基于線上線下混合模式的《嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用》的教學改革與實踐

安曉光

吉林工商學院 吉林長春 130000

《嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用》是通信工程、電子信息工程、物聯(lián)網(wǎng)工程等專業(yè)開設(shè)的專業(yè)必修課。該課程開啟了新的線上線下混合教學模式，按照學校卓越課程的標準開展了新一輪的課程建設(shè)。我校秉持“知識、能力、素質(zhì)”三位一體的教學理念，著力從課程內(nèi)容優(yōu)化、教學方法改革入手，以學生為中心，構(gòu)建微機原理系統(tǒng)化知識體系、培養(yǎng)學生工程化應(yīng)用能力以及機電創(chuàng)新設(shè)計意識。

一、《嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用》的教學現(xiàn)狀討論

(一)《嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用》教學基本概述

《嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用》作為一門工程應(yīng)用較強的實踐性科目，有針對性地培養(yǎng)信息專業(yè)學生的專業(yè)化技能。無論是對于學生學習其他學科，還是對學生未來就業(yè)發(fā)展都將有著重要的影響與作用。同時嵌入式系統(tǒng)知識在有關(guān)電類專業(yè)學科教學中處于承上啟下的核心地位，學生必須要掌握嵌入式系統(tǒng)原理，才能夠完成多種不同學科的學習。工業(yè)控制系統(tǒng)和相關(guān)智能儀器的操作應(yīng)用都必須要建立于嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)之上。就目前嵌入式系統(tǒng)原理教學來看，大部分教師和學校都采用傳統(tǒng)的傳輸式教學模式，從教學大綱上規(guī)定教學時間為64學時，一般理論與實踐課程配置為1∶1。雖然融入了多樣化的實踐課程，但在教學活動中卻發(fā)現(xiàn)教學效果不理想，學生只是單純的按照課本描述來完成實踐，缺乏自主認識，學生的學習內(nèi)容存在嚴重的分歧，使大部分學生無法深入學習，導(dǎo)致學生學習效率下降、學習興趣降低。甚至有些學生在學習結(jié)束后都不知道嵌入式系統(tǒng)的作用和影響，無法達到最優(yōu)化的教學效果。

(二)《嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用》的基本教學特點

高校的核心教學目標是培養(yǎng)高素質(zhì)技能型人才，針對于嵌入式系統(tǒng)原理教學，應(yīng)當以培養(yǎng)卓越工程師為基本教學理念，將工程應(yīng)用型人才作為學生的核心發(fā)展目標，針對嵌入式系統(tǒng)工程應(yīng)用中的系統(tǒng)設(shè)計、電路方針、設(shè)備調(diào)試等課程內(nèi)容引導(dǎo)學生加強應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，致力于引導(dǎo)學生熟悉并且合理應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)。讓學生在實踐工作中可以擁有發(fā)現(xiàn)分析并且解決問題的自主能力?！肚度胧较到y(tǒng)原理與應(yīng)用》課程本身屬于實踐性極強的課程內(nèi)容，必須要對學生的綜合能力和創(chuàng)新能力在教學中加以考核，因此針對學生嵌入式系統(tǒng)原理應(yīng)用能力培養(yǎng)的相關(guān)課程，教師應(yīng)當做好教學模型、教學內(nèi)容、教學方法的探究。培養(yǎng)出符合社會的創(chuàng)新型人才，更好地體現(xiàn)出高校教育和社會服務(wù)的雙重功能。

(三)《嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用》的教學內(nèi)容

嵌入式原理與應(yīng)用作為一門專業(yè)綜合性學科，涉及范圍較廣。該學科的主要教學內(nèi)容基于STM32Contex-M3內(nèi)核處理器為基礎(chǔ)。學生基于該處理器來完成編程模型，指定系統(tǒng)和程序設(shè)計等基礎(chǔ)操作，讓學生可以全方面掌握該處理器的指令系統(tǒng)如何合理應(yīng)用并控制相關(guān)設(shè)備完成規(guī)定任務(wù)。在課程講解方面，應(yīng)當遵循學生未來工作的實際發(fā)展需求以及學生自主學習能力，讓學生可以融入理論與實踐相結(jié)合的CDIO教學模式。

二、課程建設(shè)目標

(一)《嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用》課程建設(shè)目標

全面貫徹教育方針，提高教育教學質(zhì)量，樹立“以人為本，全面發(fā)展”的現(xiàn)代教育思想。轉(zhuǎn)變教學理念，樹立科學的教學觀、質(zhì)量觀和人才觀。調(diào)動教師教學和學生學習兩個積極性，培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識的高素質(zhì)應(yīng)用型人才，全面提高教育教學質(zhì)量，培養(yǎng)一流人才。課程教學改革目的在于鼓勵教師改變以教師為中心、以講授為主的教學方法與組織形式，積極探究先進的教學方法，轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W生為中心的教學理念，充分調(diào)動學生參與教學過程的主動性、積極性，激發(fā)學生的學習潛能，在傳授知識的同時，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力、知識應(yīng)用能力和實踐能力。

(二)混合式教學改革目標

混合式教學改革是在教學改革大背景下所提出的一種全新教學模式，該教學模式是希望教師采用線上線下相結(jié)合的方式來展開教學活動，一方面可以通過網(wǎng)絡(luò)為學生分享大量的教學視頻和學習素材，讓學生可以隨時隨地展開線上自主學習，擴大知識面,開拓學生的視野，增加學生的學習資源，有利于學生差異化學習。而線下教學則以實踐為基礎(chǔ)，加強學生理論知識的應(yīng)用能力，讓學生可以具備更加全面的專業(yè)知識和技能的實踐應(yīng)用能力。但混合式教學同樣也存在一定的缺點，所以在課堂教授過程中，必須要協(xié)調(diào)好與學生的關(guān)系，促使課堂教學變得更加精練，提高學生的學習主動性。

三、混合式教學改革設(shè)計

(一)做好教學規(guī)劃，為學生提供大量線上教學資源

線上線下混合式教學的核心教育措施是將線上與線下教學進行有機融合。在傳統(tǒng)教學中，教師主要以課本為主讓學生通過課本中的案例和相關(guān)理論知識來進行學習。學生的學習內(nèi)容相對單調(diào)，學生在課本中所接觸到的實際案例和技術(shù)的相關(guān)使用方法也相對較少，很難滿足學生的實際發(fā)展需求。而混合式教學，則剛好可以有效解決這一問題，學生可以通過線上教學獲取大量全新的教學資源。所以教師需要在教學活動中為學生提供大量的線上教學資源，利用互聯(lián)網(wǎng)平臺為學生上傳與教學內(nèi)容相關(guān)的視頻和課件，讓學生擁有大量的學習資源來完成自主學習。而教師在選擇教學資源時，部分教師受到傳統(tǒng)教學模式的影響仍然以課本為基礎(chǔ)，為學生提供補充輔助性教學資源，這樣的教學資源仍然將學生的學習內(nèi)容限制在課本層面，無法為學生的學習內(nèi)容進行擴充和擴展，所以教師在選擇教學資源時應(yīng)當更加注重理論知識的實踐應(yīng)用，為學生展示嵌入式系統(tǒng)原理的應(yīng)用方向，特別需要結(jié)合該原理在其他學科中的應(yīng)用，讓學生在學習本課程時做好教學過渡，能夠?qū)⑺鶎W知識運用于其他學科的理論應(yīng)用中去，從而達到學科承上啟下的教育作用。

(二)引導(dǎo)學生完成自主學習

學生的自主學習能力和自我管控能力都相對薄弱，所以想要讓學生充分參與線上教學，則需要教師對學生的線上學習加以引導(dǎo)，幫助學生完成具體的學習目標和學習任務(wù)，這樣才能夠強化混合式教學成果。首先，教師在選擇教學資源時可以先錄制好教學視頻，以視頻為基礎(chǔ)，引導(dǎo)學生完成自主線上教學資源的收集。其次，線上教學由于學生之間缺乏討論，導(dǎo)致學生對于知識的理解很可能存在一定的不足，此時教師就可以采用小組合作的學習模式，將學生劃分為不同的學習小組，具體的學習任務(wù)劃分給學習小組中的每一名成員，學生之間相互合作討論，達成頭腦風暴式的教學效果，這樣每一個學習小組成員都會主動參與到教學活動中，提高了線上教學質(zhì)量和效率。在線上教學中，教師還可以考慮翻轉(zhuǎn)課堂的教學模式，讓學生去總結(jié)歸納學習內(nèi)容，隨后為其他同學講述來進行分享，這樣學生的學習過程就不再是單純地聽教師的講解，而是讓學生自主進行學習探索，激發(fā)學生的自主學習能力。

(三)教師積極配合混合式教學

混合式教學是將線上線下教學進行統(tǒng)一整合，但需要注意的是，教師在線上教學中并不是完全放手讓學生自主去學習，教師需要積極配合學生的混合式教學。首先，在課堂教學中完成知識講解后，教師要引導(dǎo)學生對所學知識進行總結(jié)和概括，這樣學生對所學知識具有較為深刻的理性認識，清楚知識間的邏輯關(guān)系，為線上教學打好基礎(chǔ)。而在線上教育中，教師則應(yīng)當給予學生更多的學習機會，與學生進行主動的溝通互動。例如在完成課堂教學后，學生往往會對知識存在共性理解誤區(qū)，如果不及時解決，將會導(dǎo)致學生的學習存在諸多理解性問題，如果這些問題長期存在，將會影響學生未來的學習與發(fā)展。因此，在線上教學中及時對學生的問題進行解答，利用網(wǎng)絡(luò)社交應(yīng)用平臺完成與學生的互動。這樣既能夠保證學生的學習質(zhì)量，又促進了師生關(guān)系。

四、線上線下混合教學平臺的構(gòu)建措施

(一)線上教學平臺

本課程使用騰訊課堂(在線教學)+云班課(教學互動)+QQ(答疑解惑)聯(lián)合授課。云班課內(nèi)建立教學視頻資源庫、PPT課件資源庫、習題庫、分組討論及實踐案例等。線上教學資源包含了課程中的絕大多數(shù)內(nèi)容，在訓(xùn)練學生掌握課程重點的同時，拓寬了學生視野，增強了實踐創(chuàng)新能力。線上進行課前測和出門測，課前測主要測試上節(jié)課學生對知識點的掌握情況，出門測用來測試本節(jié)課學生的學習情況。同時，云班課在課堂教學中也可以使用線上教學活動，教師可以利用云班課的多種活動形式來完成教學討論，讓學生可以在互聯(lián)網(wǎng)中對教學內(nèi)容進行論述。教師在設(shè)置云班課活動時，可以給出更多的積分吸引學生來完成討論互動，也可以將學生在云班課中劃分為不同的學習小組，讓學生在小組內(nèi)部進行討論，從而達成知識共享的教學目標。

(二)線下課堂教學

線下課堂主要完成重難點內(nèi)容的學習與講解。根據(jù)學生的性別、成績、個人能力，選擇優(yōu)勢互補的學生組成小組，通過組織學生進行互動討論，開展翻轉(zhuǎn)課堂教學等活動，調(diào)動學生學習積極性。對于學生不理解的問題，教師要輔助教學，學生通過自己的鉆研和實驗去分析解決問題，激發(fā)了學生學習興趣，從而產(chǎn)生探索新知識、新領(lǐng)域的動力。引導(dǎo)學生掌握正確的學習方法，改革教學手段，拓展學生知識視野，培養(yǎng)學生自主學習的能力。同時在線下教學中還應(yīng)當將課本知識與實踐活動有機結(jié)合，讓學生通過實際工作內(nèi)容去了解理論知識的應(yīng)用情況，幫助學生架起理論教學與實踐的橋梁。

(三)實驗環(huán)節(jié)

實驗環(huán)節(jié)采用線上線下混合教學模式，實物教學與仿真軟件相結(jié)合，強化開發(fā)創(chuàng)新環(huán)節(jié)。實物教學可以提高學生的動手操作能力，仿真實驗可以提高學生的邏輯思維能力。由于嵌入式實驗教學很大程度上教師起著主導(dǎo)作用，學生的自主控制能力得不到發(fā)揮，所以，明確網(wǎng)絡(luò)實驗學習的目標顯得特別重要。根據(jù)嵌入式課程新的教學標準和實驗的特點，歸納總結(jié)出課程實驗教學的總目標是完善學生的信息素養(yǎng)、培養(yǎng)學生的實踐動手能力和創(chuàng)新精神。在此基礎(chǔ)上，依據(jù)科學素養(yǎng)的構(gòu)成要素和內(nèi)涵，將實驗教學目標分成實驗知識與技能、實驗過程和方法、實驗情感態(tài)度與價值觀。

(四)教學評價措施改革

混合式教學更加強調(diào)學生的自主學習能力，而且在混合式教學中也組建了多元化的學習小組，因此在教學模式改變的過程中，評價機制應(yīng)當?shù)玫较鄳?yīng)的改變。學生的學習過程應(yīng)當由學生互評、教師點評和平時作業(yè)以及考試四個部分共同組成，其中學生互評主要是指學生小組合作過程中的評價。學生之間更多接觸將會更加了解學生在學習活動中所出現(xiàn)的各類問題和差異。而教師點評則需要教師更加注重學生的學習過程而非學習結(jié)果，再配合作業(yè)和考試，幫助學生查漏補缺。

五、線上線下混合教學模式的組織實施

(一)組織教學

教學流程設(shè)計主要分為準備階段、實施階段。準備階段相當于傳統(tǒng)教學模式中的備課部分，準備教學資源相關(guān)視頻、圖片、制作成課件，并將這些課程資源整合起來制作專題學習網(wǎng)站，為學生搭建互聯(lián)網(wǎng)自主合作學習的平臺；督促學生到課并完成簽到，通過云班課查看任務(wù)單，進行視頻學習，需要做好各項上課準備，同時將課程的具體實施時間進行展示，提示學生應(yīng)完成的各環(huán)節(jié)的學習任務(wù)，如下表。

線上線下課程實施安排序號主要內(nèi)容課堂角色時間安排備注1課程簽到教師22學習任務(wù)單學生33學習視頻學生54隨機分組任務(wù)學生55主題討論學生、教師10依據(jù)課程調(diào)整6教師授課教師45依據(jù)課程調(diào)整7課中活動學生108教師點評反饋問題學生5依據(jù)課程調(diào)整9課后總結(jié)教師510課后作業(yè)教師5

(二)教學實施

學生利用手機、平板、電腦等電子產(chǎn)品進行線上互動，構(gòu)建教學活動的“交互性”和學生的高度“可參與性”。教師對每節(jié)課的重要知識點進行整合講解與鞏固，設(shè)置更為具體的討論細節(jié)，討論過程分組進行，每4～5人為一組。對于內(nèi)容較多的情況，可為每組分配不同的題目，討論結(jié)束后每組抽取1名代表進行講解，講解過程中，其他組成員可通過提問的方式做進一步的討論交流。

(三)實施效果

(1)學生職業(yè)素養(yǎng)明顯改善。線上線下混合教學模式能使學生上課注意力高度集中，根據(jù)多種形式的提問和課堂活動參與情況判斷學生的學習情況。

(2)分析問題、解決問題能力顯著提高。上課過程中學生不再被動等老師“灌輸”知識，而是通過獨立思考和同學進行探究，收集、評價資料，對信息進行再加工，獲取有用信息，在此過程中培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力。

(3)創(chuàng)新意識、團隊合作精神。通過自主學習、共同探究、老師引導(dǎo)及解惑，很多同學已經(jīng)打破了自己的思維定勢，在獲得答案的同時往往會產(chǎn)生新的思想及觀點，形成了大膽猜想、力求創(chuàng)新、敢于挑戰(zhàn)的良好學習氛圍。

結(jié)語

綜上所述，在《嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用》的教學中，混合式教學已成為教學改革發(fā)展的主要方向。教師應(yīng)當合理總結(jié)歸納混合式教學的措施和方法，為學生構(gòu)建完善的教學內(nèi)容，提供有效的自主學習渠道，真正發(fā)揮好混合式教學作用，為學生的全面發(fā)展而奠定良好基礎(chǔ)。