線上+線下協同創新微機原理及應用教學模式探索*

胡志強 郭華鋒 梁良 趙蕊 陳躍

徐州工程學院機電工程學院 江蘇徐州 221018

0 引言

“互聯網+”時代，在線教育迅速發展壯大，課程體系不斷完善，課堂模式日趨人性化，將在線教育資源有效地和傳統教育融合已經成為時代發展的需要，線上線下混合學習已成為一種新的教與學方式。混合式教學的發展經歷了三個階段[1]，第一階段是技術應用階段，糅合傳統的面對面教學和在線學習各自獨立的教學模式，重點強調技術在教與學中的核心作用；第二階段是技術整合階段，把混合教學與“純面授”和“純在線”教學區別開，重點關注學習環境給交互帶來的變化以及相應的教學設計，實現學生與學生、學生與教師、學生與資源的現場交互與在線交互的結合；第三階段是“互聯網+”階段，移動技術的應用被正式納入混合式教學，強調不僅是面對面教學與在線教學的混合，更是“以學生為中心”的學習環境下教學與輔導方式的混合。

目前，各高校“線上+線下”教學模式的發展不盡相同，但是大部分高校處于第三階段的混合式教學。究其原因，主要是2012年以來，MOOC熱潮引起了國內高等教育界的極大關注。

2014年，網易和“愛課程”聯手打造國內最具影響力的在線開放課程學習平臺“中國大學MOOC”。部分高校在沒有考察本校實際情況的前提下盲目跟風，開展基于“中國大學MOOC”的混合式教學，實際教育教學效果不佳[2-5]。中國大學MOOC在為國內高等教育帶來生機的同時，帶來一些弊端[6]，教師層面，教師的備課時間加倍，推行過程中會遭遇各種困難；學生層面，學生平均52.8%的額外時間被占用。這就導致混合式教學的熵值一直在增加，在互聯網+時代，課堂確實可以發生一定的變化，但是不能忽略人類固有的學習習慣。

因此，如何揚長避短，改造和優化傳統課堂；如何設計“線上+線下”混合教學模式，提高單位時間學習質量才是混合教學的真命題。基于此，研究“線上+線下”協同創新的教育模式在這個“互聯網+大數據”的時代具有重要的意義。

1 核心概念及其界定

1.1 線上教學

線上教學是指在“互聯網+大數據”環境下，以在線開放課程、微視頻等網絡資源進行授課的教學模式。在線開放課程[7]（Massive Open Online Course,MOOC），中文譯名“慕課”。2008年，加拿大愛德華王子島大學的Dave Cormier和Bryan Alexander提出了“MOOC”這一術語[8]。隨后國內外許多高校紛紛發布“MOOC”課程，國內典型的MOOC平臺有：中國大學MOOC、愛課程、學堂在線、智慧樹等[9]。微視頻是以微課（Micro Lecture）為主要授課形式，由美國新墨西哥州San Juan College的David Penrose[10]于2008年秋首創，其核心組成內容是課堂教學視頻、課例片段，它以一定的組織關系把與每個教學主題相關的教學設計、教學素材、練習測試和學生反饋等教學資源整合，并以一個個主題式的小單元呈現。互聯網+大數據時代，利用線上資源進行教學模式改革，不斷反思和重構教學模式是時代發展的必然選擇。

1.2 線下教學

線下教學是指傳統的教學模式，基于一定的教學目標，采用教師與學生面對面，以教材為主線進行授課的教學模式。

1.3 微機原理及應用

微機原理及應用是機械電子工程專業的一門專業核心課程，具有較強的實踐性，是實現機電一體化的核心技術基礎，在工程技術領域應用廣泛。本課程包括計算機基礎知識、單片機的硬件系統和軟件系統三部分內容，以培養學生綜合運用微型計算機知識和技術解決工程和日常生產生活中的檢測與控制問題為目標，通過理論講授與實驗教學相結合，使學生理解微型計算機的基本組成、功能結構和工作原理，掌握單片機的指令系統、編程語言、接口技術和實際應用技能，及時了解國內外有關微型計算機的發展水平及發展趨勢，培養學生邏輯思維能力和解決工程實際問題的能力，并為后續涉及檢測、控制和自動化技術問題的課程學習打下良好基礎。

2 創新教學模式的設計

2.1 教學理念

從教學理念的操作層面出發，針對《微機原理及應用》傳統教學過程中存在的問題：統一的教學進度安排忽略了學生學習能力差異；教材中人為劃分章節割裂了事物聯系，不利于知識應用。同時面對慕課、微課、在線課程等眾多互聯網教育模式，不應不加批判和未經協調就接受過多革新，從而造成教學行為碎片化、教學理念不連貫、管理工作負擔過重，而應開創全新互聯網教學理念。

2.1.1 基于互聯網的“精熟教學法”，可以擺脫固定進度限制，自主學習

打破一般互聯網教學視頻在內容的編排、時間的進度以及教師講課的方式上仍承襲傳統課堂的教學模式，梳理《微機原理及應用》課程的知識點，制作每個視頻只有短短幾分鐘，只講一個知識點，并且要借助生活實例，講解得生動有趣，非常好懂，只要點開一段教學視頻，都像開啟了一段屬于自己的探索旅程。

2.1.2 知識地圖教學法，凸顯知識之間的聯系，牢固掌握，靈活運用

教學不僅要呈現不同知識點，還要按照課程中各知識點之間循序漸進的關系重新梳理和組合，并編寫適用的教材。教學過程應更加看重人的尊嚴和學習主動性的激勵，對于學習努力、效果佳的學生，幫助學生參加“藍橋杯”全國軟件和信息技術人才大賽和“全國大學生電子設計大賽”等比賽，通過學生獲獎激勵學生，以點帶面促進學生學習的積極性和興趣。

2.2 課程目標

課程目標制定如圖1所示，首要任務是搞清楚兩個問題：第一什么才是有效教學？第二如何制定目標？以學生真正學懂為目標的教學，才是有效教學；科學地制定課程目標就決定了學生能學到什么，微機原理及應用課程目標應滿足四個條件：第一有場景、第二有距離、第三有抓手、第四有階梯。

圖1 課程目標制定

所謂“有場景”是指目標達成以后，要有地方驗證，學會一樣東西，至少能在一個地方用，有場景的目標才是好目標，沒有場景的目標將只是良好的愿望；所謂“有距離”是指課程的總體目標和每個環節的小目標要與學生現狀有一點距離，目標和現狀太近，就難見成效，太遠又會喪失學生奮斗的動力，應該是學生跳一跳能夠得著的距離；所謂“有抓手”就是要有實施的抓手，具體可入手的地方，執行對象是什么，例如微機原理及應用課程的抓手，可以是“微視頻+虛擬仿真系統”的執行時間、數量和完成度；所謂“有階梯”是指課程各目標的實現要有遞進，第一層階梯是什么，第二層階梯什么樣，要有不同但有遞進。

2.3 教學設計

針對微機原理及應用課程特點制定“任務式”學習體系，教學設計如圖2所示，包括理論教學設計和實踐教學設計。理論教學由“線上”碎片化移動學習和“線下”課堂重難點教學組成，線上教學要充分利用學生碎片化的時間，根據學校的學科發展和學生培養定位，有針對性地制作適合本校學生的知識短視頻，從而真正實現碎片化移動學習；線下教學是針對學生在線上學習過程中的共性問題和知識的重難點進行講解。實踐教學以虛擬實訓、實驗室實訓和項目實訓為抓手，真正實現案例模擬-任務驅動-實踐創新全鏈條訓練；虛擬實訓是通過教師開發的基于KEIL+Protus軟件搭建虛擬仿真平臺實現，主要鍛煉學生C語言和匯編語言程序編程能力；實驗室實訓是在單片機實驗室的實訓臺上進行，鍛煉學生軟件編程能力和硬件電路設計能力，以及軟、硬件結合設計具體測控系統的能力；項目實訓是將電子技術、電子線路設計和微機原理及應用等課程有機結合起來，從而實現項目創新能力的培養。

圖2 教學設計

2.4 教學組織與實施

教學的組織與實施如圖3所示，它是教學設計實現的保障，教學組織與實施突出學生中心地位，理論與實踐相結合、線上線下相結合。依托建好的在線課程知識點視頻、修訂的教材、搭建的虛擬仿真系統和實驗平臺等資源，建立“課前預習討論-課堂問題導入-課堂重難點講解-課堂知識加深-課堂知識延伸-課堂實際案例分析-課堂總結提升-虛擬仿真實訓-實驗室實訓-項目實訓”的過程體系。合理設計教學活動環節，積極開展混合式教學，提高教學效率。

圖3 教學組織與實施

2.5 課程管理與評價

管理與評價是課程教學模式有效實施的保障，微機原理與應用采用全過程多維度的綜合評價體系。評價體系如圖4所示，包括三部分：課堂評價體系、期末評價體系和項目評價體系。課堂評價體系由課前學習評價、課中學習評價和課后學習評價三個子體系構成，其中課前學習評價體系以超星平臺短視頻為抓手，通過學生對課程視頻的執行時間、執行數量和完成質量進行量化評價；課中學習評價體系以課堂表現為抓手，一方面通過理論課堂中學生的出勤率、隨堂測試成績以及翻轉課堂中學生的表現進行量化評價，另一方面通過實驗課堂中學生實驗過程、實驗結果和答辯成績進行量化評價；課后學習評價體系以開發的虛擬仿真平臺為抓手，通過學生在平臺上的執行時間、執行數量和完成質量的情況進行量化評價。期末評價體系包括作業和實驗報告的完成質量以及期末試卷成績進行量化評價。項目評價體系以課程實訓為抓手，通過硬件電路設計、焊接，軟件程序的編寫和實訓報告及答辯成績進行量化評價。

課程管理與評價要科學且可測量，才能保證學生成績的客觀公正，才能促進學生學習的積極性和管理的有效性，實現教學理念和課程目標的達成。

圖4 課程管理與評價

3 結束語

教育是國家的立國之本，而教學模式是現代教育實施的根基。面對“互聯網+”教學模式對傳統教學模式的沖擊，應批判地繼承、革新，應根據各個學校的層次和定位構建創新適合的線上+線下教學模式。以學生為中心，創新實踐需求，以工程教育專業認證標準為指導，構建以在線網絡課程為核心的新教育時代大學課堂教學范式，實現互聯網+和大數據技術與教育教學深度融合，促進我國教育事業的發展。