單片機(jī)原理及應(yīng)用課程混合式教學(xué)探索

陳妮++袁成林++梁妮

摘 要 針對廣西醫(yī)科大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)單片機(jī)原理及應(yīng)用課程教學(xué)中存在學(xué)生綜合實踐能力不足的現(xiàn)狀，引入“線上+線下”的混合式教學(xué)模式，進(jìn)行課程教學(xué)改革探索。闡述新的教學(xué)模式下，單片機(jī)課程線上教學(xué)資源開發(fā)及混合式教學(xué)實施過程，分析在實施過程中需要注意的問題。

關(guān)鍵詞 混合式教學(xué)；單片機(jī)原理及應(yīng)用；微課

中圖分類號：G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2016）24-0098-03

Exploration of Blended Learning in Course of Principle and Application of Single Chip Microcomputer//CHEN Ni， YUAN ChengLin， LIANG Ni

Abstract The comprehensive practical ability of biomedical engi-neering students in our university is poor in the course of Principle and Application of Single Chip Microcomputer， in order to solve this problem， the blended learning mode of on-line and off-line is used

to explore the teaching reform. This paper expounds the development

of on-line teaching resources and the implementation process of blended learning under the new teaching mode. The problems needing attention in the process of implementation are analyzed.

Key words blended learning； principle and application of single chip microcomputer； micro class

1 課程教學(xué)現(xiàn)狀及存在問題分析

單片機(jī)原理及應(yīng)用課程是廣西醫(yī)科大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（醫(yī)療儀器方向）的一門核心專業(yè)課程。要求學(xué)生通過本門課程的學(xué)習(xí)，掌握單片機(jī)開發(fā)的基本流程及內(nèi)部資源的使用，進(jìn)一步具備單片機(jī)系統(tǒng)的綜合研發(fā)能力。

目前，該門課程較為流行的教學(xué)模式是[1-2]：采用“教、學(xué)、做一體化”的方式，以“職業(yè)活動的工作過程”為依據(jù)，通過項目、任務(wù)、產(chǎn)品、工序等方式來設(shè)計教學(xué)情境，將課程學(xué)習(xí)的主要知識點(diǎn)融入相應(yīng)的學(xué)習(xí)情境中。在這種教學(xué)模式下，學(xué)生能熟練掌握單片機(jī)內(nèi)部資源的使用。然而，一旦進(jìn)入綜合性實踐環(huán)節(jié)或?qū)嶋H項目開發(fā)環(huán)節(jié)，需要自主獨(dú)立完成時，往往覺得難度大，不知從何處著手。大部分學(xué)生在完成課程學(xué)習(xí)之后還是處于單片機(jī)入門階段，單片機(jī)的綜合運(yùn)用能力和實踐創(chuàng)新能力仍然不足。究其原因，主要有以下幾點(diǎn)。

1）在長期的以教師“教”為主的傳統(tǒng)教學(xué)模式中，形成學(xué)生學(xué)習(xí)過程的依賴心理?！敖?、學(xué)、做一體化”的方式一定程度上提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及實踐能力，但學(xué)生在實驗過程中遇到問題仍習(xí)慣于求助教師或他人，而不是主動尋找解決問題的方法。學(xué)習(xí)主動性的欠缺嚴(yán)重抑制了學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力的提升。

2）網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)資源不足，阻礙了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)過程。隨著高等教育信息化的發(fā)展，豐富的多媒體教學(xué)資源、便捷的協(xié)同交流為在線學(xué)習(xí)提供了便利。尤其是近年來慕課教育理念開始風(fēng)靡全球，它所提供的大規(guī)模、開放的課程資源，使得學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過程不受時間和空間限制。但現(xiàn)有慕課課程資源仍不完善，網(wǎng)絡(luò)上雖有很多單片機(jī)學(xué)習(xí)的相關(guān)資源，但是這些資源質(zhì)量參差不齊，教學(xué)目的性不強(qiáng)。一些資源可用于解決某些特定問題，一些具有教學(xué)性的資源不一定適合學(xué)生的基礎(chǔ)且缺乏系統(tǒng)性。而且大部分學(xué)生還缺乏對信息的篩選能力，難以在大量的網(wǎng)絡(luò)信息中選取適合于自己的學(xué)習(xí)內(nèi)容。

3）學(xué)生的學(xué)習(xí)過程受時間和空間的限制，大量的課余時間沒有得到充分有效的利用。對單片機(jī)這類實踐性強(qiáng)的課程而言，需要開展大量的實踐訓(xùn)練才能獲得開發(fā)技能、調(diào)試經(jīng)驗，進(jìn)而具備相應(yīng)的實踐創(chuàng)新能力，僅靠課堂上有限的學(xué)習(xí)時間是難以達(dá)到教學(xué)目標(biāo)的。

由此可見，依賴性的學(xué)習(xí)方式、課后教學(xué)資源的欠缺一定程度上限制了學(xué)生對課程的掌握程度。因此，需要轉(zhuǎn)變學(xué)生當(dāng)前的學(xué)習(xí)方式，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)習(xí)慣，對現(xiàn)有的教學(xué)模式進(jìn)行改革探索。

2 混合式教學(xué)的含義

教育變革要能跟上時代步伐，關(guān)鍵是加快教育模式和學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變[3]。教學(xué)模式的設(shè)計以學(xué)習(xí)理論作為理論基礎(chǔ)。自20世紀(jì)50年代以來，學(xué)習(xí)理論歷經(jīng)行為主義、認(rèn)知主義和建構(gòu)主義等不同發(fā)展階段，不同的學(xué)習(xí)理論在不同的學(xué)習(xí)階段、不同的學(xué)習(xí)環(huán)境下是一種相互補(bǔ)充的關(guān)系。混合式教學(xué)（B-Learning）作為傳統(tǒng)教學(xué)（Face to Face）與網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)（E-Learning）優(yōu)勢互補(bǔ)的一種教學(xué)模式，體現(xiàn)了三種學(xué)習(xí)理論相融合的趨勢，是目前高校教學(xué)改革的一個重要研究方向[4]。

混合式教學(xué)的含義可理解為[5]：

1）采用面對面教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)形式；

2）基于網(wǎng)絡(luò)平臺的，以音頻、視頻、文本、圖形、動畫等多媒體技術(shù)展現(xiàn)的教學(xué)資源；

3）傳統(tǒng)教學(xué)手段與信息技術(shù)結(jié)合的教學(xué)手段；

4）以教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體的教學(xué)過程；

5）過程評價、結(jié)果評價等多種方式結(jié)合的教學(xué)評價。

3 混合式教學(xué)在單片機(jī)課程中的實施

單片機(jī)課程具有實踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，實驗教學(xué)是課程教學(xué)的重要環(huán)節(jié)?；诒菊n程的特點(diǎn)，選取實踐性強(qiáng)的知識單元進(jìn)行混合式教學(xué)模式的探索。根據(jù)實驗項目的內(nèi)容來劃分知識單元，并設(shè)計相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源。新的教學(xué)模式在實施過程中將理論教學(xué)與實驗教學(xué)有機(jī)結(jié)合，打破原有的理論課與實驗課獨(dú)立授課的模式，以更好地形成“理論有效指導(dǎo)實驗，實驗加深理論理解”的教學(xué)效果?；诰W(wǎng)絡(luò)環(huán)境的混合式教學(xué)將教學(xué)過程從課內(nèi)延伸到課外，對于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)習(xí)慣，提高學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)質(zhì)量起到一定的促進(jìn)作用。

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源的設(shè)計和開發(fā) 課程教學(xué)資源是在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下開展混合式教學(xué)的基礎(chǔ)，包括內(nèi)容呈現(xiàn)和講解型的教育資源、用于教學(xué)評價的試題資源等。單片機(jī)課程的教學(xué)資源主要包括教學(xué)視頻、題庫、程序庫、開發(fā)軟件、PPT等。課程資源開發(fā)一般有引進(jìn)、自建、改造三種模式[6]，即：引進(jìn)網(wǎng)絡(luò)上優(yōu)質(zhì)的課程資源，對現(xiàn)有的課程資源按新的教學(xué)模式進(jìn)行改造或自制新的資源。

結(jié)合廣西醫(yī)科大學(xué)的實際情況，以自建和改造為教學(xué)資源的開發(fā)模式。將單片機(jī)課程中各知識單元的重點(diǎn)和難點(diǎn)錄制成教學(xué)視頻，以微課的形式呈現(xiàn)；設(shè)計每章的自測題和期末模擬試題作為題庫；把單片機(jī)課程實驗中用到的小程序模塊、本專業(yè)學(xué)生在項目開發(fā)中積累的程序模塊整合為程序庫；設(shè)計新教學(xué)模式下的單片機(jī)課程教學(xué)課件；最后，與單片機(jī)開發(fā)相關(guān)軟件（Keil C編譯軟件、51單片機(jī)下載軟件、Proteus仿真軟件）一起作為教學(xué)資源，上傳到第三方開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺上。

每節(jié)微課會有與之對應(yīng)的微實驗，如表1所示。微實驗的內(nèi)容為要求學(xué)生通過編寫小程序或觀察現(xiàn)有程序的實驗結(jié)果來理解微課中的知識點(diǎn)。單片機(jī)課程的實驗環(huán)境容易搭建，只需配備最小系統(tǒng)板，安裝開發(fā)軟件即可實現(xiàn)。而且單片機(jī)最小系統(tǒng)板價格便宜，體積小，便于攜帶，每個學(xué)生都可自行搭建實驗平臺，在課后其他場所隨時開展相應(yīng)的實驗。

混合式教學(xué)的實施過程

1）總體的實施思路。對課程進(jìn)行知識單元的整理歸類，劃分出兩大類：未涉及實驗環(huán)節(jié)的和有實驗環(huán)節(jié)的。對未涉及實驗環(huán)節(jié)的知識單元，采用傳統(tǒng)的面授方式，對于實踐性強(qiáng)的知識單元則采用“線上+線下”的教學(xué)模式，即：學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)平臺上發(fā)布的教學(xué)資源，利用課外時間線上自學(xué)；線下教學(xué)以實驗教學(xué)為主，教師在實驗課上對學(xué)生線上自學(xué)的知識點(diǎn)進(jìn)行梳理，講解重點(diǎn)和難點(diǎn)，與實驗內(nèi)容相結(jié)合，并通過實驗的開展加深對知識的理解。知識單元的設(shè)計要合理，最好能在每次課（3～4學(xué)時）完成一個知識單元的學(xué)習(xí)。最后，安排一次綜合性實驗，采用“項目引導(dǎo)+任務(wù)驅(qū)動”的方式開展教學(xué)，以強(qiáng)化學(xué)生對課程知識的綜合運(yùn)用能力。整門課程的教學(xué)安排如表2所示。

2）具體的實施過程?；旌鲜浇虒W(xué)還沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的教學(xué)方式，對于不同的課程，其教學(xué)過程也是有所不同的。在正式授課前，需要對授課的流程和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的使用做專門介紹，讓學(xué)生熟悉教學(xué)方式、清楚評價方法、明確學(xué)習(xí)要求。對實施混合式教學(xué)的教學(xué)內(nèi)容，以小組協(xié)作的方式開展，將教學(xué)過程分為三個階段。

第一階段為課前導(dǎo)學(xué)。教師在課前下發(fā)線上學(xué)習(xí)任務(wù)單，學(xué)生利用視頻和任務(wù)單導(dǎo)學(xué)，在課前完成視頻學(xué)習(xí)及微實驗的內(nèi)容，思考任務(wù)單上列出的問題。

第二階段為課中研學(xué)。教師在授課開始以研討的方式了解學(xué)生的線上學(xué)習(xí)情況，如以小組為單位回答任務(wù)單的問題，演示微實驗的結(jié)果等；然后根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，引出知識單元的重點(diǎn)、難點(diǎn)，安排本次課的實驗內(nèi)容；最后，對實驗過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行匯總，引導(dǎo)學(xué)生尋找解決問題的方法，下發(fā)下次課的學(xué)習(xí)任務(wù)單。

第三階段為課后練學(xué)。要求學(xué)生按學(xué)習(xí)任務(wù)單完成課后的練習(xí)任務(wù)，同時鼓勵學(xué)生到學(xué)習(xí)論壇中分享經(jīng)驗、回答問題、貢獻(xiàn)學(xué)習(xí)資源等。學(xué)生在課上的表現(xiàn)（如回答問題、實驗情況、紀(jì)律等）和學(xué)習(xí)論壇中的表現(xiàn)均作為線上學(xué)習(xí)成績的重要考量依據(jù)。

3）課程教學(xué)評價。課程評價體系注重學(xué)習(xí)過程的考核，學(xué)習(xí)過程包括觀看視頻、完成相應(yīng)的微實驗、回答論壇問題、線下實驗等方面。線上的學(xué)習(xí)成績包括每個知識單元的自測、線下回答教師的問題及在論壇回答問題的積分；實驗成績包括每次實驗課完成情況、實驗報告的成績及綜合實驗的成績。最后，結(jié)合期末考試的成績得到期評成績，計算公式為：

期評成績=線上學(xué)習(xí)成績*20%+實驗成績*30%+期末成績*50%

4）實施過程需注意的問題。

①新的教學(xué)模式下對教師能力提出更高的要求。教師在教學(xué)過程中不再單純充當(dāng)知識傳授的角色，重點(diǎn)是在知識點(diǎn)的梳理、對課堂的有效組織、教學(xué)活動的設(shè)計及學(xué)習(xí)方法的傳授等方面。可通過組織教師參加培訓(xùn)、授課比賽、指導(dǎo)學(xué)生參加科技競賽等方式，轉(zhuǎn)變教師的教學(xué)理念，全面提升教師的語言表達(dá)能力、專業(yè)技能、創(chuàng)新實踐能力等。

②混合式教學(xué)的有效實施，需要學(xué)生改變以往被動接受知識的狀態(tài)，形成自主學(xué)習(xí)和獨(dú)立思考的習(xí)慣，還要提高自學(xué)過程中誠信素養(yǎng)等。在開課前需對學(xué)生開展相應(yīng)的思想教育工作。結(jié)合校內(nèi)實施的班級導(dǎo)師制，將課改的教育理念作為班級導(dǎo)師授課的主題內(nèi)容，在專業(yè)引導(dǎo)課中進(jìn)行宣傳，讓學(xué)生理解并認(rèn)可新的授課方式。

③需要根據(jù)課程的具體實施情況，合理設(shè)計教學(xué)過程中成績的評定方式和在期評中所占的比例，形成新的課程評價體系。

4 結(jié)語

通過引入新的教學(xué)模式，打破了傳統(tǒng)的理論課與實驗課分開講授的教學(xué)模式，從而將理論課與實驗課有機(jī)結(jié)合，促進(jìn)理論有效指導(dǎo)實驗、實驗加深理論理解的教學(xué)效果的形成。經(jīng)過初步探索實踐，驗證了課改方式的可行性和有效性。

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