C語言與單片機技術及應用線上線下混合式教學的改革與實踐

張曉培 何永玲 李紅星 莊 遠 陶利民

（北部灣大學機械與船舶海洋工程學院，廣西 欽州 535011）

0 引言

“互聯網+”背景下，高等學校的授課模式發生了一系列的改變，傳統的授課模式不能滿足社會的發展，而混合式教學模式同時兼顧了線上課堂和傳統課堂兩者的優勢，在高校不同學科教育中得到了廣泛的推廣[1-3]。

在網絡社會成長起來的高校學生則為信息化教學的順利實施提供了改革基礎條件[4]，隨著教育信息化發展的不斷深入，實施混合式教學將成為C語言與單片機技術及應用課程教學改革發展的新契機。本文著重討論我校C語言與單片機技術及應用課程如何實現線上線下混合式教學實踐。

1 教學過程中存在的問題

C語言與單片機技術及應用課程作為我校機電類專業的核心課程之一，隨著工程認證的提出，以學生為中心和以結果為產出的教育模式在我校機械類課程中逐漸滲透，但傳統的教學過程中存在的問題也越來越明顯，主要有以下幾個方面：

1.1 教材內容銜接不緊

C程序設計是學習51單片機的基礎，現在的高校大多數采用的是兩門課程分開，由于學時的大力壓縮，學生兩門課程銜接不緊，學生學起來難度比較大。教學資源不夠豐富。

1.2 不同課程間關聯不密切

機電類的同學，微機原理、電工電子技術等專業基礎課水平較差，上述課程尚不能靈活應用于專業課，需要進行以專業課為龍頭的交叉綜合訓練，才能有所提升。然而這些先修課程繁、多和雜，傳統的教學很難將幾門課程緊密聯系起來。

1.3 學生自學能力差

改變現行的教學理念，提倡以學生為中心，因此需要把主動權交給學生，調動學生的學習積極性。

1.4 課堂教學理念陳舊

忽略情感價值觀塑造，課程育人功能不全；只重視知識傳授，忽略思維的培養；在教學過程中多采用多媒體，現代信息技術手段缺乏。

1.5 學習空間比較局限

傳統學習局限于課堂和實驗室,在空間和時間上都有局限。

1.6 教學效果評價單一

考核評價多以期末考試為主，過程評價不明顯；以課本知識考核為主，忽略素質和能力的培養。

針對上述問題C語言與單片機技術及應用課程組對該課程進行了探索和研究。鑒于“互聯網+”在教育行業中的優勢，課程組使用了線上線下混合的教學模式，并在教學的過程中進行了研究和實踐，研究的內容主要包括教學理念、方法及途徑等幾個方面。

2 課程改革的理念、方法及途徑

2.1 改革理念

結合OBE教學理念，以學生為中心、翻轉課堂為平臺、慕課堂為載體，將思政元素貫穿教學過程中，最終以能力培養為目標。

2.1.1 以學生為中心

實踐過程中，教師和學生的角色有所改變。以教師為主導，對課程進行組織、引導、總結；以學生為中心，對課程內容進行討論、探究和講解。

2.1.2 三課堂

在課程的實踐中為了知識和能力的同時培養，主要以翻轉課堂、慕課堂和思政課堂為平臺。翻轉課堂注重知識傳播的雙向性；慕課堂實現線下課堂教學智能化；課堂思政強化專業知識育人。

2.1.3 以能力為目標

該課程的實踐性很強，能力培養是該課程需要達到的課程目標之一。在教學過程以項目驅動為主，可以有效地應用所學專業知識，培養學生發現、分析和解決問題的能力。

2.2 改革方法及途徑

基于互聯網+在教學上的優勢，課程主要在教學活動、教學組織和方法等方面進行了改革。

2.2.1 教學內容

基于C語言與單片機技術及應用這門課程實踐性強的特點，教學內容主要從課堂內容、強化創新能力和思政元素這三個方面進行改革，如圖1所示。

圖1 教學內容

（1）優化課堂內容。以硬件資源—程序設計—軟硬件結合為主線的課程內容升級；以學科發展新進展、實踐發展新經驗，社會需求新變化為目標。教學內容主要包括線上和線下兩部分，針對中國大學慕課現有單片機技術和C語言程序設計是兩門不同的課程，基本上都是分開的問題。課程組采用了張毅剛教授的慕課資源，在原有課程資源的基礎上進行了改革，主要有以下兩部分：

第一部分，線上C語言程序設計部分，采用教學團隊自己建立的學習資源，包括小視頻、習題、測試題等，主要在慕課堂上實踐。

第二部分，線上單片機部分，前七章主要采用張毅剛教學團隊的慕課資源，包括PPT、微視頻、測試題、案例分析等，后面的單片機技術及接口技術等采用團隊自制教學資源，包括PPT、微視頻、測試題等。

該改革適應在線學習的特點，課程內容遵循“學習者中心”理念，做到了問題化、案例化。多樣的課程資源能夠滿足學生個性化的學習需求，在課前、課中和課后得到了充分利用，使得學生的學習突破了時空限制，提升了課程學習的階段性、連貫性、系統性和有效性。

（2）強化創新能力。

針對理論基礎設計的實驗與綜合項目，可以有效地實現理論與實踐的結合，同時依托大學生創新創業項目、互聯網+和學科競賽進一步強化實踐創新能力。

（3）挖掘思政元素。

C語言與單片機技術及應用這門課程是機電類基礎專業課程，實踐性很強的一門課程。從學習和實踐中可以挖掘工匠精神、實踐出真理及社會熱點芯片事件為主的思政元素，實現將知識傳授與價值引領相結合的教學效果。

2.2.2 教學活動

筆者日前從有關部委及權威人士處獲悉，包括農村土地征收、集體經營性建設用地入市、宅基地制度改革在內的“三塊地”改革試點即將收官，近期還將重點完成承包地確權登記頒證工作。按照計劃，土地確權登記及“三塊地”改革試點均要在今年年底前完成。接下來將進入農村土地改革三項試點總結評估期，在此基礎上加快土地管理法修改。

課程采用在線MOOC學習和線下課堂教學混合教學，可以在特殊環境下加入QQ課堂討論,同時鼓勵學生進行實踐能力的拓展與創新。

首先，線上慕課學習環節，教師指導學生利用“中國大學MOOC”線上課程豐富的自主學習資源，利用短小精悍的微視頻、圖文資料、評論，加上單元測驗、課程作業和答疑，進行深化學習、學以致用。

其次，充分利用課堂，實現良好的師生互動。要充分利用線下教學的優點，最大化實現教學效果，實現學生對知識的掌握。線下課堂教學包括導入、提問、重點—難點—疑點講解、實操實訓、交流研討、分享展示、小結等教學環節。鼓勵學生參加機電創新等學科競賽或通過畢業論文的形式達到實踐能力的拓展和創新。

2.2.3 教學組織

教師為主導，學生為主體。采用線上線下、個體學習、小組合作的方式。

（1）教學環境。本課程網絡教學環境主要包括“中國大學MOOC”網頁端、APP移動端、微信小程序“慕課堂”和QQ直播等四種方式。線下課堂教學主要在多媒體教室和單片機實驗室進行。

（2）教學模式。本課程采用30%在線慕課學習+70%課堂教學。線上慕課學習環節，教師指導學生利用“中國大學MOOC”線上課程豐富的自主學習資源，利用微視頻，加上單元測驗和答疑，進行深化學習、學以致用。線下課堂教學包括導入、提問、重點—難點—疑點講解、實操實訓、交流研討、分享展示、小結等教學環節。以活動為載體，加強師生互動、生生互動，具體如圖2所示。

圖2 C語言與單片機技術及應用教學模式

根據知識的特點，在教學過程中，靈活運用案例教學法、參與式教學法、模擬示范法、實操實訓法等教學方法，以提高學生的學習興趣和教學效果。

2.2.5 教學手段

針對這門課程和線上線下混合課程的特點，在教學過程中，主要采用4種教學手段。關鍵知識點、課程主線采用傳統板書；慕課堂、QQ群課堂、中國大學慕等采用互聯網+現代信息技術；案例軟件模擬采用Keil、Proteus、VC++6.0等仿真軟件；實驗演示采用單片機開發板實物。

2.2.6 教學評價

針對教學評價單一等問題，該課程形成性評價+終結性評價各占50%。采取“線上+線下”的方式進行課程成績評定。形成性評價：平時（線上）占25%，實驗（線下）占25%，總結性評價：期末考試成績（線下）占50%。期末考試采用閉卷、筆試的形式。

3 改革成效

根據課程改革的方法，該課程進行了3個學期的運行，通過比較以往的教學效果，實踐證明該課程在以下四個方面有明顯的成效。

3.1 學生自主學習能力加強

學生為了在網絡教學平臺取得高分，間接地養成了預習的習慣，主要是提前做每小結測試題。

如果課前完不成的，就放到課后，由于測試提交日期的限制，被迫養成了課后復習的習慣，主要是做每小結測試題，通過平時預習和復習，改掉了一些“考試靠突擊”的弊端。

學生在線上充分利用討論區的特點進行討論，加大了學生自主學習的興趣，并提高學生的參與程度見圖3、圖4。

圖3 課程參與度

圖4 考核完成情況

3.2 評價更合理

在診斷性評價（學情調研）的基礎上，結合形成性評價（過程考核）和終結性評價（期末考試）形成多元性評價，該評價機制使得學生的學習效果評價更科學、合理。

3.3 使用慕課堂提高線上線下數據互通

通過使用中國大學慕課和慕課堂使得線上線下數據互通，有利于教師對教學數據進行保存和分析。

3.4 以案例教學法為主導，線上論壇與線下輔導有機結合，師生互動充分

針對在線課程輟學率高的問題，本課程主要采用案例教學法，通過典型案例仿真演示視頻、優秀學生學習經驗分享等激發學習興趣。同時，通過機器人協會和機電協會競賽作品展示和經驗分享推動學習共同體形成。優秀作品展示如圖5所示。

圖5 基于51單片機的AGV小車優秀作品

4 小結

C語言與單片機技術及應用課程開展了以“案例驅動為方法、教師講授為引導、學生自學為主體”的線上線下混合式教學實踐。線上教學和線下課堂的優勢互補，充分體現了以學生發展為中心，立德樹人的教學理念。通過實踐，學生的能力和教師的教學能力都得到了一定的提升，為其他課程混合式教學改革提供了較好的示范作用。