混合式“金課”驅(qū)動(dòng)下的微機(jī)原理課程改革研究與實(shí)踐

梁 爽 馬千里 戴修斌 杜若瑜 王 俊

（南京郵電大學(xué)地理與生物信息學(xué)院 江蘇·南京 210023）

在新時(shí)代全國(guó)高等學(xué)校本科教育工作會(huì)議上，提出要淘汰“水課”、打造有深度、有難度、有挑戰(zhàn)度的“金課”，對(duì)高校的課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)過程及教學(xué)質(zhì)量提出更高的要求?！敖鹫n”可以劃分為五大類型，其中線上線下混合式“金課”將在線教學(xué)和面授教學(xué)兩者的優(yōu)勢(shì)有機(jī)融合，成為高等教育發(fā)展的重要方向之一。近年來，混合式教學(xué)模式逐漸向基于移動(dòng)終端設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境與課堂討論相結(jié)合的教學(xué)情境方向轉(zhuǎn)變，該模式對(duì)教學(xué)效果提高、學(xué)生能力培養(yǎng)發(fā)揮著重要作用。

1 微機(jī)原理課程特點(diǎn)及新要求

微機(jī)原理課程屬于我校生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的必修核心課，是實(shí)用性、綜合性較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)軟硬件相結(jié)合的課程，不僅要求學(xué)生掌握微型計(jì)算機(jī)的基本理論，并要求學(xué)生具備較高的實(shí)際動(dòng)手編程能力。結(jié)合混合式“金課”內(nèi)涵，通過分析我校該門課程的教學(xué)現(xiàn)狀和學(xué)生反饋，總結(jié)出對(duì)現(xiàn)有教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式等提出的新要求。

（1）由于微處理器硬件系統(tǒng)不斷更新?lián)Q代，現(xiàn)有理論教學(xué)與時(shí)代存在部分脫節(jié)，不能涵蓋微機(jī)體系結(jié)構(gòu)的新技術(shù)。理論教學(xué)內(nèi)容需要滿足前沿性與時(shí)代性要求，淘汰陳舊的、不變的教學(xué)內(nèi)容。由于本校生物醫(yī)學(xué)專業(yè)課程設(shè)置較多，受到總體課時(shí)的限制，課程的實(shí)驗(yàn)課時(shí)配置較少，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容僅沿襲傳統(tǒng)的微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，較為簡(jiǎn)單且綜合性不強(qiáng)，沒有更好地體現(xiàn)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的特色。實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容需要體現(xiàn)前序后繼課程知識(shí)體系的銜接，增加綜合性實(shí)驗(yàn)的比例，注重培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜問題的能力。

（2）由于本門課程理論性強(qiáng)且涉及面較廣，部分理論知識(shí)復(fù)雜抽象，若仍沿用傳統(tǒng)的線下教學(xué)模式，采用滿堂灌的授課方式，學(xué)生在上課過程中會(huì)感覺授課內(nèi)容枯燥、難于掌握。教學(xué)過程需要將先進(jìn)教學(xué)手段有機(jī)地整合到“教與學(xué)”的互動(dòng)過程中，充分發(fā)揮線下、線上教學(xué)方式的各自優(yōu)勢(shì)，擴(kuò)展課堂空間與時(shí)間維度，增強(qiáng)學(xué)生教學(xué)過程的參與程度，完善教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)。

（3）由于本門課程兼顧微機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)和軟件編程，需要考核學(xué)生理論和實(shí)踐相結(jié)合的學(xué)習(xí)效果，以卷面成績(jī)?yōu)橹鞯膫鹘y(tǒng)應(yīng)試教育考核方式，既無法完全反映學(xué)生對(duì)課堂知識(shí)的掌握能力和運(yùn)用能力，亦無法衡量并促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)新活動(dòng)。教學(xué)評(píng)價(jià)體系需要強(qiáng)調(diào)過程性考核，注重教學(xué)與考核的同步化，挖掘反映線下線上課程學(xué)習(xí)情況的多元化指標(biāo)，全面、客觀、公正地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)生性，增強(qiáng)教師的自我認(rèn)同感。

2 微機(jī)原理課程的教學(xué)改革與實(shí)踐

以線上線下混合式“金課”建設(shè)驅(qū)動(dòng)為導(dǎo)向，著重結(jié)合我校生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)特色，本文擬對(duì)微機(jī)原理課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)評(píng)價(jià)三個(gè)方面進(jìn)行改革與實(shí)踐。

2.1 教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

在理論教學(xué)內(nèi)容方面，首先，由于微處理器的不斷發(fā)展以及我國(guó)人才培養(yǎng)需要，對(duì)軟硬件設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)比以往要求更高，需要強(qiáng)調(diào)軟硬件教學(xué)的相輔相成，加深學(xué)生軟件編寫、接口電路設(shè)計(jì)、可編程芯片等概念的理解，培養(yǎng)學(xué)生軟硬件綜合設(shè)計(jì)能力。其次，選用由我校教師編寫的適合線上線下教學(xué)的《微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)》（慕課版）教材，該教材內(nèi)容融合了微機(jī)原理基礎(chǔ)理論與新興技術(shù)，涵蓋諸多新應(yīng)用場(chǎng)景的案例，具有知識(shí)體系全面且實(shí)用性較強(qiáng)的特點(diǎn)。該教材配套有慕課資源，其將學(xué)習(xí)內(nèi)容分解為若干知識(shí)單元，遵循由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的漸進(jìn)思路，契合我校學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)的定位，可充分利用如慕課堂等先進(jìn)的教學(xué)手段，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的參與度。最后，可以引入我國(guó)的“缺芯”困境、華為的“備胎”計(jì)劃等鮮活的例子，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)科技創(chuàng)新的重要性，培育學(xué)生們的民族責(zé)任感和家國(guó)情懷。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容方面，首先，可以綜合匯編語言程序設(shè)計(jì)、A/D數(shù)據(jù)采集以及串口通信等課程知識(shí)點(diǎn)，舍棄原來以驗(yàn)證性為主的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，設(shè)計(jì)綜合實(shí)驗(yàn)，將生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)特色內(nèi)容加入到實(shí)踐環(huán)節(jié)，充分利用實(shí)驗(yàn)室微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)箱、醫(yī)學(xué)電子教學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)箱，將《生物醫(yī)學(xué)傳感器》、《醫(yī)學(xué)儀器原理》、《醫(yī)學(xué)信號(hào)處理》等課程串聯(lián)起來，加強(qiáng)前后知識(shí)體系的銜接，使學(xué)生通過需求分析、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、軟件仿真、硬件調(diào)試等工程實(shí)踐，掌握微機(jī)原理系統(tǒng)構(gòu)成及應(yīng)用，掌握電子醫(yī)療儀器設(shè)備較為完整的實(shí)際開發(fā)過程。其次，由于單片機(jī)的中斷、輸入輸出等概念與微機(jī)原理一致，可以將單片機(jī)引入到實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，充分發(fā)揮其靈活便捷、可用高級(jí)語言進(jìn)行編程等優(yōu)勢(shì)，既加深學(xué)生對(duì)微機(jī)原理知識(shí)的理解，更方便同學(xué)自行設(shè)計(jì)實(shí)際應(yīng)用。

2.2 教學(xué)方法改革

在理論教學(xué)方法方面，采用線下主導(dǎo)、線上線下交互協(xié)作的混合式教學(xué)模式。關(guān)于線下授課，堅(jiān)持理論聯(lián)系實(shí)際，強(qiáng)調(diào)鞏固課程難點(diǎn)重點(diǎn)內(nèi)容，針對(duì)性地學(xué)習(xí)解惑，使學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容從理解掌握層面上升到運(yùn)用層面。同時(shí)，利用多媒體、移動(dòng)終端等媒介，提供學(xué)習(xí)任務(wù)和目標(biāo)，建立交互式的學(xué)習(xí)情境，支持學(xué)生間的交流與合作，加深對(duì)授課內(nèi)容的理解。比如，課前可以采用“雨課堂”、“慕課堂”、“學(xué)習(xí)通”等智慧教學(xué)工具，通過手機(jī)終端將教學(xué)課件、資料發(fā)送給學(xué)生，提高課堂效率。課堂借助教學(xué)工具的提問功能，激發(fā)學(xué)生的聽課積極性，實(shí)時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。課后借助作業(yè)推送功能，敦促學(xué)生完成課后的復(fù)習(xí)工作。關(guān)于線上授課，采用本?！段⑿陀?jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)》慕課資源，其將微機(jī)原理內(nèi)容拆解成獨(dú)立單元，并通過每個(gè)章節(jié)的導(dǎo)語單元將知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)起來。利用慕課資源，可以重點(diǎn)開展課程導(dǎo)入、知識(shí)點(diǎn)回顧、考點(diǎn)歸納、作業(yè)互改等教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)生利用課余時(shí)間靈活開展自主學(xué)習(xí)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法方面，充分運(yùn)用案例驅(qū)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，設(shè)計(jì)貼近生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，如“生理信號(hào)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)”實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，以期打破以知識(shí)點(diǎn)組織實(shí)驗(yàn)的常規(guī)模式，幫助學(xué)生整合和優(yōu)化課程知識(shí)結(jié)構(gòu)。本課程的綜合實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生組隊(duì)完成，明確成員分工，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的動(dòng)手參與性，重視培養(yǎng)學(xué)生的軟硬件調(diào)試能力以及相互協(xié)作的團(tuán)隊(duì)精神。實(shí)驗(yàn)課前預(yù)先布置實(shí)驗(yàn)任務(wù)，讓學(xué)生們就實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路進(jìn)行線上或線下分組討論，教師則需要充分參與討論，把握學(xué)生參與度與實(shí)驗(yàn)進(jìn)展，引導(dǎo)學(xué)生自行發(fā)現(xiàn)遇到的工程實(shí)踐問題，指導(dǎo)學(xué)生完成綜合實(shí)驗(yàn)。

2.3 教學(xué)評(píng)價(jià)體系建立

“金課”要求學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)應(yīng)具有探究性和個(gè)性化，這要求教師應(yīng)該更加注重過程化考核，構(gòu)建多元化的課程考核方式，以便合理地進(jìn)行教學(xué)效果評(píng)估。教學(xué)評(píng)價(jià)體系對(duì)混合式教學(xué)模式下的“學(xué)”與“教”雙方均會(huì)產(chǎn)生重要影響。一方面，科學(xué)合理的教學(xué)評(píng)價(jià)體系可以客觀、公正地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，包括學(xué)生對(duì)理論知識(shí)理解和掌握，分析解決問題能力，實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力等，還能激發(fā)出學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。另一方面，科學(xué)合理的教學(xué)評(píng)價(jià)體系可以及時(shí)評(píng)估、反饋教師的態(tài)度、能力情況，改善教學(xué)效果，提高教師的自我認(rèn)同感。

在學(xué)生評(píng)價(jià)層面，基于本校慕課平臺(tái)的學(xué)生線上學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，如訪問量、在線時(shí)長(zhǎng)、學(xué)習(xí)進(jìn)度、在線討論數(shù)等，對(duì)學(xué)生課程參與度進(jìn)行評(píng)價(jià)，并將數(shù)據(jù)及時(shí)反饋給學(xué)生，督促激勵(lì)學(xué)生積極主動(dòng)參與學(xué)習(xí)。此外，利用智慧教學(xué)工具，及時(shí)統(tǒng)計(jì)課堂答題、課后作業(yè)完成情況，提高學(xué)生線下學(xué)習(xí)的效果。由于采用線上線下混合式教學(xué)方式，需要改變?cè)瓉硪云谀┛荚嚦煽?jī)、平時(shí)成績(jī)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)?yōu)榛A(chǔ)的考核方式，增加線上學(xué)習(xí)成績(jī)占比。同時(shí)，以案例項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，其難度高于傳統(tǒng)的微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，考核方法需要調(diào)整為以實(shí)驗(yàn)過程的學(xué)生表現(xiàn)為主，兼顧實(shí)驗(yàn)完成度的原則，從實(shí)驗(yàn)態(tài)度、操作能力、創(chuàng)新設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告等方面綜合考察，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)收階段可以采用組內(nèi)成員合作口頭答辯的方式，增強(qiáng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)助意識(shí)。

在教師評(píng)價(jià)層面，首先，可以采用學(xué)生問卷法，從課程內(nèi)容覆蓋的廣度與深度、智慧教學(xué)工具的應(yīng)用、線上線下互動(dòng)情況、理論結(jié)合實(shí)際情況等方面，全面考察教師的線上線下授課情況；其次，可以采用文本分析法，綜合分析線上線下教學(xué)討論內(nèi)容、答疑情況、作業(yè)批改等文本信息，全面掌握教學(xué)環(huán)節(jié)實(shí)施情況；最后，完善混合式教學(xué)的評(píng)價(jià)體系，并將評(píng)價(jià)結(jié)果及時(shí)反饋給課程準(zhǔn)備、課程設(shè)計(jì)與實(shí)施等教學(xué)階段，幫助教師及時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容與方式，持續(xù)改善教學(xué)效果。

3 結(jié)論

本文從線上線下混合式“金課”教學(xué)模式的內(nèi)涵出發(fā)，結(jié)合生物醫(yī)學(xué)工程的學(xué)科定位和專業(yè)特色，針對(duì)本專業(yè)微機(jī)原理課程建設(shè)進(jìn)行了教學(xué)改革的探究，對(duì)課程的理論教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式以及教學(xué)評(píng)估體系開展改革探索，具體效果仍需要在今后的教學(xué)實(shí)踐中不斷地驗(yàn)證與改進(jìn)。