基于線上線下混合式大班翻轉(zhuǎn)的單片機(jī)教學(xué)改革

王 影，徐姣姣，劉 麒，張 野

(吉林化工學(xué)院 信息與控制工程學(xué)院，吉林 吉林 132022)

單片機(jī)原理及應(yīng)用作為工科高校電類專業(yè)十分重要的必修課，是一門集電子、計(jì)算機(jī)等技術(shù)為一身，應(yīng)用性非常強(qiáng)的課程[1]。在日常生活中單片機(jī)的應(yīng)用及其廣泛，存在我們生活的方方面面，企業(yè)對(duì)單片機(jī)開發(fā)人員的需求也在增長(zhǎng)，學(xué)好單片機(jī)這門課程對(duì)學(xué)生畢業(yè)后的發(fā)展起到了重要作用。然而目前的單片機(jī)教學(xué)還沒有達(dá)到理想效果，對(duì)學(xué)生而言，專業(yè)課不容易學(xué)、實(shí)踐少?zèng)]興趣學(xué)、把自己當(dāng)作觀眾不全力學(xué)、能力不同卻無差別對(duì)待，沒動(dòng)力學(xué)[2-3]。此外，老師方面也存在一些問題，比如，只注重教授知識(shí)，疏于對(duì)課堂活動(dòng)的組織。指導(dǎo)固定的實(shí)驗(yàn)，技能沒有提高空間。使得學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況手段比較單一，數(shù)據(jù)比較片面等等。所以針對(duì)以上問題，提出了一種新的教學(xué)改革思路。

一、單片機(jī)原理及應(yīng)用教學(xué)現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的單片機(jī)課程教學(xué)以教師為中心，在教學(xué)過程中教師大多以理論教學(xué)為主，采用填鴨式教學(xué)將理論知識(shí)灌輸給學(xué)生，無視學(xué)生個(gè)體的差異性[4]。這種填鴨式教學(xué)會(huì)使學(xué)生產(chǎn)生兩極分化，沒有完全重視學(xué)生接受知識(shí)的能力，學(xué)習(xí)好的和學(xué)習(xí)不好的距離越來越大。教師平時(shí)上課、備課的注意力都放在如何傳授知識(shí)、積累知識(shí)上，所有的課堂活動(dòng)也都是為了理解知識(shí)、掌握和鞏固知識(shí)，在教學(xué)過程中并沒有考慮能力培養(yǎng)的問題[5]。課堂的主體仍然是老師，學(xué)生只是聽眾。這種教學(xué)方式也沒有針對(duì)性，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性也會(huì)大大降低，很容易降低學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。單片機(jī)這門課程本身概念就多，相對(duì)來說也比較抽象，學(xué)生聽課時(shí)容易不能完全集中注意力，對(duì)基本概念掌握的并不好。學(xué)生的工程實(shí)踐能力也相對(duì)薄弱，使得學(xué)生在學(xué)完單片機(jī)這門課程后，不能很快從事相關(guān)單片機(jī)開發(fā)的工作，學(xué)校沒有達(dá)到開設(shè)單片機(jī)這門課程的目的。

二、單片機(jī)教學(xué)改革的方法

隨著信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教學(xué)、微課、在線答疑及MOOC(慕課)等一批新興的教學(xué)理念及教學(xué)模式不斷涌現(xiàn)，豐富和改進(jìn)了教學(xué)手段和方法，對(duì)傳統(tǒng)的教學(xué)模式造成了極大的沖擊[6]。傳統(tǒng)的教學(xué)模式還停留在給學(xué)生灌輸知識(shí)，學(xué)生被動(dòng)地學(xué)習(xí)。教育本質(zhì)上是要喚醒學(xué)生的自覺，實(shí)現(xiàn)“我要學(xué)”，遠(yuǎn)離“要我學(xué)”，從而實(shí)現(xiàn)人的自我教育[7]。本文提出的線上線下混合式大班翻轉(zhuǎn)，將線上自主學(xué)習(xí)與線下翻轉(zhuǎn)巧妙地結(jié)合起來，學(xué)生的角色發(fā)生了變化，由原來被動(dòng)接受知識(shí)的學(xué)生，變成了主動(dòng)傳授知識(shí)的學(xué)者。主要包括：課前自主學(xué)習(xí)，小組討論，課中小組展示，組內(nèi)協(xié)作，組外辯論，老師組織與點(diǎn)評(píng)等環(huán)節(jié)。大班翻轉(zhuǎn)帶動(dòng)了整班學(xué)生的積極性，同時(shí)效率高。以下以吉林化工學(xué)院的測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)的3個(gè)班級(jí)124名學(xué)生為例，介紹此教學(xué)改革的具體教學(xué)方法。線上線下混合式大班翻轉(zhuǎn)的單片機(jī)教學(xué)改革方法如圖1所示。

圖1 改革方法

(一) 課前利用線上網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)自主學(xué)習(xí)

課前教師根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)下發(fā)與單片機(jī)有關(guān)的任務(wù)，利用網(wǎng)絡(luò)優(yōu)質(zhì)資源，結(jié)合我們的特色，設(shè)計(jì)出因校制宜的優(yōu)質(zhì)視頻并上傳到學(xué)習(xí)通平臺(tái)。學(xué)生根據(jù)發(fā)布的任務(wù)有針對(duì)性的觀看網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)中的視頻以及查看一些資料學(xué)習(xí)。各章教學(xué)片段如圖2所示。

圖2 各章教學(xué)片段

該學(xué)習(xí)平臺(tái)還包括學(xué)生的筆記熱詞和課程任務(wù)點(diǎn)分布，通過這些熱詞可以知道學(xué)生的薄弱知識(shí)點(diǎn)，可以進(jìn)行重點(diǎn)講解，如圖3所示。

圖3 學(xué)生筆記熱詞

此平臺(tái)還有一個(gè)功能，記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，如圖4所示。

圖4 課程學(xué)習(xí)進(jìn)度

單片機(jī)視頻還應(yīng)用學(xué)銀網(wǎng)對(duì)外開放，學(xué)生也可以通過此平臺(tái)對(duì)單片機(jī)進(jìn)行學(xué)習(xí)。除此之外，還建設(shè)了考試題庫、單元測(cè)試、課后習(xí)題、課件、參考書、案例、實(shí)物展示、比賽視頻等等數(shù)百個(gè)課程資源，并共享至網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，作為學(xué)生自主學(xué)習(xí)的主要依據(jù)。網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)資源建設(shè)的主要內(nèi)容如圖5所示。

圖5 網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)資源建設(shè)的主要內(nèi)容

(二) 小組討論+精彩展示

將測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)的124名學(xué)生分為15組，以小組為單位對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行梳理，各個(gè)小組成員將討論的方案共同制作一個(gè)PPT課件。一節(jié)課上有兩組進(jìn)行PPT展示，展示的過程是知識(shí)、能力和素質(zhì)的結(jié)合。學(xué)生成為課堂的主體，提高了學(xué)生對(duì)新知識(shí)的理解與掌握能力。

(三) 組內(nèi)協(xié)作+組外辯論

在展示環(huán)節(jié)之后還有一個(gè)問答環(huán)節(jié)，需要組內(nèi)成員協(xié)作完成，此環(huán)節(jié)能夠檢驗(yàn)其余所有學(xué)生是否認(rèn)真聽課。2個(gè)小組PPT展示之后，其余13組的成員對(duì)講PPT的兩組進(jìn)行提問，問的問題不能有重復(fù)，此過程保證了聽課的同學(xué)認(rèn)真地聽，認(rèn)真地想，認(rèn)真地問。回答問題的人原則上也不能重復(fù)，如果回答不上來可以向組員求救，此過程保證了講課的兩組同學(xué)也要認(rèn)真地學(xué)，避免小組里有不認(rèn)真學(xué)的現(xiàn)象。講PPT的兩組同學(xué)進(jìn)行反問其余13個(gè)組的同學(xué)，13個(gè)組中的每個(gè)同學(xué)隨時(shí)都有被問到的可能，必須集中注意力去聽。此過程中還可以指定某一組中的某一個(gè)人回答問題，答對(duì)整組人加分，答錯(cuò)整組人減分。

(四) 評(píng)分機(jī)制

整個(gè)過程配有完備的評(píng)分機(jī)制，會(huì)根據(jù)問的問題的價(jià)值性進(jìn)行適當(dāng)?shù)募訙p分，回答時(shí)也一樣，答對(duì)加分，答錯(cuò)減分。評(píng)分機(jī)制主要包括：全班為翻轉(zhuǎn)小組評(píng)分、組間辯論互相爭(zhēng)分、評(píng)選最佳答辯小組額外加分3部分。其中組間辯論爭(zhēng)分，可由學(xué)生自主選擇遵循520規(guī)則，或者爭(zhēng)分奪秒規(guī)則。評(píng)分機(jī)制具體如圖6所示。

圖6 評(píng)分機(jī)制

(五) 老師組織與點(diǎn)評(píng)

老師組織課堂對(duì)兩組講解PPT的學(xué)生進(jìn)行投票選出表現(xiàn)最好的一組，對(duì)講的好的一組中的每個(gè)學(xué)生加分。老師對(duì)本節(jié)課的重點(diǎn)知識(shí)進(jìn)行補(bǔ)充和歸納總結(jié)，針對(duì)學(xué)生的課堂表現(xiàn)進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，并提出下一步的學(xué)習(xí)建議。

三、改革成果

吉林化工學(xué)院“單片機(jī)原理及應(yīng)用” 課程2013 年被評(píng)為吉林省精品課程[8]，2018年被評(píng)為吉林省精品在線開放課程。學(xué)校重視專業(yè)教師隊(duì)伍建設(shè)，制定教師的培養(yǎng)計(jì)劃，使教師既有很深的專業(yè)理論知識(shí)又注重實(shí)踐技能培養(yǎng)[9]。通過以上的改革初有成效，學(xué)生和老師都收獲頗豐。

(一) 學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力增強(qiáng)

學(xué)生運(yùn)用在課堂所學(xué)知識(shí)，進(jìn)行電子課程設(shè)計(jì)并參加各類比賽。通過對(duì)電子課程設(shè)計(jì)完成的情況來看，學(xué)生對(duì)單片機(jī)的理論知識(shí)基本掌握，設(shè)計(jì)思路也比較靈活，在比賽中也取得了較好的成績(jī)。學(xué)生獲得國(guó)家級(jí)中國(guó)智能制造挑戰(zhàn)賽證書5項(xiàng)，省級(jí)中國(guó)青少年機(jī)器人競(jìng)賽證書10余項(xiàng)，吉林省高等學(xué)校機(jī)器人大賽證書10余項(xiàng)，省級(jí)中國(guó)智能制造挑戰(zhàn)賽證書10余項(xiàng)等。學(xué)生參與活動(dòng)的熱情提高了，動(dòng)手實(shí)踐能力也增強(qiáng)了。

(二) 年輕教師的技能和課程方法有了很大突破

線上線下混合式大班翻轉(zhuǎn)的教學(xué)改革的實(shí)施方法有如下創(chuàng)新點(diǎn)：需求導(dǎo)向成果反饋、融匯創(chuàng)新精彩呈現(xiàn)、自給自足梯度分層、詩詞思政齊入課堂。

教學(xué)過程中，學(xué)生會(huì)針對(duì)項(xiàng)目提出各種隨機(jī)的問題，系統(tǒng)也可能出現(xiàn)各種突發(fā)的狀況，因此，對(duì)老師的技能要求極高。經(jīng)過這種模式的歷練，年輕教師的技能迅速提高。達(dá)到了師生共成長(zhǎng)的效果。

(三) 實(shí)現(xiàn)了智慧翻轉(zhuǎn)課堂

充分運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)工具，借助學(xué)習(xí)通平臺(tái)，適當(dāng)組織各種活動(dòng)，真正地實(shí)現(xiàn)了智慧翻轉(zhuǎn)課堂。學(xué)習(xí)通包括的活動(dòng)如圖7所示。

圖7 學(xué)習(xí)通平臺(tái)包括的活動(dòng)

(四) 完善了網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)資源建設(shè)

網(wǎng)絡(luò)資源建設(shè)是我們的一個(gè)特色，課題組本著以需求為導(dǎo)向，根據(jù)本校學(xué)生的特點(diǎn)精心設(shè)計(jì)視頻資源。做法如下：首先，對(duì)畢業(yè)生的就業(yè)地域以及從事的行業(yè)進(jìn)行抽樣統(tǒng)計(jì)。并對(duì)課程相關(guān)行業(yè)的畢業(yè)生，發(fā)起問卷調(diào)查，獲得課程知識(shí)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的社會(huì)需求系數(shù)。在將課程核心知識(shí)點(diǎn)羅列出來，同時(shí)，按照社會(huì)需求系數(shù)與知識(shí)體系顏色深淺一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，將知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行歸類，并完成課程知識(shí)點(diǎn)之間的拓?fù)潢P(guān)系最終確定授課的知識(shí)內(nèi)容、先后順序、難易程度以及學(xué)時(shí)分配等等。網(wǎng)絡(luò)資源建設(shè)如圖8所示。

圖8 網(wǎng)絡(luò)資源建設(shè)

四、結(jié) 語

改革創(chuàng)新是推動(dòng)教育事業(yè)健康發(fā)展和建設(shè)教育強(qiáng)國(guó)的動(dòng)力，以創(chuàng)新為基礎(chǔ)、改革為手段、質(zhì)量為保證[10]。不斷為學(xué)生創(chuàng)造良好的課堂學(xué)習(xí)氛圍，見證學(xué)生的進(jìn)步過程。課程改革以吉林化工學(xué)院測(cè)控技術(shù)與儀器3個(gè)班級(jí)的124名學(xué)生為試點(diǎn)，進(jìn)行線上線下混合式大班翻轉(zhuǎn)的教學(xué)。經(jīng)過幾個(gè)學(xué)期課堂的教學(xué)實(shí)踐證明，學(xué)生對(duì)單片機(jī)的學(xué)習(xí)積極性提高了，對(duì)單片機(jī)產(chǎn)生了濃厚的興趣，動(dòng)手實(shí)踐能力增強(qiáng)，年輕教師的技能得到提高，學(xué)校完善了網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)資源建設(shè)。