只对端口有效。端口的任一位，可用这个控制字来置位或复位，而其他位不变，使用格式如图所示。：置位：复位已图置位复位控制字格式的工作方式有三种基本工作方式，即方式、方式及方式。（）工作方式这是中各端口的基本输入输出方式。它只完成简单的并行输入输出操作，可从指定端口输入信息，也可向指定端口输出信息。如果个端口均处于工作方式，则可由工作方式控制字定义种工作

41、方式的组合。？（）工作方式方式下，口和口分别用于数据的输入输出。而口则作为数据传送的联络信号。（）工作方式方式能完成双向数据传送，只有口才能选择这种工作方式，这时口技能输入数据又能输出数据。学习者分析进行教学设计的最终目的是为了促进学习者的学习，教学过程中教学目标的实现。学习者分析主要是为了了解学习者的了解学习者的基本特征，学习准备情况及其学习风格，确定教学内容的起点，为教学策略的制定与媒体的选用等提供了依据。本次实验中对学习者的分析如下：第章单片机原理第七单元可编程并行接口芯片的教学设计案例以大四学生作为本次实验的研究对象，他们有着较高的理论性和抽象性思维，并有了独立思考问题及解决问题的能力

42、。学习者在学习本单元之前，已经学过数字电路、电路分析、汇编语言、单片机原理的前面部分内容等课程和内容，为本课程的顺利完成提供了基础知识。如图中的带反白部分即：位数据输出锁存缓冲寄存器；位数据输入锁存器：位数据输入输出、锁存缓冲寄存器；：位数据输入缓冲寄存器；输出锁存缓冲寄存器；输入缓冲寄存器；只有一个位数据输入锁存器：这部分内容在数字电路课程里已经学习过，对学习者而言，这部分知识就是学习者的原有知识。绩效目标分析依据布卢姆的教学目标层次分类理论，下面分别列出本单元三部分内容所包含的各知识点的绩效目标和试题类型，如表所示：内蒙古师范大学硕士学位论文表本单元绩效目标雨评价方法教学内容输入输出口的组

43、成输入输出口的组成输入输出口的组成数据总线缓冲器读写控制部件的信号引脚控制部件组的组成控制部件组的组成读写控制部件的功能丁作方式控制字置位复位控制字作方式工作方式作方式教学目标层次记忆记忆记忆记忆理解记忆记忆理解理解理解理解理解理解试题类型填空题填空题填空题填空题选择题填空题填空题选择题判断题选择题简答题判断题判断题开发考核量表根据绩效目标，丌发：目应的评价方案，循最学生是否达到描述目标的。这个过程我们设计了针对每一个教学内容的试题，按着内容的目标要求和评价方法的选择对每个内容进行测试。如表所示：第章单片机原理第七单元（可编程并行接口芯片的教学设计案例表本单元的评价方案教学内窬教学目标层次评价

44、方案口是有（）和（）寄存器输入输出口的纲成记忆组成。口是有（）和（）寄存输入输出口的组成记忆器组成。口是有（）和（）寄存器输入输出口的组成记忆组成。中的数据总线缓冲器是一个数据总线缓冲器记忆（）位数据缓冲器）是片选信号。？下面信号引脚中（读写控制部件的信号引脚理解？（？）和（）组合形成控制部件的控制部件组的组成记忆组。（）和（）组合形成控制部件的控制部件组的组成记忆组。读写控制部什的功能是（）。、输入输出、读写控制读弓控制部什勺功能理解、置位、复位：作方式控制字理解作方式控制字用丁置位复位（）置位复位控制字对（、年端口）有效？、端口、端口置位复位控制字理解、端口如果个端口均处于：二作方式，则叮

45、作方式理解由工作方式控制字定义哪些工作方式的组合？工作方式是选通输入输出方：【作方式理解式（）：作方式是双向数据传送方工作方式理解式（）内蒙古师范大学硕士学位论文教学目标分类修订版中提出，记忆包括识别和回忆两个方面，学习者从记忆库中找到相关知识与当前提出的问题进行对比，能够判断出对应题目的答案就是识别。笔者用填空题来测试记忆中的识别。例如后测试题中的填空题第题：、口是有（）和（）寄存器组成。题目要求学生填写端口的组成的寄存器，该题目测试学习者记忆目标层次的知识点，使学习者能够在教师讲授或自主学习的过程中记住“口的组成”、“口的组成”、“口的组成”即可。学生在回答这种类型的题目时，只需要“口的组成”的内容在“记忆库”中查找“的组成”、“的组成”、的描述并写入空中，即可得分。因此，这类题目考查学习者对“口的组成”、“口的组成”、“口的组成”记忆目标层次的内容。用填空题测试学习者记忆目标层次的内容。记忆指当外界给予学习者某个指令或提示时，学习者能够从记忆库中提取相关的信息（布卢姆，）。填空题和简答题测试的基本是记忆目标层次的内容，这部分内容的目标要求学习者在学习的过程中直接记忆即