新興技術范式下課程教學方法創(chuàng)新與實踐
——以MCU應用系統(tǒng)實踐為例

秦莉，李燕，藍艇，史旭華

（寧波大學信息科學與工程學院，浙江 寧波 315211）

1 研究背景

近年來，我國高度重視教育信息化工作，強調(diào)高校需促進各類課程與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的有機融合，推動課程改革，任課教師需在教學方法上進行創(chuàng)新與實踐。因此，為提高課程教學質(zhì)量，全面提升人才培養(yǎng)質(zhì)量，在新興技術范式下實施課程教學改革成為必然。

在“互聯(lián)網(wǎng)”+“教育”迅速發(fā)展的大環(huán)境下，挖掘人工智能、互聯(lián)網(wǎng)、線上虛擬課堂等新興技術優(yōu)勢，實現(xiàn)信息技術與教育教學深度融合的智能化教學新模式勢在必行。隨著互聯(lián)網(wǎng)和新媒體技術的快速發(fā)展和高等教育信息化水平的不斷提高，以MOOC為代表的開放教育資源的興起，為當代高等教育創(chuàng)造了新的環(huán)境。這些開放的教育資源突破了傳統(tǒng)課堂教學在課時、場地等方面的局限，以規(guī)模化、在線化、免費等多種優(yōu)勢吸引著越來越多的接受者。因此，線上教學與線下傳統(tǒng)教學相結(jié)合的混合學習模式日趨繁榮，成為近年來高校課程改革的一個重要探索方向。它在保留傳統(tǒng)教學模式優(yōu)勢的前提下，借助網(wǎng)絡、人工智能、虛擬現(xiàn)實沉浸式教學等，增強了在線教育的互動性。

2 研究思路

傳統(tǒng)課堂教學模式的特點是“傳遞接受”，即教師負責教學，學生負責學習，以教師為“單主”進行知識傳輸，教學氛圍相對沉悶，教學過程中，學生的主動性和積極參與度較低。而混合式教學模式的教學理念是“以學生為主體、以教師為主導”的“雙主”模式，其包括傳統(tǒng)的課堂教學和時空自由的資助在線學習。混合教學具有資源豐富、溝通渠道多樣、教學方式多樣的特點。既能起到教師對學生學習過程的引導、啟發(fā)和監(jiān)督作用，又能促進學生的主動學習和協(xié)作學習。圖1展示了混合式教學模式的構(gòu)建思路。

圖1 高校混合式教學模式圖

《MCU應用系統(tǒng)實踐》課程既是自動化、電氣工程及自動化專業(yè)的必修課，也是電子信息類專業(yè)的課程，學生基礎比較廣泛。此外，本課程要求掌握電路、微控制器和自動控制的理論基礎，強調(diào)理論分析與工程實踐相結(jié)合。在工業(yè)測控、智能裝備、機器人開發(fā)與控制等領域有著非常廣泛的社會需求。該課程以往的教學方式是教師以實驗指導的方式指導學生開發(fā)簡單的MCU控制系統(tǒng)，并結(jié)合控制原理完成相應的軟件編程和調(diào)試，存在以下問題：（1）學生容易在實際操作中出現(xiàn)問題，導致教師演示操作的有效性低；（2）實驗設備利用率不高；（3）缺乏培養(yǎng)學生獨立設計系統(tǒng)軟硬件的能力；（4）難以適應疫情防控背景下的實踐教學。因此，有必要利用線上教學、云平臺等信息化技術手段進行實踐教學改革。

本文依托《MCU應用系統(tǒng)實踐》課程，將線上課程資源與線下課堂教學相結(jié)合，對線上線下信息融合的混合教學模式進行研究與實踐。通過線上、線下課堂教學和互動討論，提升實踐類課程下學生的主動參與性，加深學生對MCU課程基礎知識點的理解，進一步掌握使用自動控制等理論知識解決實際工程問題的方法。旨在培養(yǎng)自學能力和工程實踐能力強、富有創(chuàng)造性思維，具有獨立解決實際問題能力的應用型學生，提高用人單位對本科畢業(yè)生的滿意度，形成“高校發(fā)展—人才培養(yǎng)—企業(yè)好評”的良性循環(huán)。

3 課程改革設計

本文以課程的總體教學目標為出發(fā)點，從教學方法和教學評價兩方面研究探索實踐課程混合式教學設計的創(chuàng)新實踐過程。

3.1 《MCU應用系統(tǒng)實踐》課程總體教學目標

實踐類課程教學與理論教學不同，主要表現(xiàn)為：（1）實踐課程不僅考查學生對知識體系的掌握情況，更考查學生的技能水平和素質(zhì)，包括觀察能力、動手能力、獨立解決問題的能力、探索精神、創(chuàng)新能力、合作能力、團隊精神、人格品質(zhì)等。（2）實踐課程搭建了理論問題和實際工程問題之間的橋梁，是學生將知識轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的重要紐帶。

針對實踐教學的這兩個特點，本項目基于布魯姆的教學理論，研究MCU應用系統(tǒng)的實踐課程如何以梯度式設計的方式塑造價值和傳授知識的（如圖2）。

圖2 MCU應用系統(tǒng)實踐課程總體教學目標

3.2 混合式教學方法的實施過程的研究

開課前，要客觀分析寧波大學信息化教學環(huán)境的支持情況，做好學生和教學內(nèi)容分析，為實施混合教學模式做出統(tǒng)籌規(guī)劃。具體實現(xiàn)方法如圖3所示。

圖3 混合式教學模式實施圖

3.2.1 課前準備

（1）前端分析。教師首先要做好前端分析。前端分析包括對學習情況、教學目標和教學內(nèi)容的分析。學情分析要求授課前要明確授課對象是誰？學生現(xiàn)有的知識儲備有哪些？這些是教師在課前需要進行的研究工作，是設定教學目標的基礎。其次，需要對教學的內(nèi)容進行分割重構(gòu)，明確刪減和增加的內(nèi)容，對適合在線自學和課堂面授的內(nèi)容進行分類，對線上線下教學進行高效鏈接。

（2）在線課程建設。教師基于前端分析構(gòu)建在線課程。主要內(nèi)容如下：①整合線上資源。根據(jù)教學目標和教學內(nèi)容，制作教案、電子課件或教學視頻，并將其上傳至教學平臺；收集、整理、上傳學習資料（視頻、圖片、文字），合理配置這些教學資源；②設計線上教學平臺的教學活動。如，設計線上作業(yè)和考試，線上活動（簽到、投票、搶答、專題討論、組內(nèi)評價、隨堂練習、組間評價、分組任務等），這些活動可作為考勤、測驗等的基礎數(shù)據(jù)；③設計在線學習任務和學習指南；④導入學生名單，進行在線隨機分組。

3.2.2 在線學習

教師在線上教學平臺上下達在線學習任務，學生在規(guī)定時間內(nèi)，完成線上學習任務和課程的自主學習，參與在線調(diào)查和談論活動。學生在完成線上學習任務的同時，可以篩選并記錄自己不懂的問題或有疑惑的地方，在線下課堂探討疑惑的問題。

在線學習具有學習資源豐富、自主學習、個性化資源推送等顯著優(yōu)勢。最重要的是學生可以實現(xiàn)隨時隨地的學習，還可以通過回放視頻資料、文本資料等方式反復地進行鞏固學習。同時，教師也可以登錄線上系統(tǒng)查看學生的學習進度，及時掌握每個學生的在線學習效果。

3.2.3 課堂學習

線下課堂相對線上教學最大的優(yōu)勢在于師生可以面對面進行情感交流。這也是線下教學課堂不可替代的重要原因。課堂教學還可以提升學生的社會實踐能力和合作解決問題的能力。

在課堂教學方面，教師可以根據(jù)在線教學平臺上學生學習的結(jié)果記錄以及知識點的難易程度，靈活巧妙地設計教學活動并對教學步驟和教學方法作出相應調(diào)整。在課堂上與學生開展積極互動，實現(xiàn)彼此的深入了解，充分發(fā)揮線下組織者的角色。

3.3 教學評價

教學評價體系設計是否合理、區(qū)分度是否明顯是教學評價的重點，可以有效避免“拉平效應”。教學評價采用多層次、多元化的考核評價方式，主要由學生自我評價、組內(nèi)評價和教師評價三部分組成。

學生自評是教師組織不同層次的學生對學習情況進行剖析；組內(nèi)同伴互評是將各組進行的同伴合作學習的成果展示后進行投票；教師評價是教師通過提問、查看作業(yè)以及測試等，了解學生的達標情況。

具體到某位同學的成績（按100分計），根據(jù)課堂學習和在線學習的綜合表現(xiàn)進行評價，體現(xiàn)了評價的量化性、形成性和過程性特點（見圖4）。

圖4 學業(yè)評價的可量化性示意圖

4 結(jié)語

綜上所述，新興技術范式下的《MCU應用系統(tǒng)實踐》課程，能夠更好地培養(yǎng)學生主動學習的能力、工程實踐能力和解決問題的能力。采用線上和線下教育相結(jié)合的混合式教學方法對推動信息化教學和提高教學能力具有重要意義。