基于翻轉(zhuǎn)課堂的單片機(jī)課程的研究與實(shí)踐

陳韻秋， 童 威， 黃啟萍

(1.安徽文達(dá)信息工程學(xué)院， 安徽 合肥 231201；2.安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 安徽 合肥 230051)

0 引言

近幾年來(lái)，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展迅猛，智能化在我們的生活中處處體現(xiàn)，日常生活中方方面面各個(gè)領(lǐng)域幾乎都有單片機(jī)的蹤影，未來(lái)關(guān)于單片機(jī)的相關(guān)應(yīng)用也只會(huì)愈發(fā)廣泛、深入。各大高校對(duì)單片機(jī)課程的開設(shè)以及具體教學(xué)都予以極大的重視[1]。課堂教學(xué)在當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展大環(huán)境下的改革也是必不可少的，現(xiàn)階段是信息化社會(huì)，把飛速發(fā)展的信息化技術(shù)同課堂課程教學(xué)活動(dòng)融合也是當(dāng)今高校教學(xué)的必然趨勢(shì)。文章將“翻轉(zhuǎn)課堂”的教學(xué)模式通過(guò)一定的調(diào)整適應(yīng)，應(yīng)用到“單片機(jī)原理及應(yīng)用”這門課程的教學(xué)實(shí)踐中，一來(lái)實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)課堂教學(xué)與現(xiàn)代信息的結(jié)合，二來(lái)也能夠通過(guò)這種新的教學(xué)模式給學(xué)生帶來(lái)新的體驗(yàn)新的收獲以及新的思考。

1 翻轉(zhuǎn)課堂的含義

“翻轉(zhuǎn)課堂”顧名思義核心就在于“翻轉(zhuǎn)”，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是把課堂上老師和學(xué)生的身份進(jìn)行“翻轉(zhuǎn)”，把知識(shí)學(xué)習(xí)的決定權(quán)交到學(xué)生手上。充分利用當(dāng)今社會(huì)的信息化設(shè)備工具，將相關(guān)知識(shí)的講解內(nèi)容由教師整理提供后，學(xué)生在正式上課前獨(dú)立自主的進(jìn)行學(xué)習(xí)，從而在實(shí)際上課時(shí)能夠充分利用好面對(duì)面課堂的寶貴時(shí)間，能夠在課堂上節(jié)省下對(duì)于新知識(shí)的理解所占用的時(shí)間，從而更專注于對(duì)于知識(shí)的更深層次的理解和應(yīng)用，這種學(xué)習(xí)方式使得學(xué)生對(duì)于新課程學(xué)習(xí)的參與感更強(qiáng)，也使得學(xué)習(xí)過(guò)程變得更加靈活主動(dòng)[2]。

翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式中，對(duì)于課程講解視頻而言一定要短小精悍，時(shí)長(zhǎng)應(yīng)控制在十幾分鐘之內(nèi)，每個(gè)視頻針對(duì)性也應(yīng)該較高，以保證學(xué)生能夠在課前更加集中高效的自主學(xué)習(xí)。這并不表示視頻就是課堂的核心和主要內(nèi)容，學(xué)習(xí)視頻只是關(guān)于新知識(shí)的簡(jiǎn)單理解，真正的深入學(xué)習(xí)在于課堂上的活動(dòng)。學(xué)生在課前完成了相關(guān)新知識(shí)的學(xué)習(xí)后，在課堂上根據(jù)自己課下觀看視頻所習(xí)得知識(shí)，來(lái)完成教師布置的任務(wù)實(shí)現(xiàn)知識(shí)的自主內(nèi)化。其中在課堂上學(xué)生將知識(shí)內(nèi)化的形式有很多，可以是小組討論、分組協(xié)作，也可以是采取學(xué)生代表上臺(tái)講，其他學(xué)生提出自己的意見(jiàn)和見(jiàn)解等形式。在這種學(xué)習(xí)模式下，課堂上學(xué)生的主體地位愈發(fā)明顯，學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和參與感都有顯著提升，教師也能夠通過(guò)學(xué)生的表現(xiàn)在提供即時(shí)性的幫助和指導(dǎo)的同時(shí)，更加高效的了解到學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況及教學(xué)重難點(diǎn)情況。

2 翻轉(zhuǎn)課堂在單片機(jī)課程中的必要性

“單片機(jī)原理及應(yīng)用”課程作為很多高校專業(yè)的核心課程，其重要性不言而喻，特別是隨著社會(huì)發(fā)展，許多專業(yè)人才的需求變大，而單片機(jī)的應(yīng)用也十分廣泛普遍，因此培養(yǎng)出優(yōu)秀的單片機(jī)專業(yè)性人才也是高校教育的重點(diǎn)。要想學(xué)習(xí)好這門課程，關(guān)鍵在于要培養(yǎng)起學(xué)生的主動(dòng)性和積極性，但是對(duì)于學(xué)生而言，學(xué)習(xí)該門課程還是容易產(chǎn)生畏難情緒，因此在課堂上盡可能大的發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性和參與感就顯得尤為必要。這就是翻轉(zhuǎn)課堂應(yīng)用到單片機(jī)課程中的優(yōu)勢(shì)[3]。

將翻轉(zhuǎn)課堂應(yīng)用到單片機(jī)課程中能夠極大程度上解決學(xué)生在學(xué)習(xí)完新課后的茫然懵懂的感受，以學(xué)生為主體、以教師為輔助、以實(shí)踐為核心的教學(xué)模式也能夠引導(dǎo)學(xué)生積極自主、循序漸進(jìn)的對(duì)單片機(jī)電路的設(shè)計(jì)與開發(fā)有著更為清晰、明確的認(rèn)識(shí)，并對(duì)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力以及思維創(chuàng)新能力的培養(yǎng)有積極效果。

3 基于翻轉(zhuǎn)課堂的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)

翻轉(zhuǎn)課堂在投入課堂使用的過(guò)程中利用高科技電子產(chǎn)品將學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的主體地位發(fā)揮至最大化，并將教師從傳統(tǒng)意義上的教學(xué)主體轉(zhuǎn)變?yōu)榻虒W(xué)輔助地位，與傳統(tǒng)的老師在臺(tái)上說(shuō)，學(xué)生在臺(tái)下聽的教學(xué)模式相反，注重培養(yǎng)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。在此，根據(jù)學(xué)生情況以及教學(xué)實(shí)際情況，展現(xiàn)出翻轉(zhuǎn)課堂的課程設(shè)計(jì)情況及實(shí)施架構(gòu)，如圖1所示。

翻轉(zhuǎn)課堂的架構(gòu)中體現(xiàn)出了一個(gè)完整的課程設(shè)計(jì)實(shí)施情況。將老師的教和學(xué)生的學(xué)，進(jìn)行創(chuàng)新。課前學(xué)習(xí)新知識(shí)，課堂上則是主要讓學(xué)生利用自己課前所習(xí)得知識(shí)進(jìn)行討論操作，使得學(xué)生能夠快速而有效的將所學(xué)知識(shí)加以應(yīng)用。教師也能夠直觀看出學(xué)生對(duì)于知識(shí)的掌握情況，從而將面對(duì)面課堂的時(shí)間側(cè)重于學(xué)生對(duì)于知識(shí)的融會(huì)貫通，進(jìn)而充分保證了課堂上的時(shí)間的高效性[4]。并且課堂上采取的翻轉(zhuǎn)課堂形式使得學(xué)生在相互討論中進(jìn)一步內(nèi)化知識(shí)，而教師也要對(duì)各個(gè)同學(xué)的成果進(jìn)行評(píng)價(jià)并對(duì)本次課知識(shí)進(jìn)行針對(duì)性總結(jié)，進(jìn)而搭建起較為清晰的知識(shí)架構(gòu)。與此同時(shí)，教師還需要對(duì)自己進(jìn)行自我評(píng)價(jià)，根據(jù)課堂表現(xiàn)情況、學(xué)生掌握情況對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行針對(duì)性的改進(jìn)。

圖1 翻轉(zhuǎn)課堂的課程設(shè)計(jì)情況及實(shí)施架構(gòu)

4 單片機(jī)課程在翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式下的應(yīng)用

根據(jù)前文中關(guān)于翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式概念以及相關(guān)課程設(shè)計(jì)實(shí)施架構(gòu)，在此以計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)近50位學(xué)生為實(shí)施對(duì)象，并分配好5至6位學(xué)生為一小組，對(duì)“單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用”課程中相對(duì)較為基礎(chǔ)的“點(diǎn)亮LED燈”一課為例，進(jìn)行實(shí)際實(shí)踐，從而研究翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式和實(shí)施架構(gòu)具體實(shí)施到實(shí)際教學(xué)過(guò)程中的教學(xué)情況、學(xué)生掌握情況以及學(xué)生自學(xué)能力、創(chuàng)新能力和實(shí)際動(dòng)手操作能力的培養(yǎng)情況。

4.1 課前(知識(shí)傳遞)

教師根據(jù)自己的教學(xué)大綱和教學(xué)計(jì)劃來(lái)對(duì)本次課程所需學(xué)習(xí)的知識(shí)進(jìn)行切片劃分，切分為四個(gè)知識(shí)模塊，分別是LED燈的硬件結(jié)構(gòu)模塊、LED燈的點(diǎn)亮功能實(shí)現(xiàn)原理模塊、程序架構(gòu)模塊以及硬件電路搭建模塊。針對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行課件的制作，分模塊錄制十分鐘左右講解視頻。模塊化劃分知識(shí)點(diǎn)能夠充分利用學(xué)生的課下時(shí)間進(jìn)行碎片化學(xué)習(xí)，同時(shí)十分鐘左右的時(shí)長(zhǎng)也能更為集中的學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)。

利用學(xué)習(xí)教學(xué)平臺(tái)，提前一周發(fā)給學(xué)生相關(guān)視頻和課件資料，同時(shí)布置相關(guān)任務(wù)，比如每組分派代表談?wù)剬W(xué)習(xí)成果和主觀上的本次課的重難點(diǎn)，這樣一來(lái)促進(jìn)學(xué)生積極學(xué)習(xí)，有任務(wù)就有動(dòng)力；二來(lái)也能夠促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)借助互聯(lián)網(wǎng)或圖書館查閱相關(guān)資料，并且與其他同學(xué)相互交流溝通共同學(xué)習(xí)。

4.2 課中(知識(shí)內(nèi)化)

翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式中，學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，是課堂上的主角，教師主要是輔助、引導(dǎo)和監(jiān)管學(xué)生進(jìn)行相關(guān)操作[5]。以“點(diǎn)亮LED燈”為課堂任務(wù)主線，并在其進(jìn)行過(guò)程中，設(shè)計(jì)一些涉及課下學(xué)習(xí)中相關(guān)知識(shí)的子任務(wù)。其中子任務(wù)的模式即在學(xué)生分組進(jìn)行主線任務(wù)操作過(guò)程中設(shè)定好時(shí)間節(jié)點(diǎn)，采用提問(wèn)和分組表述發(fā)言的方式，引發(fā)學(xué)生循序漸進(jìn)的掌握、內(nèi)化相關(guān)知識(shí)。

在學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐操作時(shí)，教師要時(shí)刻關(guān)注各個(gè)小組的實(shí)踐及完成情況來(lái)確認(rèn)學(xué)生對(duì)于知識(shí)的掌握情況。這里教師所要做的不同于傳統(tǒng)課堂模式，需要把話語(yǔ)權(quán)交給學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生，使其交流順暢、思維符合設(shè)計(jì)規(guī)范。在學(xué)生們遇到問(wèn)題的時(shí)候，采用啟發(fā)式提問(wèn)、引導(dǎo)式教學(xué)，使得學(xué)生培養(yǎng)出自己分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力。在課堂中遇到了共性問(wèn)題，則統(tǒng)一講解。

在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)踐完成后，分小組展示實(shí)踐成果，派代表對(duì)小組的實(shí)踐情況進(jìn)行匯報(bào)，并進(jìn)行各組間互評(píng)。以此促進(jìn)學(xué)生間協(xié)作能力，并能夠使得學(xué)生在聽取他人的設(shè)計(jì)思路、實(shí)踐中遇到的問(wèn)題的過(guò)程中，得到新的思路與啟示。除小組間評(píng)分，教師也需對(duì)各組同學(xué)進(jìn)行評(píng)判，包括積極主動(dòng)性、知識(shí)掌握情況、實(shí)踐操作情況和成果展示情況四個(gè)方面。并將該評(píng)判結(jié)果記入平時(shí)成績(jī)中。以此對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性產(chǎn)生積極引導(dǎo)。

4.3 課后(知識(shí)升華)

面對(duì)面課堂結(jié)束后，學(xué)生需要對(duì)自己所在小組完成的成果進(jìn)行分析，主要分析自己在操作過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題和實(shí)踐成果上的不足，進(jìn)而提出改進(jìn)優(yōu)化的方向，并將自己的體會(huì)進(jìn)行小組匯總發(fā)給教師，作為本次課的課后作業(yè)。教師也需要對(duì)課程進(jìn)行教學(xué)反思和精進(jìn)，并收集整理優(yōu)秀小組的表現(xiàn)情況和實(shí)踐成果情況，并及時(shí)記錄課堂上同學(xué)帶來(lái)的新思路，以豐富自己的教學(xué)資料。使得教師在該教學(xué)模式下提升自己的專業(yè)能力和教學(xué)素養(yǎng)。

5 翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式應(yīng)用于單片機(jī)課程中出現(xiàn)的問(wèn)題

根據(jù)前文描述很明顯能夠看出將翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式融入到單片機(jī)課程中，能夠大大改善由于單片機(jī)課程的枯燥導(dǎo)致的學(xué)生的畏難情緒，并在開展課程的過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、自主學(xué)習(xí)能力以及獨(dú)立發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題的能力。對(duì)于教師的教學(xué)能力也有積極正面的影響。但是在實(shí)際實(shí)施過(guò)程中，也顯現(xiàn)出一些問(wèn)題。

(1)由于課程初步知識(shí)的學(xué)習(xí)是學(xué)生在課前獨(dú)立進(jìn)行，在設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)時(shí)，無(wú)法確切清晰的了解學(xué)生的掌握情況，使得課堂上教學(xué)環(huán)節(jié)開展的子任務(wù)的設(shè)置合理性有所欠缺，針對(duì)性不夠。

(2)在學(xué)生遇到問(wèn)題時(shí)，采取啟發(fā)式提問(wèn)引導(dǎo)學(xué)生自主解決問(wèn)題的過(guò)程中，有時(shí)會(huì)難以把握學(xué)生的能力，學(xué)生不能回答出來(lái)相應(yīng)問(wèn)題進(jìn)而解決。給學(xué)生帶來(lái)一定程度上的挫敗感，降低了學(xué)習(xí)興趣。

(3)在實(shí)際操作過(guò)程中，教師雖然身份有所轉(zhuǎn)變，更偏向于輔助作用。但是教師的主導(dǎo)地位不能被弱化。對(duì)于一些缺乏積極主動(dòng)性的學(xué)生要及時(shí)督促，對(duì)學(xué)生之間的討論也要注意是否順應(yīng)課堂，并且還要求教師有較強(qiáng)的控場(chǎng)能力。否則翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式的效果還不如傳統(tǒng)課堂。