新冠肺炎疫情影響下的單片機課程線上教學探索

胡 楠，石甲棟

（阜陽師范大學物理與電子工程學院，安徽阜陽236037）

0 引言

2020年初，隨著新冠肺炎疫情的暴發，全社會都受到極大的影響。為全力做好新型冠狀病毒感染的肺炎疫情防控工作，有效遏制疫情擴散蔓延，堅決打贏疫情防控阻擊戰，根據教育主管部門工作要求，學校延遲開學時間，并提出本科教學工作按照“標準不降、形式多樣、方式靈活”的原則實施教育教學工作，依托各種網絡平臺的線上教學勢在必行。隨著互聯網技術、信息技術的發展，線上教學也是未來的發展趨勢，這次疫情加快了線上教學發展的步伐。筆者為了響應“停課不停教，停課不停學”號召，積極參與線上教學研究，探索任教課程線上教學的規律。單片機原理及應用是電子信息科學與技術的核心專業課之一[1-3]，是電工與電子的結合，是理論與實踐的橋梁。在教學過程中，除了注重理論知識的傳授，還要關注工程能力的培養。如何在線上教學的同時保證教學質量，值得我們探索。

1 線上教學特點

信息時代的教育為了實現高質量、高效率和高效益，應該積極探索深度信息化和智能化。“線上教學”的出現，打破了傳統課堂知識傳播封閉、規范、角色定位明確的模式，優勢顯著[4]。主要優點有：1）線上教學形式多樣，包括直播、錄播、線上互動，可選擇的教學方式提高了學生的學習興趣；2）開放式的在線課程，更能為學生提供自由的學習氛圍；3）豐富的教學資源，給學生更好的體驗[5]。4）“教學視頻”多是碎片化教學內容，每段視頻時間較短，圍繞一個知識點，思路清晰，針對性強。所以無論是在課前還是課后，學生有感興趣的內容，不懂的內容，都可以借助網絡平臺反復學習。

但線上教學的缺點也很明顯。如果沒有正確認識到課堂教學和線上教學的不同，仍然用同樣的教學方法，效果可能不會盡如人意。主要缺點是：1）空間限制。課堂教學是教師與學生互動的過程，教師通過語言、表情、動作、場景等傳授知識，而網絡教學時只能通過小小的電腦屏幕，學生接受知識受到限制，且教師通常觀察不到學生實時動態，不能及時掌握學生學習效果，不能控制網絡課堂的節奏等。2）容易視覺疲勞。網絡教學通常采用直播或錄播形式講解理論知識，但正常課堂一節課的時間是45分鐘，而網絡教學時間過長更容易導致學生視覺疲勞，注意力下降，聽課效果下降。3）線上教學模式不夠完善。由于線上教學在此之前沒有廣泛應用于在校學生，所以現有的網絡教學平臺還不夠完善，教師缺乏網絡教學經驗，如有需要推導的公式等教學內容時，網絡平臺工具就不方便。

2 教學創新

2.1 教學內容需調整

單片機原理及應用課程是一門以理論知識為基礎，以實際應用為目標的課程[6]，這不僅要求學生要掌握理論知識，還要培養學生的動手能力與工程素養。現階段課程基礎知識跟不上時代發展，教學內容過于陳舊，不能聯系實際項目，導致學生對課程沒有興趣，學到的理論知識不知道怎么用，所以在教學時要合理調整教學內容，增加實踐教學內容，注意理論到實踐的聯系，引導學生主動學習。

2.2 教學方法要創新

如果線上教學仍然采用傳統課堂教學模式，可能達不到預期的效果。正確認識線上教學的特點，揚長避短，選擇高效的、科學的教學方法，發揮線上教學的優勢，才能保證線上教學的質量。同時，一直以來實踐教學缺乏系統性，學校資源設備有限，學生很少有自己動手的機會，所以在線上教學中如何加入實踐教學方面的內容，是需要解決的問題。

“任務式教學法”以完成任務為導向，每個任務都具有針對性，是一種以學生為主體的教學方法，能夠增加學生的參與度，提高學生自主性。將任務式教學法與線上教學相結合，形成獨特的“線上任務式教學法”。“線上任務式教學法”的具體內容有：

1）以發布任務為主線，通過線上發布各種學習任務，推動教學計劃實施。

2）教學視頻以錄播為主，每個視頻以知識點為單位，盡量簡短，確保學生能注意力集中，同時搭配相關測試內容或活動，增加師生間的互動，方便教師了解學生學習情況。

3）注重拓展實踐。由于單片機原理及應用是工科類專業課，傳統教學方法是應試教育，學生學習積極性不夠，對于單片機相關實踐機會很少，有實踐機會也因沒有經驗、沒有思路而很難完成任務。這里就拓展實踐順利實施提出以下措施。

拓展實踐包括兩部分內容：

a.觀看拓展實踐視頻。在每個章節可搭配一些拓展實踐視頻，比如觀看視頻《基于51單片機智能澆花系統設計與實現ADC0832》《基于單片機的電子秒表系統》《基于單片機的簡易計算器設計》《基于單片機的溫控系統仿真》等。很多人可能會忽略網絡視頻的價值，而事實上這些視頻恰好是理論聯系實際的紐帶，不僅能夠提高學生學習的趣味性，增加學生對所學知識的理解，而且解決了學生將理論知識轉化為實踐應用困難的問題，給學生提供經驗和思路。所以科學利用網絡資源引導學生學習，可以達到事半功倍的效果。

b.參與拓展實踐活動。在每個章節適當設置拓展實踐活動，包括運用protues+keil軟件仿真[7-9]和實物制作兩部分。比如讓學生獨立進行基于單片機簡易計算器設計的仿真與制作，采用這種“仿真+制作”的模式，讓學生既能理解理論知識，又能掌握單片機的電路結構與編程方式。在實際的設計和制作的環節中，鼓勵學生通過運用所學知識獨立地分析、解決實際問題，有利于提高學生學習積極性，培養學生獨立思考的能力，間接達到培養學生工程素養的目標，這也將是他們難忘的一課。

“線上任務式教學法”既保留了任務式教學法的優勢，又充分發揮了線上教學的優點，具有一定的實踐價值。

3 線上教學實施步驟

筆者以超星學習通為線上教學平臺，將“線上任務式教學法”融入單片機原理及應用教學中。線上教學實施步驟流程圖如圖1。下面以單片機原理及應用中定時器/計數器章節為例具體說明。

3.1 課前準備階段

線上教學的準備階段至關重要，關系著整個教學過程的成敗。為了達到更好的教學效果，課前需要精心設計教學內容，準備教學材料。

1）明確教學目標。教學目標是教學的核心和靈魂，目標定位不準確，會導致教學沒有科學性、邏輯性，學生學起來沒有重點。

2）鉆研教材。教材是教學的基礎，是最好的材料。

圖1 線上教學實施步驟流程圖

3）設計教學過程，準備教學材料。由于線上教學以錄播為主，所以需要提前進行大量準備，包括教學過程設計、綜述性的文獻、拓展實踐類視頻等。在定時器/計數器章節中，設置相關習題作業或討論，準備拓展實踐類視頻《基于單片機的電子秒表系統設計與制作》。

3.2 教學實施階段——線上任務式教學法

充分利用超星學習通平臺的線上教學功能，把握課堂節奏，有效督促學生學習。線上任務式教學法實施以發布任務為主線：

1）發布課前簽到任務。使用學習通的簽到功能，督促學生準時線上聽課。

2）發布視頻學習任務。發布提前準備好的教學視頻。

3）發布作業任務。每個重要知識點都結合課堂練習，督促學生邊學邊練，積極思考。

4）發布拓展實踐任務。發布拓展實踐視頻，并布置相應實踐任務。例如發布《基于單片機的電子秒表系統protues仿真》視頻，并要求學生完成仿真任務。通過這個任務可以讓學生進一步理解定時器/計數器的工作原理；發布《基于單片機的電子秒表系統》視頻，并要求學生完成電子秒表的制作。這個任務增加了學生學習趣味，在觀看和制作的過程中，不僅可以了解簡易電子秒表制作過程，而且可以發展學生的邏輯思維能力、動手能力，培養學生獨立解決問題的能力，培養學生的工程素養。

3.3 課后成績統計階段

在課堂教學完成后，對學生完成的各項任務做好統計，對學生完成的作業及時批閱，針對出現的較重要的問題，進行答疑。最終的平時成績以學生完成任務的情況為依據。超星學習通平臺提供了每項任務完成情況的統計結果，包括簽到任務、視頻學習任務、討論、作業任務、拓展實踐任務的完成情況。學生的成績也反映了教學效果，以章節為單位進行統計，如果大部分學生的成績在70分以上，則代表該章節學習目標完成，教學效果良好。

4 結論

有關線上教學的基本規律，目前還在探索階段。單片機原理及應用是一門理論與實踐并重的課程，為了增加拓展實踐活動，將“線上任務式教學法”融入單片機原理及應用線上教學中，既發揮了線上教學的優勢，即充分利用網絡資源開展拓展實踐活動，又有任務式教學法目標清晰、學生自主性高等特點，在鍛煉學生動手能力的過程中，讓學生加深對理論知識的理解，達到了較好的教學效果。