單片機原理及應用課程混合式教學探索

陳妮++袁成林++梁妮

摘 要 針對廣西醫科大學生物醫學工程專業單片機原理及應用課程教學中存在學生綜合實踐能力不足的現狀，引入“線上+線下”的混合式教學模式，進行課程教學改革探索。闡述新的教學模式下，單片機課程線上教學資源開發及混合式教學實施過程，分析在實施過程中需要注意的問題。

關鍵詞 混合式教學；單片機原理及應用；微課

中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2016）24-0098-03

Exploration of Blended Learning in Course of Principle and Application of Single Chip Microcomputer//CHEN Ni， YUAN ChengLin， LIANG Ni

Abstract The comprehensive practical ability of biomedical engi-neering students in our university is poor in the course of Principle and Application of Single Chip Microcomputer， in order to solve this problem， the blended learning mode of on-line and off-line is used

to explore the teaching reform. This paper expounds the development

of on-line teaching resources and the implementation process of blended learning under the new teaching mode. The problems needing attention in the process of implementation are analyzed.

Key words blended learning； principle and application of single chip microcomputer； micro class

1 課程教學現狀及存在問題分析

單片機原理及應用課程是廣西醫科大學生物醫學工程專業（醫療儀器方向）的一門核心專業課程。要求學生通過本門課程的學習，掌握單片機開發的基本流程及內部資源的使用，進一步具備單片機系統的綜合研發能力。

目前，該門課程較為流行的教學模式是[1-2]：采用“教、學、做一體化”的方式，以“職業活動的工作過程”為依據，通過項目、任務、產品、工序等方式來設計教學情境，將課程學習的主要知識點融入相應的學習情境中。在這種教學模式下，學生能熟練掌握單片機內部資源的使用。然而，一旦進入綜合性實踐環節或實際項目開發環節，需要自主獨立完成時，往往覺得難度大，不知從何處著手。大部分學生在完成課程學習之后還是處于單片機入門階段，單片機的綜合運用能力和實踐創新能力仍然不足。究其原因，主要有以下幾點。

1）在長期的以教師“教”為主的傳統教學模式中，形成學生學習過程的依賴心理。“教、學、做一體化”的方式一定程度上提高了學生的學習興趣及實踐能力，但學生在實驗過程中遇到問題仍習慣于求助教師或他人，而不是主動尋找解決問題的方法。學習主動性的欠缺嚴重抑制了學習能力、創新能力的提升。

2）網絡課程教學資源不足，阻礙了學生的自主學習過程。隨著高等教育信息化的發展，豐富的多媒體教學資源、便捷的協同交流為在線學習提供了便利。尤其是近年來慕課教育理念開始風靡全球，它所提供的大規模、開放的課程資源，使得學習者的學習過程不受時間和空間限制。但現有慕課課程資源仍不完善，網絡上雖有很多單片機學習的相關資源，但是這些資源質量參差不齊，教學目的性不強。一些資源可用于解決某些特定問題，一些具有教學性的資源不一定適合學生的基礎且缺乏系統性。而且大部分學生還缺乏對信息的篩選能力，難以在大量的網絡信息中選取適合于自己的學習內容。

3）學生的學習過程受時間和空間的限制，大量的課余時間沒有得到充分有效的利用。對單片機這類實踐性強的課程而言，需要開展大量的實踐訓練才能獲得開發技能、調試經驗，進而具備相應的實踐創新能力，僅靠課堂上有限的學習時間是難以達到教學目標的。

由此可見，依賴性的學習方式、課后教學資源的欠缺一定程度上限制了學生對課程的掌握程度。因此，需要轉變學生當前的學習方式，培養學生的自主學習習慣，對現有的教學模式進行改革探索。

2 混合式教學的含義

教育變革要能跟上時代步伐，關鍵是加快教育模式和學習方式的轉變[3]。教學模式的設計以學習理論作為理論基礎。自20世紀50年代以來，學習理論歷經行為主義、認知主義和建構主義等不同發展階段，不同的學習理論在不同的學習階段、不同的學習環境下是一種相互補充的關系。混合式教學（B-Learning）作為傳統教學（Face to Face）與網絡化教學（E-Learning）優勢互補的一種教學模式，體現了三種學習理論相融合的趨勢，是目前高校教學改革的一個重要研究方向[4]。

混合式教學的含義可理解為[5]：

1）采用面對面教學與網絡化教學相結合的教學形式；

2）基于網絡平臺的，以音頻、視頻、文本、圖形、動畫等多媒體技術展現的教學資源；

3）傳統教學手段與信息技術結合的教學手段；

4）以教師為主導、學生為主體的教學過程；

5）過程評價、結果評價等多種方式結合的教學評價。

3 混合式教學在單片機課程中的實施

單片機課程具有實踐性強的特點，實驗教學是課程教學的重要環節。基于本課程的特點，選取實踐性強的知識單元進行混合式教學模式的探索。根據實驗項目的內容來劃分知識單元，并設計相應的網絡教學資源。新的教學模式在實施過程中將理論教學與實驗教學有機結合，打破原有的理論課與實驗課獨立授課的模式，以更好地形成“理論有效指導實驗，實驗加深理論理解”的教學效果。基于網絡環境的混合式教學將教學過程從課內延伸到課外，對于培養學生的自主學習習慣，提高學習效率和學習質量起到一定的促進作用。

網絡教學資源的設計和開發 課程教學資源是在網絡環境下開展混合式教學的基礎，包括內容呈現和講解型的教育資源、用于教學評價的試題資源等。單片機課程的教學資源主要包括教學視頻、題庫、程序庫、開發軟件、PPT等。課程資源開發一般有引進、自建、改造三種模式[6]，即：引進網絡上優質的課程資源，對現有的課程資源按新的教學模式進行改造或自制新的資源。

結合廣西醫科大學的實際情況，以自建和改造為教學資源的開發模式。將單片機課程中各知識單元的重點和難點錄制成教學視頻，以微課的形式呈現；設計每章的自測題和期末模擬試題作為題庫；把單片機課程實驗中用到的小程序模塊、本專業學生在項目開發中積累的程序模塊整合為程序庫；設計新教學模式下的單片機課程教學課件；最后，與單片機開發相關軟件（Keil C編譯軟件、51單片機下載軟件、Proteus仿真軟件）一起作為教學資源，上傳到第三方開發的網絡教學平臺上。

每節微課會有與之對應的微實驗，如表1所示。微實驗的內容為要求學生通過編寫小程序或觀察現有程序的實驗結果來理解微課中的知識點。單片機課程的實驗環境容易搭建，只需配備最小系統板，安裝開發軟件即可實現。而且單片機最小系統板價格便宜，體積小，便于攜帶，每個學生都可自行搭建實驗平臺，在課后其他場所隨時開展相應的實驗。

混合式教學的實施過程

1）總體的實施思路。對課程進行知識單元的整理歸類，劃分出兩大類：未涉及實驗環節的和有實驗環節的。對未涉及實驗環節的知識單元，采用傳統的面授方式，對于實踐性強的知識單元則采用“線上+線下”的教學模式，即：學生通過網絡平臺上發布的教學資源，利用課外時間線上自學；線下教學以實驗教學為主，教師在實驗課上對學生線上自學的知識點進行梳理，講解重點和難點，與實驗內容相結合，并通過實驗的開展加深對知識的理解。知識單元的設計要合理，最好能在每次課（3～4學時）完成一個知識單元的學習。最后，安排一次綜合性實驗，采用“項目引導+任務驅動”的方式開展教學，以強化學生對課程知識的綜合運用能力。整門課程的教學安排如表2所示。

2）具體的實施過程。混合式教學還沒有統一標準的教學方式，對于不同的課程，其教學過程也是有所不同的。在正式授課前，需要對授課的流程和網絡教學平臺的使用做專門介紹，讓學生熟悉教學方式、清楚評價方法、明確學習要求。對實施混合式教學的教學內容，以小組協作的方式開展，將教學過程分為三個階段。

第一階段為課前導學。教師在課前下發線上學習任務單，學生利用視頻和任務單導學，在課前完成視頻學習及微實驗的內容，思考任務單上列出的問題。

第二階段為課中研學。教師在授課開始以研討的方式了解學生的線上學習情況，如以小組為單位回答任務單的問題，演示微實驗的結果等；然后根據學生的學習情況，引出知識單元的重點、難點，安排本次課的實驗內容；最后，對實驗過程中出現的問題進行匯總，引導學生尋找解決問題的方法，下發下次課的學習任務單。

第三階段為課后練學。要求學生按學習任務單完成課后的練習任務，同時鼓勵學生到學習論壇中分享經驗、回答問題、貢獻學習資源等。學生在課上的表現（如回答問題、實驗情況、紀律等）和學習論壇中的表現均作為線上學習成績的重要考量依據。

3）課程教學評價。課程評價體系注重學習過程的考核，學習過程包括觀看視頻、完成相應的微實驗、回答論壇問題、線下實驗等方面。線上的學習成績包括每個知識單元的自測、線下回答教師的問題及在論壇回答問題的積分；實驗成績包括每次實驗課完成情況、實驗報告的成績及綜合實驗的成績。最后，結合期末考試的成績得到期評成績，計算公式為：

期評成績=線上學習成績*20%+實驗成績*30%+期末成績*50%

4）實施過程需注意的問題。

①新的教學模式下對教師能力提出更高的要求。教師在教學過程中不再單純充當知識傳授的角色，重點是在知識點的梳理、對課堂的有效組織、教學活動的設計及學習方法的傳授等方面。可通過組織教師參加培訓、授課比賽、指導學生參加科技競賽等方式，轉變教師的教學理念，全面提升教師的語言表達能力、專業技能、創新實踐能力等。

②混合式教學的有效實施，需要學生改變以往被動接受知識的狀態，形成自主學習和獨立思考的習慣，還要提高自學過程中誠信素養等。在開課前需對學生開展相應的思想教育工作。結合校內實施的班級導師制，將課改的教育理念作為班級導師授課的主題內容，在專業引導課中進行宣傳，讓學生理解并認可新的授課方式。

③需要根據課程的具體實施情況，合理設計教學過程中成績的評定方式和在期評中所占的比例，形成新的課程評價體系。

4 結語

通過引入新的教學模式，打破了傳統的理論課與實驗課分開講授的教學模式，從而將理論課與實驗課有機結合，促進理論有效指導實驗、實驗加深理論理解的教學效果的形成。經過初步探索實踐，驗證了課改方式的可行性和有效性。

參考文獻

[1]胡利軍，張小波.基于工作過程系統化的單片機原理及應用課程改革[J].中國教育技術裝備，2014（2）：135-137.

[2]周秀明，程燁，等.基于工作過程導向的“單片機原理與應用”課程改革研究[J].黑龍江生態工程職業學院學報，

2014，27（2）：86-88.

[3]陳琳.高校課程立體學習資源建設研究：促進學習方式轉變的視角[J].中國電化教育，2013（11）：95-97.

[4]余勝泉，路秋麗，陳聲健.網絡環境下的混合式教學：一種新的教學模式[J].中國大學教學，2005（10）：50-56.

[5]張其亮，王愛春.基于“翻轉課堂”的新型混合式教學模式研究[J].現代教育技術，2014（4）：27-32.

[6]陳然，楊成.SPOC混合學習模式設計研究[J].中國遠程教育：綜合版，2015（5）：42-47.