后MOOC時(shí)代基于SPOC和翻轉(zhuǎn)課堂的嵌入式課程教學(xué)

丁博+林克正+齊宏卓+張維波

摘 要：針對(duì)嵌入式課程的教學(xué)方法，指出現(xiàn)有教學(xué)方法存在的不足，提出一種基于SPOC和翻轉(zhuǎn)課堂相結(jié)合的嵌入式課程教學(xué)方法，具體闡述基于SPOC和翻轉(zhuǎn)課堂的嵌入式課程教學(xué)方法的四個(gè)階段：前端分析、課程設(shè)計(jì)、課堂教學(xué)和評(píng)價(jià)。

關(guān)鍵詞：MOOC；SPOC；翻轉(zhuǎn)課堂；嵌入式課程

文章編號(hào)：1672-5913（2017）07-0077-03

中圖分類號(hào)：G642

0 引 言

大規(guī)模在線開(kāi)放課程（massive open online course， MOOC）是基于課程與教學(xué)以及網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)智能技術(shù)發(fā)展起來(lái)的新興在線課程形式。MOOC是一種全新的、更公平的教育模式，它借助互聯(lián)網(wǎng)，通過(guò)MOOC平臺(tái)的課程講座視頻、嵌入式課程進(jìn)行測(cè)試與評(píng)估以及師生在線互動(dòng)，教與學(xué)隨時(shí)隨地都可以發(fā)生[1]。然而，MOOC在迅速發(fā)展的同時(shí)，由于其自身存在的一些不可避免的問(wèn)題，使得MOOC飽受爭(zhēng)議。沒(méi)有規(guī)模限制、沒(méi)有先修條件、MOOC注冊(cè)率高而完成率低以及師生不能深入交流等問(wèn)題日漸凸顯，且難以得到有效解決[2]。因此，MOOC被不斷改進(jìn)，許多新的教學(xué)模式應(yīng)用到MOOC中，彌補(bǔ)之前MOOC的不足，超越了原有的MOOC模式，MOOC已經(jīng)進(jìn)入后MOOC時(shí)代。

在后 MOOC時(shí)代涌現(xiàn)的一些新樣式中，SPOC最為典型。SPOC（small private online courses，小規(guī)模限制性在線課程）表示小型的、私有的、在線課程，它是針對(duì)MOOC來(lái)說(shuō)的，這一概念最早是由美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校的阿曼多·福克斯教授提出的[3]。與 MOOC相比，SPOC吸收和傳承 MOOC的先進(jìn)思想，將 MOOC的潛能更好地發(fā)揮出來(lái)，變革傳統(tǒng)的教學(xué)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)行課堂的有效翻轉(zhuǎn)，最終提高教學(xué)質(zhì)量。SPOC把學(xué)習(xí)的人數(shù)進(jìn)行了限制，通常限定在幾十人到幾百人之間，不同于MOOC同一課程擁有注冊(cè)人數(shù)幾十萬(wàn)甚至幾百萬(wàn)，另外，SPOC在MOOC的基礎(chǔ)上增加了教師和學(xué)生面對(duì)面的交流。相比之下， SPOC的學(xué)習(xí)活動(dòng)更加靈活高效，能滿足學(xué)習(xí)者個(gè)性化學(xué)習(xí)的需求[4]。

嵌入式課程是信息技術(shù)行業(yè)的核心課程，在國(guó)外信息類人才培養(yǎng)中尤其得到重視。目前，嵌入式軟件市場(chǎng)的規(guī)模劇增，已形成一個(gè)充滿商機(jī)的巨大產(chǎn)業(yè)，并且成為整個(gè)軟件業(yè)的發(fā)展支柱[5]。在家電、手機(jī)、各種數(shù)碼產(chǎn)品等都向智能化方向發(fā)展的今天，嵌入式技術(shù)越來(lái)越成為當(dāng)前最熱門(mén)、最具發(fā)展前景的IT應(yīng)用領(lǐng)域，吸引越來(lái)越多的工程師投入到這一行業(yè)[6]。本文研究嵌入式課程教學(xué)模式，通過(guò)SPOC充分利用MOOC平臺(tái)上的教學(xué)視頻資源，并與翻轉(zhuǎn)課堂有機(jī)結(jié)合應(yīng)用到課堂教學(xué)中。SPOC與翻轉(zhuǎn)課堂相結(jié)合的方式可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性、增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力，使學(xué)生能夠獨(dú)立地進(jìn)行項(xiàng)目開(kāi)發(fā)和編程。

1 傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的問(wèn)題

嵌入式課程是計(jì)算機(jī)課程的重要組成部分，嵌入式課程包含Linux系統(tǒng)應(yīng)用、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)和嵌入式系統(tǒng)案例分析等實(shí)踐性較強(qiáng)的多門(mén)課程，這些課程采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式存在以下問(wèn)題：

（1）在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，老師的授課時(shí)間有限，只能單方面把課程的內(nèi)容傳授給學(xué)生，沒(méi)有與學(xué)生交流的機(jī)會(huì)。

（2）部分學(xué)生存在惰性，老師講多少就聽(tīng)多少，并不實(shí)際動(dòng)手練習(xí)，導(dǎo)致僅理解理論內(nèi)容，卻不會(huì)實(shí)際應(yīng)用。

（3）大部分學(xué)生在實(shí)踐活動(dòng)中虎頭蛇尾，一遇到困難就輕易放棄，沒(méi)有解決難題的決心，從而也無(wú)法真正的掌握和理解所學(xué)知識(shí)。

（4）傳統(tǒng)的教學(xué)模式只重視成績(jī)和分?jǐn)?shù)，泯滅了學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的欲望，導(dǎo)致學(xué)生缺乏創(chuàng)新能力。

SPOC和翻轉(zhuǎn)課堂相結(jié)合的教學(xué)模式提供一個(gè)新的思路：如果學(xué)生能夠在課前完成相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)，就會(huì)減少教師課堂講授時(shí)間，從而留給學(xué)生更多的時(shí)間進(jìn)行實(shí)踐、參與交流討論和獲得教師的指導(dǎo)，解決學(xué)生只停留在對(duì)理論內(nèi)容的理解、動(dòng)手機(jī)會(huì)少、不會(huì)將所學(xué)內(nèi)容應(yīng)用到實(shí)際的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中去的問(wèn)題。

2 基于SPOC和翻轉(zhuǎn)課堂的嵌入式課程教學(xué)方法

基于SPOC和翻轉(zhuǎn)課堂的嵌入式課程教學(xué)方法可以分為四個(gè)階段：前端分析、課程設(shè)計(jì)、課堂教學(xué)和評(píng)價(jià)，具體模式如圖1所示。

2.1 前端分析

任何課程開(kāi)始前都必須進(jìn)行前端分析，這樣設(shè)計(jì)出的教學(xué)資源才具有針對(duì)性、個(gè)性化，因此，前端分析對(duì)一門(mén)課程設(shè)計(jì)的成功與否起到非常關(guān)鍵的作用。本文中，前端分析涉及3個(gè)要素，分別為學(xué)習(xí)對(duì)象、教學(xué)內(nèi)容和學(xué)習(xí)環(huán)境。

學(xué)習(xí)對(duì)象主要包括學(xué)生年級(jí)、學(xué)生已經(jīng)學(xué)過(guò)的相關(guān)課程以及對(duì)學(xué)過(guò)課程的掌握情況。嵌入式課程分為硬件課程和軟件課程，因此課程的設(shè)置應(yīng)該分為3個(gè)階段：第1階段為嵌入式硬件開(kāi)發(fā)，作為嵌入式軟件開(kāi)發(fā)的平臺(tái)基礎(chǔ)；第2階段為嵌入式軟件開(kāi)發(fā)；第3階段為嵌入式綜合開(kāi)發(fā)實(shí)踐。單片機(jī)原理等基礎(chǔ)理論課程是學(xué)好嵌入式硬件開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)，嵌入式軟件課程包括嵌入式操作系統(tǒng)和Linux系統(tǒng)應(yīng)用等課程，只有將以上課程學(xué)好才能進(jìn)行嵌入式綜合開(kāi)發(fā)實(shí)踐。

教學(xué)內(nèi)容研究應(yīng)該從理論和實(shí)際開(kāi)發(fā)能力兩方面入手。理論方面，對(duì)于C語(yǔ)言、數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、單片機(jī)原理、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等前導(dǎo)課程，教師要在保證理論授課學(xué)時(shí)的前提下，適當(dāng)增加或強(qiáng)調(diào)嵌入式開(kāi)發(fā)中必需的知識(shí)基礎(chǔ)，以保證后續(xù)嵌入式開(kāi)發(fā)課程的順利進(jìn)行。在實(shí)際開(kāi)發(fā)能力方面，教師要強(qiáng)化和規(guī)范嵌入式硬件課程、嵌入式軟件課程、嵌入式綜合開(kāi)發(fā)實(shí)踐課程中的實(shí)踐環(huán)節(jié)，為學(xué)生配備齊全的軟、硬件開(kāi)發(fā)環(huán)境，讓學(xué)生通過(guò)動(dòng)手實(shí)踐掌握所學(xué)的內(nèi)容。

學(xué)習(xí)環(huán)境主要包括傳統(tǒng)的課堂教學(xué)環(huán)境和基于MOOC的在線學(xué)習(xí)環(huán)境，將課堂教學(xué)和在線學(xué)習(xí)結(jié)合起來(lái)，提高教學(xué)質(zhì)量。

2.2 課程設(shè)計(jì)

課程設(shè)計(jì)主要包括教學(xué)視頻、教學(xué)大綱、拓展資源、測(cè)試作業(yè)幾個(gè)部分。根據(jù)教學(xué)需要，教師可以充分利用MOOC平臺(tái)上優(yōu)質(zhì)豐富的教學(xué)資源，對(duì)其進(jìn)行編輯和整合，設(shè)計(jì)成富有邏輯結(jié)構(gòu)的視頻資源上傳到網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)。教師還可以將電影錄像、電子書(shū)、其他資料等作為拓展資源提供給學(xué)生。測(cè)試作業(yè)包含測(cè)試題和大作業(yè)，測(cè)試題至關(guān)重要，學(xué)生可以帶著問(wèn)題去觀看教學(xué)視頻，也可以看完教學(xué)視頻后做測(cè)試題，這樣有助于學(xué)生對(duì)重點(diǎn)、難點(diǎn)的理解與掌握，進(jìn)而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)質(zhì)量；大作業(yè)用來(lái)綜合性的測(cè)試學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，需要由一組學(xué)生來(lái)共同完成，大家一起討論，相互激發(fā)靈感，這種方式可以提高學(xué)生們的創(chuàng)新意識(shí)和團(tuán)隊(duì)意識(shí)。

2.3 課堂教學(xué)

課堂教學(xué)階段在整個(gè)教學(xué)模式中的地位十分重要。在課程開(kāi)始前，根據(jù)學(xué)生原有的知識(shí)基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)個(gè)性和風(fēng)格等信息將學(xué)生進(jìn)行異質(zhì)分組，并選出每個(gè)學(xué)習(xí)小組的組長(zhǎng)。

課堂教學(xué)的實(shí)施過(guò)程借鑒翻轉(zhuǎn)課堂模式，翻轉(zhuǎn)課堂是推動(dòng)師生互動(dòng)、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的有力手段，真正體現(xiàn)“以學(xué)生為中心”的教育理念。本文將翻轉(zhuǎn)課堂分為兩種形式：一種側(cè)重于分析本次課的重點(diǎn)和難點(diǎn)；另一種側(cè)重于對(duì)實(shí)際項(xiàng)目進(jìn)行分析和講解。

第一種形式要求學(xué)生在課前通過(guò)MOOC平臺(tái)上提供的教學(xué)視頻，學(xué)習(xí)嵌入式課程的基礎(chǔ)知識(shí)，然后，通過(guò)完成測(cè)試題驗(yàn)證對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況。在課堂教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生針對(duì)教師在課前提出的問(wèn)題進(jìn)行討論，并采用輪流的方式對(duì)本次課的重點(diǎn)和難點(diǎn)進(jìn)行講解。在該門(mén)課程的課堂教學(xué)中，每名學(xué)生至少有一次機(jī)會(huì)講解知識(shí)點(diǎn)。最后，教師對(duì)課程內(nèi)容的重點(diǎn)、難點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明，并對(duì)知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)化的總結(jié)和梳理。

第二種形式通過(guò)大作業(yè)的方式，以小組為單位，共同完成一個(gè)項(xiàng)目。大作業(yè)是對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)本門(mén)課程的綜合性考察，嵌入式軟件開(kāi)發(fā)的作業(yè)可以是多進(jìn)程程序編寫(xiě)、管道通信、Linux環(huán)境下“生產(chǎn)者與消費(fèi)者”的實(shí)現(xiàn)等。嵌入式實(shí)踐開(kāi)發(fā)的作業(yè)可以是智能家居、智能停車場(chǎng)等。在課堂教學(xué)過(guò)程中，小組組內(nèi)成員之間、各小組成員之間針對(duì)大作業(yè)的內(nèi)容相互討論，并每組選出一個(gè)代表對(duì)自己組的作業(yè)完成情況進(jìn)行匯報(bào)展示，學(xué)生之間共同鑒賞、互相評(píng)價(jià)。教師可以在每名學(xué)生展示作品或?qū)W習(xí)成果后進(jìn)行逐一評(píng)價(jià)，也可在所有學(xué)生成果展示完畢后做最后的總結(jié)，教師最終對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行總結(jié)和評(píng)價(jià)。

課后主要是學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)進(jìn)行復(fù)習(xí)和鞏固，檢驗(yàn)自己掌握知識(shí)的情況，分享課中學(xué)習(xí)的感悟與收獲。教師則針對(duì)大家課上提出的問(wèn)題進(jìn)行反思和總結(jié)，對(duì)課程知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)化的梳理和總結(jié)，并根據(jù)學(xué)生課上的表現(xiàn)、反應(yīng)以及學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的意見(jiàn)對(duì)課前、課中階段進(jìn)行及時(shí)調(diào)整。

2.4 評(píng) 價(jià)

評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)既要體現(xiàn)評(píng)價(jià)主體的多元化又要注重評(píng)價(jià)樣式的多樣化，關(guān)注學(xué)生的效果，采用形成性評(píng)價(jià)和總結(jié)性評(píng)價(jià)兩種評(píng)價(jià)相結(jié)合的方式。

形成性評(píng)價(jià)包括多個(gè)因素：登錄網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的次數(shù)、下載教學(xué)視頻的次數(shù)、課堂出勤情況、課堂討論的積極程度以及小組成員間互評(píng)等多個(gè)方面。小組成員間互評(píng)主要從學(xué)生與對(duì)小組其他成員討論問(wèn)題的情況、參與小組活動(dòng)情況以及對(duì)小組的貢獻(xiàn)等方面出發(fā)，對(duì)自己和小組成員作出評(píng)價(jià)。這種評(píng)價(jià)方式有利于學(xué)生更好地參與到小組學(xué)習(xí)活動(dòng)中，能夠提高組內(nèi)成員間合作學(xué)習(xí)的積極性，同時(shí)，教師對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)也同等重要，教師應(yīng)該根據(jù)以上因素對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)，給出學(xué)生的平時(shí)成績(jī)。

總結(jié)性評(píng)價(jià)則主要包括學(xué)生的平時(shí)測(cè)驗(yàn)、作業(yè)完成質(zhì)量和期末考試成績(jī)。最后，教師根據(jù)形成性評(píng)價(jià)和總結(jié)性評(píng)價(jià)的一定比例給學(xué)生最終量化分?jǐn)?shù)。

3 結(jié) 語(yǔ)

嵌入式產(chǎn)品已擴(kuò)展到生活中的各個(gè)角落，嵌入式開(kāi)發(fā)行業(yè)對(duì)從事嵌入式開(kāi)發(fā)的技術(shù)人才有很高的要求?；赟POC和翻轉(zhuǎn)課堂的嵌入式課程教學(xué)模式，克服了MOOC與傳統(tǒng)教育的弊端，促進(jìn)MOOC資源在高校教學(xué)中的不斷應(yīng)用。這種教學(xué)方法能夠在很大程度上提升了學(xué)生進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的能力，進(jìn)一步滿足嵌入式開(kāi)發(fā)行業(yè)的人才需求。

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（編輯：史志偉）