線上線下混合式教學(xué)模式研究與實踐

葛芬 王毅 陳未央 周芳

[摘 要] 后疫情時代，線上線下混合式教學(xué)模式成為高校教學(xué)改革研究的重要方向。通過分析“微機原理與應(yīng)用”課程的特點和教學(xué)中存在的問題，在此基礎(chǔ)上重點闡述了線上線下混合式教學(xué)模式在課程中的具體運用，包括在線課程資源建設(shè)、線上線下教學(xué)過程設(shè)計、考核評價方式改革等。該教學(xué)模式從課前、課中和課后三個階段將學(xué)習(xí)通線上學(xué)習(xí)與線下課堂教學(xué)有機融合，實現(xiàn)以“教”為中心向以“學(xué)”為中心轉(zhuǎn)變，以期提升高校計算機基礎(chǔ)課程的教學(xué)質(zhì)量和學(xué)習(xí)效果。

[關(guān)鍵詞] 微機原理與應(yīng)用;混合式教學(xué);教學(xué)模式

[基金項目] 2020年度南京航空航天大學(xué)線上線下混合式課程建設(shè)專項“微機原理與應(yīng)用”（20200412K）

[作者簡介] 葛 芬（1981—），女，江蘇丹陽人，博士，南京航空航天大學(xué)電子信息工程學(xué)院副教授，主要從事數(shù)字集成電路與嵌入式系統(tǒng)設(shè)計研究;王 毅（1983—），男，山東濟南人，博士，南京航空航天大學(xué)電子信息工程學(xué)院副教授，主要從事本科生培養(yǎng)與教學(xué)管理研究;陳未央（1984—），女，江蘇南京人，博士，南京航空航天大學(xué)電子信息工程學(xué)院助理研究員，主要從事高等教育管理研究。

[中圖分類號] G642 ? [文獻標(biāo)識碼] A [文章編號] 1674-9324（2022）19-0121-04 [收稿日期] 2021-09-28

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展，MOOC、SPOC等大規(guī)模在線開放課程的出現(xiàn)，推動了傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式的改革。將傳統(tǒng)教學(xué)與在線教學(xué)相結(jié)合的線上線下混合式教學(xué)模式，實現(xiàn)以“教”為中心向以“學(xué)”為中心轉(zhuǎn)變，成為后疫情時代高等教育教學(xué)改革的重要發(fā)展方向[1]。作為計算機基礎(chǔ)教學(xué)指導(dǎo)委員會指定的核心課程之一的“微機原理與應(yīng)用”課程[2]，是高等學(xué)校電子信息類專業(yè)必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，如何結(jié)合該課程特點和教學(xué)要求，探索線上線下混合式教學(xué)的實踐方法，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)與創(chuàng)新實踐的能力，對于促進新形勢下計算機基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革有重要意義。

一、“微機原理與應(yīng)用”教學(xué)現(xiàn)狀與存在問題

“微機原理與應(yīng)用”課程教學(xué)要求學(xué)生掌握微型計算機系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、匯編語言編程及接口電路的設(shè)計[3]，具有較強的理論性和實踐性，而在多年的實際教學(xué)實踐中一直存在教學(xué)內(nèi)容龐雜、教學(xué)方式單一、考核方式固化等問題，無法滿足新時代人才培養(yǎng)的目標(biāo)。

（一）教學(xué)內(nèi)容龐雜

“微機原理與應(yīng)用”課程內(nèi)容綜合了微型計算機軟、硬件的理論知識，包括微型計算機基礎(chǔ)、CPU功能結(jié)構(gòu)、微處理器指令系統(tǒng)、匯編語言程序設(shè)計、存儲器原理與擴展、輸入輸出接口技術(shù)等。課程教學(xué)內(nèi)容龐雜，涵蓋的知識點眾多，但是實際教學(xué)中課時安排常常有限，使得課堂信息量很大，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)較重，教師亦無法很好地兼顧授課進度和教學(xué)質(zhì)量。

（二）教學(xué)方式單一

“微機原理與應(yīng)用”課程教學(xué)大多采用“PPT+板書”的課堂教學(xué)方式，上課過程中仍以教師的講授為主，學(xué)生的參與互動、討論較少，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性難以發(fā)揮，從而喪失學(xué)習(xí)興趣。特別是，實際教學(xué)中大部分教學(xué)班依然以大班集體授課為主，課堂學(xué)生人數(shù)眾多，教師無法兼顧每位學(xué)生，學(xué)生在課堂上缺乏存在感，嚴(yán)重影響課堂教學(xué)效果。此外，現(xiàn)有的教學(xué)方式較少強調(diào)課前預(yù)習(xí)、課后練習(xí)等，無法向?qū)W生提供有效的自學(xué)途徑。

（三）考核方式固化

目前“微機原理與應(yīng)用”課程的考核仍為“平時成績+期末考試成績”的方式，其中平時成績也大多簡單地依據(jù)課程作業(yè)和考勤情況來評定。這種傳統(tǒng)的考核方式結(jié)構(gòu)僵化，無法進行學(xué)習(xí)過程的階段性評價，忽略了學(xué)生對知識的掌握及綜合應(yīng)用能力的評價反饋，不利于提高學(xué)生解決實際工程問題的能力。

二、“微機原理與應(yīng)用”混合式教學(xué)改革與實踐

針對上述傳統(tǒng)線下課堂教學(xué)的不足，可以采用線上學(xué)習(xí)來彌補。充分發(fā)揮“線上學(xué)習(xí)”與“線下教學(xué)”的優(yōu)勢并有機結(jié)合，是混合式教學(xué)模式的關(guān)鍵[4]?；旌鲜浇虒W(xué)模式需要教師對授課內(nèi)容及課程實施過程進行再設(shè)計，既要發(fā)揮教師引導(dǎo)、啟發(fā)、監(jiān)控教學(xué)過程的主導(dǎo)作用，又要充分體現(xiàn)學(xué)生作為學(xué)習(xí)過程主體的主動性、積極性與創(chuàng)造性。基于這樣的指導(dǎo)思想，筆者利用學(xué)校建立的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺（超星學(xué)習(xí)通）對“微機原理與應(yīng)用”課程進行了混合式教學(xué)的改革實踐，具體的舉措與實施過程闡述如下。

（一）在線課程資源建設(shè)

基于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺建設(shè)在線教學(xué)資源是開展線上線下混合教學(xué)的前提與支撐條件。課程組首先依據(jù)“微機原理與應(yīng)用”課程的教學(xué)大綱和教學(xué)目標(biāo)，將龐雜的授課內(nèi)容組織為七個知識單元，分別為微型計算機的基礎(chǔ)、8086/8088微處理器結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、匯編語言程序設(shè)計、半導(dǎo)體存儲器、輸入輸出和中斷、可編程接口芯片（8253、8255、DAC0832、ADC0809）。針對每個知識單元，我們進一步梳理出教學(xué)中的重點與難點，采用碎片化方式組織，分別錄制成5～10分鐘的視頻，最終總共錄制完成了45個微視頻。其次，整理上傳教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)要求、微課視頻、配套PPT、課前測試題、章節(jié)作業(yè)、考試題庫、課后內(nèi)容拓展等學(xué)習(xí)資料，構(gòu)建豐富有趣的課程資源在線呈現(xiàn)方式，便于學(xué)生有效地開展自主學(xué)習(xí)。

（二）線上線下教學(xué)過程設(shè)計

遵循“教師主導(dǎo)，學(xué)生主體”的教學(xué)理念，“微機原理與應(yīng)用”課程線上線下混合式教學(xué)過程的實施方案如圖1所示，將學(xué)習(xí)通線上學(xué)習(xí)與傳統(tǒng)的課堂教學(xué)有機融合，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)生的自學(xué)能力和創(chuàng)新能力，促進教學(xué)效果和質(zhì)量的不斷提高[5]。

1.課前自主學(xué)習(xí)，聚焦重難和盲點。依托在線課程資源，教師每次課前在學(xué)習(xí)通發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)，包括預(yù)習(xí)知識點PPT、觀看微課視頻、課前測試等，讓學(xué)生提前了解即將講解的教學(xué)內(nèi)容，并促使學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容進行思考，明確課程的重要知識點和關(guān)鍵問題。比如，在微處理器指令系統(tǒng)知識單元，本課程組總共發(fā)布了16個任務(wù)點，包括指令格式、尋址方式及五大類指令的基本語法學(xué)習(xí)。七大知識單元總共發(fā)布了114個任務(wù)點。學(xué)生可以根據(jù)自己的時間安排進行課前線上自主學(xué)習(xí)，采用進階式學(xué)習(xí)模式，即完成并通過一個知識單元的學(xué)習(xí)任務(wù)和測驗后，方可進入下一知識單元的學(xué)習(xí)。在課前學(xué)習(xí)過程中，要求學(xué)生將遇到的問題或者疑點記錄下來，可以通過查閱資料嘗試自己理解或者在學(xué)習(xí)通留言給授課教師。教師通過學(xué)習(xí)通平臺了解學(xué)生的課前任務(wù)點完成情況，并總結(jié)學(xué)生在預(yù)習(xí)中遇到的重點、難點和盲點，據(jù)此有針對性地調(diào)整課堂教學(xué)安排。

2.課中引導(dǎo)教學(xué)，凝練知識并答疑解惑。課中授課即為線下課堂教學(xué)，主要是教師引導(dǎo)學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)，并進行答疑解惑。首先，對每一節(jié)課所學(xué)的重點內(nèi)容進行系統(tǒng)地講授，同時鞏固線上自主學(xué)習(xí)內(nèi)容，使學(xué)生所學(xué)的知識系統(tǒng)化和整體化，系統(tǒng)性地了解微機系統(tǒng)基本工作原理及軟硬件設(shè)計的基本方法。其次，針對學(xué)生在課前任務(wù)完成中反映的共性問題，進行答疑解惑，聚焦教學(xué)難點和重點，如16位CPU結(jié)構(gòu)、基本指令集、中斷技術(shù)等這些課程重點，以及匯編程序設(shè)計、可編程I/O接口芯片等這些難點，使學(xué)生加深理解所學(xué)知識。課堂教學(xué)可采用問題驅(qū)動、案例分析和分組討論的教學(xué)方式，啟發(fā)學(xué)生思考和討論，進一步加深學(xué)生對知識的理解，并培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力和創(chuàng)新意識。比如，在講授微機系統(tǒng)輸入輸出傳輸方式時，引入設(shè)計數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用案例，向?qū)W生提出如何實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)采集與傳輸?shù)膯栴}，并讓學(xué)生以分組的形式進行設(shè)想方案的討論，鼓勵學(xué)生積極參與發(fā)表不同的想法，教師再根據(jù)學(xué)生討論方案提出具有典型性的可行方案，進行總結(jié)、指導(dǎo)。此外，課堂教學(xué)在傳統(tǒng)板書、講解PPT的同時，還可基于學(xué)習(xí)通或雨課堂平臺進行簽到、選人答題、隨機測驗等加強課堂互動，提升學(xué)生的注意力，也能有效地反饋學(xué)生對課堂內(nèi)容的掌握情況，進一步改善課堂教學(xué)效果。

3.課后拓展提升，教學(xué)反思與總結(jié)。課后，教師在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺發(fā)布章節(jié)作業(yè)，并要求學(xué)生在規(guī)定時間內(nèi)完成作業(yè)解答。教師和助教及時完成在線作業(yè)批改、課后在線答疑、討論互動及學(xué)生學(xué)習(xí)情況跟蹤，督促學(xué)生完成相應(yīng)任務(wù)點的學(xué)習(xí)。教師需要根據(jù)學(xué)生作業(yè)、測驗完成效果及問題反饋進行教學(xué)總結(jié)與反思，整理補充教學(xué)內(nèi)容，改進或優(yōu)化教學(xué)方法，達(dá)到以學(xué)促教的目的。此外，教師還可以在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺上傳課程設(shè)計實驗、學(xué)術(shù)論文、科研報告等課外拓展資料，并發(fā)布一些前沿?zé)狳c問題進行討論，如多核微處理器架構(gòu)設(shè)計、新型存儲器應(yīng)用等，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，拓展學(xué)生科學(xué)視野，促進學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的鍛煉，培養(yǎng)學(xué)生綜合分析和解決復(fù)雜問題的能力。

（三）考核評價方式改革

混合式教學(xué)模式下更注重能力的培養(yǎng)和過程評價，通過過程評價，教師可以及時獲得反饋，掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，在后續(xù)的教學(xué)中及時改進和調(diào)整教學(xué)方式和教學(xué)內(nèi)容。在本課程考核方式改革中，課程最終考核成績由過程評估成績和期末考試成績組成，過程評估占40%，期末考試成績占60%。其中，過程評估成績又由線上成績和平時成績構(gòu)成，各占總分的20%;線上成績由課前線上微課視頻和PPT學(xué)習(xí)、章節(jié)自測等完成情況評定;平時成績由課堂表現(xiàn)、出勤率、單元作業(yè)完成情況評定。在混合式教學(xué)模式下，本學(xué)年學(xué)生成績較前一學(xué)年有了明顯進步（如圖2所示）。

結(jié)語

本文針對“微機原理與應(yīng)用”課程線上線下混合式教學(xué)模式進行探討，提出了該課程實施混合式教學(xué)模式的改革思路，重點分析了基于學(xué)習(xí)通平臺的在線課程資源建設(shè)、線上線下教學(xué)過程設(shè)計、考核評價方式改革等具體舉措，以期提升高校計算機基礎(chǔ)課程的教學(xué)質(zhì)量和學(xué)習(xí)效果。

參考文獻

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Research and Practice of Online and Offline Mixed Teaching Model： Taking the Course of Microcomputer Principle and Application as an Example

GE Fen， WANG Yi， CHEN Wei-yang， ZHOU Fang

（College of Electronic Information Engineering， Nanjing University of Aeronautics and Astronautics， Nanjing， Jiangsu 211106， China）

Abstract： In the post-epidemic era， online and offline mixed teaching mode has become an important direction of teaching reform in colleges and universities. By analyzing the characteristics and problems existing in the teaching of Microcomputer Principle and Application course， this paper focuses on the specific application of online and offline mixed teaching mode in the course， including the online course resource construction， the online and offline teaching process design， the reform of examination and evaluation methods， etc. The teaching mode organically integrates online learning and offline classroom teaching from three stages of before-class， during-class and after-class， and realizes the transformation from teaching-centered teaching to learning-centered teaching， so as to improve the teaching quality and the learning effect of computer basic courses in colleges and universities.

Key words： Microcomputer Principle and Application; mixed teaching; teaching model