微課促進(jìn)翻轉(zhuǎn)課堂的課程教學(xué)改革實踐研究*

李雪峰，劉海濤

（1.南通開放大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，江蘇 南通 226006；2.南通開放大學(xué) 開放學(xué)院，江蘇 南通 226006）

一、引言

當(dāng)前，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、通信技術(shù)發(fā)展迅速，社交媒體中的QQ、微信、各大論壇等深刻影響著大學(xué)生的學(xué)習(xí)和生活[1]，微課[2]具有占用流量少、移動學(xué)習(xí)畫面流暢、形式不受時間和地域的限制、信息傳播速度快、覆蓋范圍廣等特點(diǎn)，被越來越多的學(xué)生用于學(xué)習(xí)。本文結(jié)合教學(xué)實踐，以《單片機(jī)原理與應(yīng)用》課程為例，論述了微課促進(jìn)翻轉(zhuǎn)課堂的應(yīng)用。

傳統(tǒng)的教學(xué)模式存在若干弊端，如課堂教學(xué)內(nèi)容理論性太強(qiáng)，無法吸引學(xué)生的興趣，課堂效率較低，這就迫切希望教師善于利用身邊的教育資源去激發(fā)、喚醒、培養(yǎng)學(xué)生的興趣，使學(xué)生在各類資源的學(xué)習(xí)中獲取知識、掌握技能、構(gòu)建知識體系。而傳統(tǒng)的依靠教師單方面的被動式教學(xué)顯得越來越不足。學(xué)生學(xué)習(xí)水平參差不齊，傳統(tǒng)教學(xué)要做到統(tǒng)籌兼顧，對教師提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)?；谖⒄n的課程教學(xué)模式，將傳統(tǒng)教學(xué)與翻轉(zhuǎn)課堂的特點(diǎn)相結(jié)合，課堂上以學(xué)生討論互動為主，教師全程起主導(dǎo)和解惑作用。因為微課使得課前、課后的時間和空間得以延展。教與學(xué)的互動性從有形空間拓展到無形空間。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”的到來，現(xiàn)代信息技術(shù)將更多地滲入到傳統(tǒng)教學(xué)中，使課堂教學(xué)更加具有時代氣息。

二、微課用于對單片機(jī)知識進(jìn)行綜合、歸納，形成知識網(wǎng)絡(luò)

微課用于對單片機(jī)知識進(jìn)行綜合、歸納，形成知識網(wǎng)絡(luò)。例如：在講授單片機(jī)定時計數(shù)器時，有個概念叫溢出，借助Flash繪制一個圓的水桶，單片機(jī)每隔一個機(jī)器周期（針對定時模式）或采集到一個外部脈沖（針對計數(shù)模式），就往水桶里滴等量的水，當(dāng)水桶里的水溢出時，就模擬了單片機(jī)定時計數(shù)溢出了。用水桶的大小代表了定時計數(shù)器的四個量程，水桶中原先的水就代表了定時計數(shù)器的初值，這樣的描述比傳統(tǒng)的文字描述更能增強(qiáng)學(xué)生的直觀感知力，見圖1。

圖1 定時初值及容量示意圖

數(shù)碼管的動態(tài)掃描是人機(jī)交互的一項重要技術(shù)，具體內(nèi)容是用一個8位IO 口控制所有數(shù)碼管的段，即 a、b、c、d、e、f、g、dp 都連接在一起，每個數(shù)碼管的公共端分別用不同的IO進(jìn)行控制。顯示數(shù)字或字母時，先利用IO口送出所有的8個段碼，接著按控制要求選通某一數(shù)碼管的位碼（公共端），則被選通的數(shù)碼管就顯示相應(yīng)的字符。若要更換其他字符，更改相應(yīng)的段碼，若要更改不同的數(shù)碼管，只需選通對應(yīng)的數(shù)碼管即可。

學(xué)生在學(xué)習(xí)這個概念時，經(jīng)常出現(xiàn)數(shù)碼管上顯示了同一個字符或各個字符之間閃爍顯示，究其原因是沒有掌握動態(tài)掃描的邏輯關(guān)系，通過動畫、配合講說將單片機(jī)每條指令的執(zhí)行演示出來，比如單片機(jī)通過端口向數(shù)碼管上送0，（對于共陰極數(shù)碼管，0的段碼為00111111B），在演示時8根IO口線上只有6根有電平信號（以紅色的水流表示），若當(dāng)前數(shù)碼管是選通的，在數(shù)碼管上顯示一個0，這個0一直要保持到數(shù)據(jù)重新刷新為止。為探究字符為什么閃爍，在動畫頁面設(shè)置一個進(jìn)度條，學(xué)生通過拖拉進(jìn)度條就能改變數(shù)碼管動態(tài)掃描的時間，可以直觀地感知掃描時間對數(shù)碼管顯示的影響。

利用現(xiàn)代信息技術(shù)可以形象地將單片機(jī)的工作原理完全剖析開來，學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)知識將不再感覺抽象、難學(xué)。學(xué)生平時學(xué)習(xí)積累的知識零碎而又分散，利用現(xiàn)代信息技術(shù)可以對知識點(diǎn)編號入庫，形成學(xué)習(xí)內(nèi)容的資源池，方便學(xué)生有針對性地挑選學(xué)習(xí)，變靜態(tài)學(xué)習(xí)內(nèi)容為動態(tài)學(xué)習(xí)內(nèi)容。

三、翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的實施[3]

1.“微課”促成翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)內(nèi)容的選擇依據(jù)

參照課程教學(xué)計劃和職業(yè)能力成長的規(guī)劃路徑，融合職業(yè)素養(yǎng)，讓學(xué)生在完成學(xué)習(xí)任務(wù)的過程中掌握知識點(diǎn)，鍛煉技能。

2.資源準(zhǔn)備

制作并開發(fā)了《單片機(jī)原理與應(yīng)用》課程微課教學(xué)資源庫，為學(xué)生提供優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源。

表1 單片機(jī)課程微視頻列表

《單片機(jī)原理與應(yīng)用》課程是電子信息、機(jī)電、電氣等專業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課，圍繞單片機(jī)課程教學(xué)改革，我們教學(xué)團(tuán)隊已經(jīng)申報并完成了單片機(jī)原理與應(yīng)用的軟硬件平臺開發(fā)課題、微課程建設(shè)、精品課程建設(shè)、教材出版等。

制作微課教學(xué)資源庫具體步驟如下：

（1）根據(jù)課程教學(xué)計劃和教學(xué)目標(biāo)，結(jié)合生活實踐，將課程教學(xué)內(nèi)容分成若干個任務(wù)，每個任務(wù)又分成若干個微任務(wù)，利用典型任務(wù)深化微課教學(xué)資源，形成教學(xué)資源池，并在后期不斷完善，如表1所列就是微課教學(xué)資源列表。在設(shè)計題目時，采用生活中的名字有利于拉近課程與學(xué)生之間的距離。微課架構(gòu)知識挖掘的框架，以課程的微資源組成一個知識挖掘的平臺，學(xué)生依據(jù)自己的學(xué)習(xí)能力和基礎(chǔ)搜索對應(yīng)的微課教學(xué)資源，有效地兼顧了各個層次學(xué)生的需要。

（2）教學(xué)內(nèi)容組織上，遵循從簡單到復(fù)雜的思路，由單片機(jī)的外觀入手，分別就其管腳、存儲器、內(nèi)部資源、外圍電路等進(jìn)行展開，盡量做到每個案例的介紹都能通過顯示裝置顯示出來，及時的學(xué)習(xí)效果反饋有利于吸引學(xué)生的興趣并增強(qiáng)學(xué)生的成就感。

音視頻編輯團(tuán)隊將教師準(zhǔn)備的教學(xué)資源攝錄成微視頻，并配備字幕、動畫等元素，將每個教師制作或開發(fā)的微課視頻教學(xué)資源庫整理后，上傳到校園網(wǎng)及藍(lán)墨云班課平臺，出版的教材有視頻的二維碼，這些為學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供微課教學(xué)資源。

（3）微課應(yīng)用于翻轉(zhuǎn)課堂的實施過程

學(xué)生的準(zhǔn)備工作：本課程的教材已被華中科技大學(xué)出版，相關(guān)的資源已經(jīng)放置在華中科技大學(xué)出版社的后臺，學(xué)生只需掃描相關(guān)的二維碼，就能觀看相關(guān)知識點(diǎn)的“微視頻”，同時在藍(lán)墨云班課平臺上傳微課資源后，學(xué)生每一次的下載觀看，平臺都會留下學(xué)習(xí)痕跡，以此增加學(xué)生的經(jīng)驗值。觀看 “微課”視頻后，學(xué)生就可以構(gòu)思微課中預(yù)留的思考題，以便課堂討論的需要。對不確定的內(nèi)容可通過QQ群和其他即時聊天工具對教師提出相關(guān)疑慮；教師要及時反饋，根據(jù)學(xué)生的問題深化備課內(nèi)容，擴(kuò)展知識面。

教學(xué)過程：多媒體教室配備了大型液晶顯示器、良好的通信網(wǎng)絡(luò)，教師登錄藍(lán)墨云班課平臺，打開PPT進(jìn)行授課，根據(jù)學(xué)生在班課平臺、微信或QQ群的提問增加了討論環(huán)節(jié)，教師設(shè)置問題后，只須在藍(lán)墨云班課中點(diǎn)擊舉手圖標(biāo)，讓學(xué)生參與回答問題，系統(tǒng)會自動統(tǒng)計班內(nèi)最活躍的學(xué)生；有時為活躍課堂教學(xué)，可以設(shè)置知識搶答，讓教師迅速捕捉到思維最活躍的學(xué)生。通過討論環(huán)節(jié)，可以充分暴露學(xué)生對知識點(diǎn)的理解程度，使教師能夠更好地根據(jù)學(xué)生當(dāng)堂掌握情況及時調(diào)整教學(xué)進(jìn)度和教學(xué)深度。

單片機(jī)課程教學(xué)的特殊性在于需要編寫指令（程序）來驗證學(xué)生的思路，討論環(huán)節(jié)的結(jié)論正確與否也需通過課堂的編程驗證。在具體實施過程中，要求學(xué)生掌握模塊化的編程思想，對常用的按鍵掃描（獨(dú)立按鍵、矩陣按鍵）、數(shù)碼的顯示（靜態(tài)顯示、動態(tài)顯示）、LCD的顯示等編制成子程序存放備用，并要求能在構(gòu)建多功能程序時修改相關(guān)參數(shù)便于被主程序調(diào)用，這樣可以節(jié)約時間，將精力放在每堂課的焦點(diǎn)問題上。在教學(xué)安排上，也可采用程序填空、程序改錯的方法來檢驗學(xué)生掌握知識的程度。

翻轉(zhuǎn)課堂的實施，課堂上更突出學(xué)生的主體作用，要鼓勵學(xué)生多討論、多實踐，學(xué)生應(yīng)帶著問題來上課，所以必須對課堂的內(nèi)容先行了解，其與教師的互動見圖2。

圖2 翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)實施

四、實施基于微課的翻轉(zhuǎn)課堂的過程考核

根據(jù)《單片機(jī)原理》課程的學(xué)時數(shù)，對微課程視頻列表對應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容重組，比如說總共有20個任務(wù)，對不同的任務(wù)設(shè)置不同的權(quán)值系數(shù)，總計100分的過程考核成績，因此學(xué)生的每一堂課都能為過程考核蓄積分?jǐn)?shù)，將原先的最終考試壓力平攤在日常的學(xué)習(xí)中，學(xué)生也能在任務(wù)完成的過程中體驗成就感。在平時表現(xiàn)這一欄，結(jié)合學(xué)生在藍(lán)墨云班課中累計的經(jīng)驗值、作業(yè)完成情況、考勤記錄折合100分的平時成績，最后將過程考核成績和平時成績按70%和30%分配，得到該學(xué)生本門課程的總成績。過程考核中的任務(wù)考核參見表2所示。

表2 任務(wù)考核表

五、實施基于微課的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的收獲

一種教學(xué)模式改革的根本在于能否激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，能否提高學(xué)生的知識能力和綜合能力。微課作為翻轉(zhuǎn)課堂的手段，其教學(xué)效果主要有如下幾方面：

1.能夠快速提高學(xué)生的動手實踐能力

微課教學(xué)資源池的構(gòu)建遵循由簡單到復(fù)雜的認(rèn)知規(guī)律，學(xué)習(xí)內(nèi)容可以反復(fù)觀看，對不懂的問題可以及時向教師提出疑慮，教師的及時反饋解答又能促進(jìn)學(xué)生更好地學(xué)習(xí)。不同學(xué)習(xí)層次的學(xué)生可以有針對性地選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容，兼顧了先進(jìn)生和進(jìn)度慢的學(xué)生。這樣相比傳統(tǒng)的課堂教學(xué)，學(xué)生有更多的時間來思考問題、研究問題、解決問題，合理利用好時間，提高自己的實踐能力。

2.有利于提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力

實驗表明，純粹的讀課本和課外讀物容易使學(xué)生學(xué)習(xí)疲勞，網(wǎng)上的各類教學(xué)視頻雖然內(nèi)容豐富，但缺少組織性和系統(tǒng)性。微課教學(xué)資源池由于遵循了系統(tǒng)性的安排，而且生活中的例子能激發(fā)學(xué)生的DIY創(chuàng)作精神，加之各類省市級創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽的吸引，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性普遍提高。翻轉(zhuǎn)課堂讓學(xué)生的主體地位得以體現(xiàn)，學(xué)習(xí)更主動、積極、有效。

3.促進(jìn)教師業(yè)務(wù)能力的提升

微課是教師成長的新范式。微課促進(jìn)翻轉(zhuǎn)課堂需要教師認(rèn)真開展教學(xué)設(shè)計、思考視頻呈現(xiàn)方式、編制相關(guān)腳本、考慮各類媒體資源的融合方式。教學(xué)過程又要具備良好的把控性和互動性，教師若在互動和掌控方面能力不足，比如對學(xué)生的反饋不及時，疑慮不解決，微課教學(xué)效果可能會弱化。在整個教學(xué)實施過程中，教師既是參與者也是引導(dǎo)者，還是教學(xué)資源的歸納者、編輯者，同時也是“翻轉(zhuǎn)課堂”的受益者。通過制作微課，教師們不斷深入反思和歸納總結(jié)，促進(jìn)教師快速成長。

流媒體技術(shù)促進(jìn)了微課的發(fā)展，微課又是促成翻轉(zhuǎn)課堂這種全新教學(xué)模式得以實現(xiàn)的重要前提和基礎(chǔ)，任何學(xué)生只需通過網(wǎng)絡(luò)獲取《單片機(jī)原理與應(yīng)用》的微課視頻教學(xué)資源池，課前課后都可以實現(xiàn)獨(dú)立自主的學(xué)習(xí)。利用現(xiàn)代信息技術(shù)能及時捕捉學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，如云班課、雨課堂等。各級教育行政部門開展的微課大賽、多媒體課件大賽也提供了互相學(xué)習(xí)利用現(xiàn)代教育技術(shù)的平臺，教師應(yīng)不斷學(xué)習(xí)，加強(qiáng)現(xiàn)代信息技術(shù)的應(yīng)用能力，使課堂教學(xué)更加具備時代信息。