基于混合教學(xué)模式的單片機(jī)課程探究

李俊嬌，郭曉鳳，權(quán)海平

(南京機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，南京 211135)

單片機(jī)課程在電子信息專業(yè)開設(shè)較為廣泛，是學(xué)生在學(xué)習(xí)C語言程序設(shè)計后銜接的一門以應(yīng)用為主的課程，它的特點(diǎn)是工程性和實(shí)踐性較強(qiáng)。單片機(jī)課程的教學(xué)宗旨在于讓學(xué)生能夠獨(dú)立對單片機(jī)進(jìn)行編程和應(yīng)用，要求學(xué)生有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)、較強(qiáng)的動手能力及綜合應(yīng)用能力，這也對教師的教學(xué)提出了更高要求。

隨著信息化的不斷發(fā)展，多種教學(xué)平臺涌現(xiàn)，但線上資源更多是一種課堂知識的重現(xiàn)和補(bǔ)充。線上線下混合式教育的發(fā)展趨勢是將線上資源與線下教育相結(jié)合，及時準(zhǔn)確地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)難點(diǎn)，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，豐富教學(xué)手段，提升學(xué)生的實(shí)踐能力。

1 單片機(jī)課程教學(xué)現(xiàn)狀

單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，多與家用電器、汽車電子、工業(yè)控制、軍事應(yīng)用等領(lǐng)域相結(jié)合。學(xué)生不僅需要具備單片機(jī)方面的知識和較強(qiáng)的綜合實(shí)踐能力，還需要了解各應(yīng)用領(lǐng)域所涉及的相關(guān)知識。

目前，大部分高職院校在機(jī)電、電子以及信息類等專業(yè)都開設(shè)了單片機(jī)課程。單片機(jī)技術(shù)與應(yīng)用課程是電子信息工程專業(yè)的基礎(chǔ)課程，課程多采用項(xiàng)目式教學(xué)，主要教學(xué)環(huán)節(jié)包括相關(guān)理論講解、控制電路設(shè)計、程序設(shè)計、仿真聯(lián)調(diào)以及實(shí)物制作與調(diào)試。通過理論與實(shí)踐相結(jié)合，既鞏固了理論知識，又提高了高職學(xué)生的實(shí)踐能力，具體步驟如圖1所示。但學(xué)生課堂學(xué)習(xí)知識的范圍僅限于單片機(jī)的原理、結(jié)構(gòu)和編程，對單片機(jī)的實(shí)際應(yīng)用介紹較少，也缺乏引導(dǎo)學(xué)生針對日常生活中單片機(jī)應(yīng)用存在的問題來進(jìn)行創(chuàng)新啟發(fā)。

圖1 傳統(tǒng)單片機(jī)教學(xué)步驟Fig.1 Teaching steps of traditional single chip

2 單片機(jī)課程教學(xué)存在的問題

2.1 學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性不強(qiáng)

傳統(tǒng)教學(xué)中，單片機(jī)理論知識的教授多注重原理、結(jié)構(gòu)的講解與分析，教師主導(dǎo)教學(xué)過程，學(xué)生被動地跟隨教師的講解進(jìn)行學(xué)習(xí)和消化，當(dāng)學(xué)習(xí)難度增加而學(xué)生不能及時理解的時候，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性會降低，會影響學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

2.2 學(xué)習(xí)效率低下

理論學(xué)習(xí)是仿真實(shí)踐的基礎(chǔ)，仿真實(shí)踐是理論的實(shí)際應(yīng)用，但課堂上教師長時間的理論講授不僅降低了學(xué)生對于仿真實(shí)踐的學(xué)習(xí)熱情，也擠壓了教師指導(dǎo)學(xué)生解決問題的時間，致使學(xué)生的學(xué)習(xí)效率低下。應(yīng)將線上線下資源整合，利用課前課后的有效途徑分解教學(xué)內(nèi)容，驅(qū)動學(xué)生進(jìn)行自主預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)，進(jìn)而有效提高教師的課堂教學(xué)效率，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)效果。

2.3 教學(xué)無法滿足學(xué)生的個性化需求

每個學(xué)生都有著自己的性格特點(diǎn)和學(xué)習(xí)方法，傳統(tǒng)的教學(xué)方法不能很好地滿足學(xué)生的個性化需求，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性。應(yīng)利用現(xiàn)有的教學(xué)手段，以學(xué)生為中心，針對學(xué)生進(jìn)行個性化教學(xué)。

2.4 教學(xué)過程不能充分體現(xiàn)出對學(xué)生職業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)

高職院校的單片機(jī)教學(xué)過程要注重對學(xué)生職業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)，如學(xué)習(xí)能力、溝通能力、創(chuàng)新能力、團(tuán)隊合作能力等。學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)教育是一項(xiàng)系統(tǒng)的綜合工程，不能一蹴而就，教師要將學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)培養(yǎng)貫穿于整個教學(xué)過程中，潛移默化的對學(xué)生進(jìn)行培養(yǎng)。

3 基于線上線下的單片機(jī)課程混合式教學(xué)改革

3.1 課程建設(shè)

單片機(jī)課程的實(shí)踐性較強(qiáng)，在教學(xué)中更側(cè)重于單片機(jī)功能的實(shí)現(xiàn)。從相應(yīng)知識的應(yīng)用案例了解、利用仿真軟件進(jìn)行電路繪制、程序編寫、仿真聯(lián)調(diào)以及到后期通過實(shí)踐操作實(shí)現(xiàn)對相應(yīng)功能和故障的分析與排除，具體步驟和注意事項(xiàng)可以考慮在課前課后利用線上微課進(jìn)行輔助教學(xué)，便于學(xué)生反復(fù)觀看并進(jìn)行模仿。課中會重點(diǎn)對仿真練習(xí)、實(shí)物搭建和程序調(diào)試進(jìn)行指導(dǎo)，鍛煉學(xué)生的動手能力和排除故障的能力。

課程建設(shè)主要涉及課程相關(guān)文檔和課程資源兩部分。課程相關(guān)文檔主要包括人才培養(yǎng)方案、課程標(biāo)準(zhǔn)、教案、教學(xué)進(jìn)度安排、教學(xué)PPT等與課程設(shè)計相關(guān)的資料構(gòu)成。課程建設(shè)中的課程資源在線上線下混合式教學(xué)中起到了核心作用。整體課程資源規(guī)劃和安排遵循以下原則：(1)根據(jù)人才培養(yǎng)方案及課程目標(biāo)將課程分解為相應(yīng)的主題；(2)對各個主題進(jìn)行任務(wù)分解；(3)對相應(yīng)任務(wù)涉及的知識點(diǎn)進(jìn)行梳理，列出具體知識點(diǎn)和任務(wù)書；(4)整理和制作任務(wù)中涉及的微課視頻；(5)搜集和補(bǔ)充每個任務(wù)中涉及的動畫、圖片以及拓展學(xué)習(xí)材料，豐富教學(xué)素材的形式和類型。同時，為了保證線上學(xué)習(xí)能夠有效反饋學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)和學(xué)習(xí)效果，對每個任務(wù)都要編寫相應(yīng)的測試題目。

教學(xué)平臺的選擇要求權(quán)威、實(shí)用、普及和便利，能夠及時反饋學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，便于教師調(diào)整教學(xué)內(nèi)容。

3.2 教學(xué)的實(shí)施步驟

課題組保留和優(yōu)化了傳統(tǒng)任務(wù)式教學(xué)的特點(diǎn)，將其與線上線下混合式教學(xué)相結(jié)合，下面結(jié)合任務(wù)“一位數(shù)碼管靜態(tài)顯示”進(jìn)行具體說明。一位數(shù)碼管靜態(tài)顯示的教學(xué)目標(biāo)如下：(1)能夠按照要求編寫一位數(shù)碼管靜態(tài)顯示程序；(2)能夠獨(dú)立進(jìn)行故障的分析與排除；(3)能夠拓展實(shí)現(xiàn)多位數(shù)碼管靜態(tài)顯示。根據(jù)教學(xué)目標(biāo)確定教學(xué)思路，把一次教學(xué)分為課前、課中、課后三部分，如圖2所示。

圖2 課程設(shè)計思路Fig.2 Course design thinking path

A.課前階段。線上學(xué)習(xí)包括實(shí)際應(yīng)用介紹、基本知識介紹等。本階段的學(xué)習(xí)目的是了解所學(xué)知識的實(shí)際應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。本次課程布置的任務(wù)是“一位數(shù)碼管靜態(tài)顯示”，教師需提前完成應(yīng)用介紹和數(shù)碼管顯示原理等方面的學(xué)習(xí)任務(wù)書、教學(xué)PPT、微視頻及測試題的上傳。學(xué)生通過微視頻的學(xué)習(xí)并完成測試題目后，教師可以根據(jù)學(xué)生測試的結(jié)果以及學(xué)生在討論區(qū)提出的問題，提煉出學(xué)生在線上學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)的共同問題，及時調(diào)整和補(bǔ)充教學(xué)重點(diǎn)，便于課堂指導(dǎo)和點(diǎn)評，使課中教學(xué)更有針對性。與此同時，教師還要通過教師系統(tǒng)查看學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，督促學(xué)生按時完成學(xué)習(xí)任務(wù)，在討論區(qū)回復(fù)提問等。通過上述措施，確保課前知識的傳授能夠得到落實(shí)。學(xué)生接受任務(wù)后，可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)習(xí)慣自主安排學(xué)習(xí)時間和地點(diǎn)，通過計算機(jī)、平板電腦、手機(jī)等設(shè)備訪問學(xué)生端學(xué)習(xí)平臺，在課前完成相關(guān)學(xué)習(xí)和測試，如果有問題可以在討論區(qū)提問，也可加入教師或其他同學(xué)發(fā)起的討論，發(fā)表自己的觀點(diǎn)。通過課前線上學(xué)習(xí)，能夠培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和團(tuán)隊溝通能力。

B.課中階段。教師在上課前根據(jù)學(xué)生線上學(xué)習(xí)過程中提出的問題進(jìn)行課程導(dǎo)入。課中教學(xué)以微視頻、實(shí)物演示為輔，以檢測實(shí)施和過程指導(dǎo)為主，主導(dǎo)教學(xué)的雖然是教師，但學(xué)生才是課中的主角。學(xué)生通過程序編寫、虛擬仿真、電路搭建、故障排除及發(fā)散思維(團(tuán)隊協(xié)作)等步驟，實(shí)現(xiàn)了理論-實(shí)踐-理論的知識遞進(jìn)，提升了學(xué)生的成就感和創(chuàng)新能力，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教師在教學(xué)中更多是扮演引導(dǎo)者的角色，當(dāng)學(xué)生在任務(wù)實(shí)施過程中出現(xiàn)問題時，教師要先鼓勵學(xué)生充分利用學(xué)習(xí)平臺及搜索引擎查閱相關(guān)資料自行解決問題，幫助學(xué)生養(yǎng)成主動解決問題的習(xí)慣。若學(xué)生遇到的問題難以解決，教師應(yīng)向?qū)W生提出有針對性的建議和方法，引導(dǎo)學(xué)生自主探究并進(jìn)行集體討論，完善動態(tài)故障庫，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作能力。

C.課后階段。課后并不意味著一次課程的結(jié)束，而是對本次課程的回顧和提升。課后，學(xué)生可以通過學(xué)習(xí)平臺回顧學(xué)習(xí)內(nèi)容，進(jìn)行知識的查漏補(bǔ)缺，完成課后作業(yè)，完善線上動態(tài)故障庫。線上，學(xué)生可查看與本次課程內(nèi)容相關(guān)的應(yīng)用案例和歷屆學(xué)生比賽作品，發(fā)散思維。線下，學(xué)生可以進(jìn)入創(chuàng)客工坊，完成線上選做的拓展任務(wù)，為后續(xù)創(chuàng)客活動的參加奠定基礎(chǔ)。通過課后的相關(guān)步驟實(shí)施，能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

4 針對學(xué)生的評價方法

評價的目的是為了掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。為兼顧學(xué)生的線上線下學(xué)習(xí)情況，將評價分為單次任務(wù)評價和課程整體評價。單次任務(wù)評價主要是以每次任務(wù)中團(tuán)隊的設(shè)計作品為考核對象，從團(tuán)隊互評、組員互評、教師點(diǎn)評、自我評價四個方面進(jìn)行，注重考核學(xué)生的職業(yè)能力及創(chuàng)新能力。課程整體評價更注重過程考核，考核內(nèi)容包括微視頻的學(xué)習(xí)、線上討論情況、整體任務(wù)評價、章節(jié)的測試成績及期末考試成績這五部分，設(shè)計的比重分別為20%、15%、30%、10%、25%。該方式加大了線上討論情況、課堂任務(wù)完成情況所占分值，意在培養(yǎng)學(xué)生在日常學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、共同解決問題的能力，增強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)隊合作意識。通過多方面的綜合評價，可以對“兩極化”學(xué)生有一個整體、客觀、公正的評價，避免學(xué)生因?yàn)槟硞€知識掌握不好而影響整門課程的考核。

5 基于混合教學(xué)模式的單片機(jī)課程教學(xué)注意事項(xiàng)

其一，教師有效開展線上線下混合式教學(xué)。要想有效開展線上線下混合式教學(xué)，很大程度上是取決于教師在課前對課程的設(shè)計和相關(guān)教學(xué)素材的準(zhǔn)備，這需要教師有豐富的知識儲備和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。其二，學(xué)習(xí)活動設(shè)計的有效性。學(xué)生是否感興趣和愿意參與是影響學(xué)習(xí)活動有效性的主要因素。此外，活動的難易程度、學(xué)生的知識儲備以及活動的開展方式也是教師需要考慮的因素。其三，學(xué)生學(xué)習(xí)需求的個性化。混合式教學(xué)的目的是滿足更多學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，但學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣、方式、基礎(chǔ)都各不相同，教學(xué)設(shè)計既要滿足基本教學(xué)任務(wù)，又要鼓勵學(xué)生個性化發(fā)展。

6 結(jié)語

課前的線上學(xué)習(xí)過程提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性，課后線上線下的拓展訓(xùn)練提升了學(xué)生的創(chuàng)新意識和自主探究能力。基于混合教學(xué)模式的單片機(jī)課程教學(xué)改革，讓學(xué)生對單片機(jī)的認(rèn)識更深刻了、理解更透徹了、應(yīng)用能力更強(qiáng)了。