線上線下案例式教學(xué)在本科生創(chuàng)新能力培養(yǎng)中的應(yīng)用實踐
——以“單片機原理及應(yīng)用”課程為例

江娟娟 諸志龍 婁 柯 陸華才 黃宜慶

（安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院，安徽 蕪湖241000）

0 引言

《單片機原理及應(yīng)用》課程作為我院自動化、電子、通信等專業(yè)必修的且非常重要的一門專業(yè)課，自動化專業(yè)又作為一個直接面對工程應(yīng)用的專業(yè)，所以教育部工程認(rèn)證過程中對于該專業(yè)畢業(yè)目標(biāo)的要求更加強調(diào)對學(xué)生應(yīng)用創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與評價體系。而學(xué)生對《單片機原理及應(yīng)用》課程學(xué)習(xí)效果的好壞，直接影響到其在工程實踐中應(yīng)用所學(xué)知識的能力，因此《單片機原理及應(yīng)用》課程的教學(xué)在自動化專業(yè)學(xué)生能力培養(yǎng)中具有非常重要的意義。

隨著學(xué)校辦學(xué)規(guī)模和層次的提高，為了適應(yīng)教學(xué)的發(fā)展，如學(xué)科評估、專業(yè)認(rèn)證的需求，安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院需要對《單片機原理及應(yīng)用》課程不斷建設(shè)和完善，因此單一的教學(xué)方式已經(jīng)越來越無法滿足教學(xué)中的需要，而依托平臺的線上線下案例式教學(xué)方式，可以把線下班級授課制群體學(xué)習(xí)優(yōu)勢和網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)個性化融為一體，是信息技術(shù)與教育教學(xué)深度結(jié)合的有效實踐方式，本文所完成的教學(xué)研究項目即是以大學(xué)生創(chuàng)新項目作為學(xué)習(xí)載體、以學(xué)習(xí)通作為線上操作平臺，通過線上發(fā)布便于學(xué)生準(zhǔn)備和查閱資料的指導(dǎo)性教學(xué)資源，線下通過對相關(guān)案例的小組討論、你講我聽、代表發(fā)言、教師總結(jié)性解析等方式，最后通過科學(xué)合理的學(xué)習(xí)成績評定機制，針對《單片機原理及應(yīng)用》課程中使用案例式教學(xué)在自動化專業(yè)本科生創(chuàng)新能力培養(yǎng)中的作用做了積極的探索，最初基于以下幾點思考：（1）隨著互聯(lián)網(wǎng)、信息技術(shù)、人工智能快速的發(fā)展，線上線下相結(jié)合的混合教學(xué)已成為教學(xué)研究和實踐的重要方式，這種教學(xué)模式需要綜合運用不同的學(xué)習(xí)理論、技術(shù)手段和方式，對教師的教學(xué)資源建設(shè)、教學(xué)設(shè)計和教學(xué)管理提出了更高的要求。（2）現(xiàn)在的大學(xué)生都擁有自己的手機、電腦或平板，隨著5G時代的進一步來臨，在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中長大的新生代們，更需要更容易接受多樣化、便利式的學(xué)習(xí)方式和平臺，因此，線上線下的混合教學(xué)方式更加適合他們的需求，對學(xué)生積極的學(xué)習(xí)和間接增加學(xué)生學(xué)習(xí)時間具有十分重要的意義。（3）對于絕對注重工程實踐能力的自動化專業(yè)的本科學(xué)生來說，案例式準(zhǔn)備親自實踐的討論式學(xué)習(xí)方式，更加能夠調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。（4）科學(xué)合理的成績評定機制，更能夠成就學(xué)生的獲得感，也能促使學(xué)生建立自己的學(xué)習(xí)目標(biāo)。

1 學(xué)習(xí)模式的構(gòu)建

針對現(xiàn)代大學(xué)生的特征進行詳細(xì)分析，在電視、電腦、手機和5G的這樣一個精彩的網(wǎng)絡(luò)化時代，在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中長大的網(wǎng)生代是敢于自我和表達個性的一代，他們不滿足于線下被動傳授的學(xué)習(xí)方式的情況下，通過科學(xué)合理地構(gòu)建符合他們需求的學(xué)習(xí)新模式、新方法和新途徑，可以建立更多的新資源。本文以學(xué)習(xí)通為平臺構(gòu)建的線上線下相結(jié)合的案例式教學(xué)模型如圖1所示。

圖1 平臺支持下的線上線下案例教學(xué)模式結(jié)構(gòu)圖

1.1 線上資料推送

首先推送的是教師主導(dǎo)的指導(dǎo)性資源，教師課前提出學(xué)習(xí)任務(wù)和問題，為線上學(xué)習(xí)指明主要方向，要充分考慮涉及的任務(wù)的難度，還要考慮到學(xué)生對問題能達到的認(rèn)知度，以激發(fā)學(xué)生的探索欲望為原則，線上課程資源的設(shè)計和利用將是決定課程教學(xué)效果好壞的關(guān)鍵性因素，也影響著學(xué)生學(xué)習(xí)的動力和興趣。

1.2 學(xué)生自主學(xué)習(xí)

學(xué)生自主學(xué)習(xí)過程中，首先要完成教師推送的概念預(yù)習(xí)，對案例進行深入思考，并準(zhǔn)備好闡述自己的理解和看法，為線下課堂做好充分的準(zhǔn)備。

1.3 線下課堂

線下教學(xué)的重點應(yīng)該是引導(dǎo)學(xué)生掌握新信息的方法、途徑和手段，快速掌握不斷更新和變化的新資源的能力和技巧。把教材內(nèi)容分成若干個專題模塊和線上數(shù)字化資源一起整合，讓學(xué)生隨時隨地碎片化學(xué)習(xí)。

1.4 教學(xué)評價

注重過程評價和結(jié)果評價相結(jié)合，課前以概念思考、選擇題的方式作為課前引領(lǐng)的自主學(xué)習(xí)能力評價；小組討論中的你問我答方式，反映學(xué)生學(xué)習(xí)參與度，以及小組代表發(fā)言作為課中學(xué)習(xí)效果評價；課后學(xué)生作業(yè)完成態(tài)度評價。

2 教學(xué)實施路徑

為了驗證本文所提線上線下相結(jié)合的案例式教學(xué)在本科教學(xué)創(chuàng)新能力培養(yǎng)中的實際效果，筆者將該方法應(yīng)用在《單片機原理及應(yīng)用》課程教學(xué)中，實施過程中利用了學(xué)習(xí)通作為線上平臺，具體實施路徑和關(guān)鍵技術(shù)與傳統(tǒng)的單一線下課程比較如圖2所示。

2.1 基于平臺的指導(dǎo)性資源設(shè)置

筆者對學(xué)習(xí)通平臺的功能與使用進行了詳細(xì)的學(xué)習(xí)與功能分析，平臺中不僅有資料的上傳，而且還有學(xué)習(xí)討論和數(shù)據(jù)統(tǒng)計的功能。首先，將案例分析在資料中上傳，在討論去設(shè)置引導(dǎo)性問題，讓同學(xué)們根據(jù)主題所思所想進行積極討論。例如，在講到計數(shù)器/定時器的方式以及控制寄存器這個部分的時候，可以“基于單片機控制能實現(xiàn)彩燈依次循環(huán)點亮”這個應(yīng)用作為教學(xué)案例上傳到線上平臺，并提出功能要求和配上簡單的電路圖。同時在討論區(qū)發(fā)布如下學(xué)生可以查閱問題：單片機中有哪些特殊功能寄存器與定時器/計數(shù)器有關(guān)系？你能舉出身邊的幾個單片機應(yīng)用實例嗎？定時器/計數(shù)器兩個功能能否同時使用？如何指定其功能？在應(yīng)用定時器時，通過誰來告訴單片機？如何告訴？如何調(diào)整定時時間？定時器/計數(shù)器溢出時該如何處理？這些問題在教師提供的教學(xué)資料中都能找到答案，而這些問題的提出則激起了學(xué)生探索欲望。平臺指導(dǎo)性資源設(shè)置如圖3所示。

圖2 實施路徑和關(guān)鍵技術(shù)

圖3 指導(dǎo)性資源設(shè)置

管理和學(xué)情統(tǒng)計如圖4所示。

圖4 學(xué)生管理和學(xué)情統(tǒng)計

2.2 教學(xué)的準(zhǔn)備與執(zhí)行

課堂教學(xué)的準(zhǔn)備主體包括學(xué)生和老師，當(dāng)教師發(fā)布指導(dǎo)性資源以后，為了讓學(xué)生積極主動地參與到準(zhǔn)備過程中來，要做到真正幫助學(xué)生在有限的時間內(nèi)獲取更多的相關(guān)知識，教師必須為學(xué)生提供一個暢通的溝通和交流渠道，教師可以與學(xué)生約定每天一個固定的大約半小時的時間，圍繞資源中提供的某個具體問題，教師與學(xué)生之間，學(xué)生與學(xué)生之間展開具體的討論，這樣可以反饋認(rèn)識，指導(dǎo)更深入的準(zhǔn)備工作，也可以幫助學(xué)生更順利地做好課前準(zhǔn)備工作。

有了前期的主體準(zhǔn)備工作后，課堂執(zhí)行階段將會變得更加輕松有趣，教師可以先花少量的時間講解必要的知識點，主要把時間安排在針對案例進行小組討論，暢所欲言，小組討論過程可以采取代表發(fā)言、你說我聽的形式，因為對于這節(jié)課的內(nèi)容，大家都是有備而來，所以課堂定會更加活躍。課堂最后，老師進行歸納總結(jié)，并適當(dāng)串聯(lián)起知識點之間的聯(lián)系，這樣便能夠高質(zhì)量地完成本次課程的教學(xué)目標(biāo)。

2.3 教學(xué)評價機制

合理的學(xué)習(xí)評價機制是調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的重要保證，本次項目中的教學(xué)評價分為教師對學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)的評價和學(xué)生對教師的教學(xué)滿意度評價兩個方面。

學(xué)生對教師的教學(xué)效果評價采取問卷式調(diào)查的形式開展，筆者對同一位教師所授課程《單片機原理及應(yīng)用》原有培養(yǎng)模式下的自動化專業(yè)82名學(xué)生和本項目實踐下的自動化專業(yè)83名學(xué)生進行了問卷式調(diào)查，本次調(diào)查包括以下幾個方面：學(xué)習(xí)效果評價、參與師生交流度、學(xué)習(xí)內(nèi)容的飽和度、學(xué)習(xí)方式的方便度、評價方式的合理性。可選擇內(nèi)容均包括非常滿意、滿意、一般、不滿意。發(fā)出問卷全部收回統(tǒng)計，并對兩次問卷情況進行了比較，結(jié)果如圖5所示。

表1 學(xué)生課中表現(xiàn)平時成績評價表

圖5 兩種培養(yǎng)模式問卷調(diào)查結(jié)果比較

從兩種培養(yǎng)模式問卷調(diào)查的比較結(jié)果可以看出，兩種模式下都沒有收到不滿意的問卷，本項目實踐下的培養(yǎng)模式調(diào)查結(jié)果的非常滿意率明顯高于傳統(tǒng)模式，但在學(xué)習(xí)方式的方便度上非常滿意率低于傳統(tǒng)培養(yǎng)模式，可能的原因是學(xué)生認(rèn)為基于案例的學(xué)習(xí)模式，需要花去更多的課前準(zhǔn)備時間，但學(xué)生對這種教學(xué)方式總體上是認(rèn)可的。

3 教學(xué)總結(jié)與教學(xué)反思

本文所實踐的線上線下教學(xué)模式，由于學(xué)生課前能夠接觸到大量的指導(dǎo)性資源，在上課之前就能熟悉即將學(xué)習(xí)的課堂內(nèi)容，并且已經(jīng)有了在指導(dǎo)性資源的指導(dǎo)下嘗試自行解決課程問題的機會，這樣使得教師在教學(xué)過程中能夠更加順利地開展工作，一方面可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的目標(biāo)性和積極性，另一方面教師能夠更好地掌握學(xué)生的困惑所在，學(xué)生對于有備而來的課堂過程必然也能使師生關(guān)系更加和諧。

隨著網(wǎng)絡(luò)化社會的不斷進步，以及學(xué)科交叉和學(xué)科應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，傳統(tǒng)的教學(xué)模式已經(jīng)不能完全適應(yīng)當(dāng)代大學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣和需求，更新更有效的教學(xué)方式必然在教學(xué)中發(fā)揮著巨大的潛在優(yōu)勢，所以，不斷嘗試行之有效的綜合教學(xué)模式也是高校踐行“三全育人”模式的有效探索。

在本次教學(xué)研究項目實踐中，筆者深刻地體會到，嘗試一種新的教學(xué)模式在新的課程教學(xué)中的應(yīng)用時，教師需要完成大量的積累和準(zhǔn)備工作，而且教師前期準(zhǔn)備工作完成的質(zhì)量極大地關(guān)聯(lián)著新教學(xué)模式的實施效果。一方面，學(xué)生線上準(zhǔn)備的效率直接取決于教師提供的指導(dǎo)性資源內(nèi)容的啟發(fā)性；另一方面，指導(dǎo)性資源與學(xué)生所學(xué)專業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用程度，也將影響著學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，只有讓學(xué)生真正意識到將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容是學(xué)有所用的，才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力，這樣也才能更好地契合高校對于課程思政的核心要求。