基于翻轉課堂的單片機原理及應用課程項目化教學模式研究與實踐

付克蘭 鄒承俊

摘要：為了培養學生的實際工作能力與創新能力，本文嘗試在高職農業物聯網專業的單片機原理及應用課程中依托項目教學，制定項目任務包，采用多維度的教學評價體系開展翻轉課堂的教學探索，構建具有中國特色的高職翻轉課堂的教學模式，并據此模式對項目進行了教學設計與實踐。結果表明，該教學模式有助于提高教學質量、教學效率，有助于促進大學生的全面發展及教師的專業能力和教學能力的提高。

關鍵詞：翻轉課堂；單片機；項目化教學；教學模式；實踐

中圖分類號：G712 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）11-0232-03

近些年，隨著物聯網技術的飛速發展，傳統農業的模式已遠不能適應農業可持續發展的需要，而物聯網農業為現代農業、智慧農業的發展提供了一條光明之路。為了更好地培養服務于農業物聯網的應用型人才，目前，國內許多高職院校已開設了農業物聯網專業，針對如何培養學生在特定應用領域的實際工作能力及創新能力的問題，筆者嘗試將“翻轉課堂的項目化”教學運用于農業物聯網專業的單片機原理及應用教學中，把培養學生知識應用能力、創新能力落實到課堂教學中去。

一、翻轉課堂概念

翻轉課堂是一種新型的教學模式，學生在課前通過觀看教師提供的教學視頻，自主完成課程知識傳授的任務，在課堂上通過小組討論、協作探究、問題解決以及課堂作業等完成知識的內化[1]。這種教學模式的優點是，學生可以在課外根據個人的能力和水平來分配自己的時間，調整學習策略，實現個性化學習；在面對面的課堂，學生有機會通過問題探究和小組活動變為主動學習而不是被動地聽課；教師可以把更多的課堂時間用來觀察學生的表現并為學生提供即時的幫助和反饋[1]。

二、實施翻轉課堂教學的必要性

2013年教育部發布了《教育信息化十年發展規劃》，《規劃》中對教學信息化發展做出了指示，要以教育理念創新為核心，將優質教育資源和信息化學習環境作為發展的基礎，發展的核心是創新的學習方法和教學模式。

高職院校招生對象為普高、職高、中職生，學生的基礎參差不齊，學習能力比本科生弱。實施翻轉課堂，有利于因材施教，有利于教師個性化的指導，有利于學生變被動學習為主動學習，激發學習的熱情。

單片機技術是電子、物聯網及自動化等領域的一門主流技術。隨著人們生活及生產方式的自動化、智能化程度的提高，單片機技術早已融入到我們生活的每個角落。很多同學學完單片機技術后總覺得似懂非懂，遇到項目很茫然，無從下手。實施翻轉課堂的項目化教學有利于通過實戰項目引導學生由淺入深、循序漸進地學習單片機實際開發的電路設計和編程思路，把抽象的理論知識與應用有效地綜合應用，把培養學生應用實踐能力、探究創新思維能力落實到課堂教學中去。

三、基于翻轉課堂的項目化教學模式設計

翻轉課堂采用先進信息技術，打破傳統以教師為中心的教學模式，在整個學習過程中教師起輔導作用，層層有效引導、答疑解惑，學生作為學習的主體，自主或協作完成項目任務。翻轉課堂對學生的自主學習能力和信息素養能力提出了更高的要求，學生需要提高信息技術的感知與應用能力，注重協作與參與，逐步提高自己的環境適應能力，學會學習，培養自己自主學習的能力，創新能力和獨立分析問題、解決問題的能力[2]。因此，將“翻轉課堂的項目化”教學模式運用于高職培養應用、創新型人才是非常適合的。根據探究式教學模式特點，結合校情和單片機技術教學的實際情況，筆者總結了高職翻轉課堂的項目化教學模型，見圖1。

在翻轉課堂中為了保證大學生的培養質量，設計基于實踐問題的課堂教學活動、構建有效的知識呈現形式及創造指向深度學習的學習環境成為教師的主要任務[3]。

四、基于翻轉課堂的單片機原理及應用課程項目化教學模式應用

根據以上問題的分析、結合基于翻轉課堂的項目化教學模式，筆者以農業物聯網專業學生為對象（班級人數約40人），安排學生4人一組，對單片機設計秒表項目進行實踐研究，主要探討該教學模式在教學過程中的具體實施和學生綜合能力的培養。

1.課前知識傳授。教師根據教學大綱和教學目標制作項目的PPT、教案，項目中的重點和難點內容錄制微課，提供網易云課堂、微課程等網絡資源。根據高職學生的認知特點，以及他們的學習基礎、學習能力各不相同的問題，教師把項目分解為多個子任務，讓學生由淺入深、探究任務的知識和技能，循序漸進完成整個項目。分層子任務設計如下：（1）單片機可以通過軟件編程實現延時，為什么還要用定時器/計數器實現延時；（2）8051單片機內部有幾個幾位的定時器/計數器，加1定時器還是減1定時器；（3）定時器/計數器的組成；（4）定時器/計數器用作計數器時，對什么計數；用作定時器時對什么計數；（5）定時器/計數器的方式寄存器（TMOD）和控制寄存器（TCON）每位的含義及功能；（6）定時器/計數器的方式寄存器（TMOD）和控制寄存器（TCON）的初始化；（7）用定時器/計數器的方式0、方式1、方式2、方式3分別實現1秒的延時；（8）定時器/計數器設計一個秒表；（9）擴展項目交通燈控制，自主設計；任務1到任務6必做。

學生認真學習教師提前七天通過QQ共享的教學資料，根據自身的學習能力選做老師布置的分層任務，遇到問題與同學、老師等相互交流討論或借助網絡完成課前任務。

2.課上知識內化。課上以“單片機定時計數器設計秒表項目”為主線，知識與技能隱含在子任務中。子任務采用了啟發式提問和反問的設計方式。學生作為學習的主體，教師起引導、指導和監管作用；教師時刻關注每組的項目進展動態，關注同學交流、討論的主題是否偏離項目、設計思維是否正確，出現問題及時給予引導。例如，在巡視每組情況中發現同學普遍對計數溢出采用JB指令查詢，這時教師及時提問JB和JBc的區別，啟發引導學生的正確思維；對同學的提問，因材施教，循序漸進地引導、講授或個性化輔導。課堂中采用啟發式、討論式、參與式、協作式教學方式；注重“學中做，做中學，做中教，學做教創一體化”；大大提高了學生的自主學習能力、實踐動手能力、交流能力、團隊合作精神和創新能力。

為了激發學生的學習興趣和積極性，項目完成后，小組進行成果展示、匯報、交流和互評。在此過程中，大家在交流分享項目設計思路、解決方案的同時，使各組成員得到新的啟發，促進大家共同進步、發展。項目成績評價貫穿于整個學習中，采取過程性評價與結果性評價相結合的評價方式，包括個人評價、組內評價、組間評價、教師評價；重點考察學習態度、小組協作深度、匯報表現、項目完成情況等。

3.課后知識的鞏固、擴展與遷移。課后同學優化完善項目，借助網路自主擴展單片機的學習或參加本校創客班進行課外科技創新活動。教師進行教學反思和總結，對學生的優秀項目作品收集整理后分享給學生，并作為新的教學范例，不斷完善教學資料、教學設計，不斷向學生共享學習資源，為學生不斷提供行業新動態，使課堂教學得以鞏固和延伸，同時促進教師專業能力和教學能力的提高，從而提高教學質量。

五、翻轉課堂存在的問題

翻轉課堂能激發學生的學習熱情、積極主動性，有助于培養學生獨立探究問題、解決問題、溝通協調能力和團隊合作精神；提高了學生知識的應用能力和創新能力，提高了教師的教學能力，提高了教學質量和教學效率。但在實施過程中發現了一些問題：（1）因對班級學生基礎了解不透徹，在整個教學任務的設計中雖進行了分層，但任務梯度深度不夠。（2）在引導學生問題時，課堂講解的度要把握好，高估學生的能力，分析得過于簡單，學生不能透徹地理解知識，失去學習的興趣；低估學生的能力，分析得過于透徹，失去培養學生探究問題、解決問題的能力，達不到教學效果[4]。（3）對于缺乏學習主動性的學生，教師應加強督促和檢查。（4）不能過度弱化教師的作用，把主體回歸的課堂變成了主體放任自流的課堂，教師要時刻關注學生討論的內容是否圍繞主題，否則翻轉課堂的優勢不但沒有發揮出來，就連傳統教學中教學任務都無法完成。

參考文獻：

[1]陳子超，蔣家傅.高校翻轉課堂教學模式探索與實踐[J].現代教育技術，2014，24（12）：112-117.

[2]鄭瑞強，盧宇.高校翻轉課堂教學模式優化設計與實踐反思[J].高等教育管理，2017，11（1）：97-103.

[3]李赟，林祝亮.高等教育翻轉課堂教學效果分析與思考[J].電化教育研究，2016，（2）：82-87.

[4]馬浩旻.中職機電一體化專業“任務驅動教學法”的探索和實踐——以浙江椒江職業中專《單片機應用技術》為例[D].浙江工業大學，2016.