单片机原理及应用课程混合式教学探索

陈妮++袁成林++梁妮

摘 要 针对广西医科大学生物医学工程专业单片机原理及应用课程教学中存在学生综合实践能力不足的现状，引入“线上+线下”的混合式教学模式，进行课程教学改革探索。阐述新的教学模式下，单片机课程线上教学资源开发及混合式教学实施过程，分析在实施过程中需要注意的问题。

关键词 混合式教学；单片机原理及应用；微课

中图分类号：G642.3 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2016）24-0098-03

Exploration of Blended Learning in Course of Principle and Application of Single Chip Microcomputer//CHEN Ni， YUAN ChengLin， LIANG Ni

Abstract The comprehensive practical ability of biomedical engi-neering students in our university is poor in the course of Principle and Application of Single Chip Microcomputer， in order to solve this problem， the blended learning mode of on-line and off-line is used

to explore the teaching reform. This paper expounds the development

of on-line teaching resources and the implementation process of blended learning under the new teaching mode. The problems needing attention in the process of implementation are analyzed.

Key words blended learning； principle and application of single chip microcomputer； micro class

1 课程教学现状及存在问题分析

单片机原理及应用课程是广西医科大学生物医学工程专业（医疗仪器方向）的一门核心专业课程。要求学生通过本门课程的学习，掌握单片机开发的基本流程及内部资源的使用，进一步具备单片机系统的综合研发能力。

目前，该门课程较为流行的教学模式是[1-2]：采用“教、学、做一体化”的方式，以“职业活动的工作过程”为依据，通过项目、任务、产品、工序等方式来设计教学情境，将课程学习的主要知识点融入相应的学习情境中。在这种教学模式下，学生能熟练掌握单片机内部资源的使用。然而，一旦进入综合性实践环节或实际项目开发环节，需要自主独立完成时，往往觉得难度大，不知从何处着手。大部分学生在完成课程学习之后还是处于单片机入门阶段，单片机的综合运用能力和实践创新能力仍然不足。究其原因，主要有以下几点。

1）在长期的以教师“教”为主的传统教学模式中，形成学生学习过程的依赖心理。“教、学、做一体化”的方式一定程度上提高了学生的学习兴趣及实践能力，但学生在实验过程中遇到问题仍习惯于求助教師或他人，而不是主动寻找解决问题的方法。学习主动性的欠缺严重抑制了学习能力、创新能力的提升。

2）网络课程教学资源不足，阻碍了学生的自主学习过程。随着高等教育信息化的发展，丰富的多媒体教学资源、便捷的协同交流为在线学习提供了便利。尤其是近年来慕课教育理念开始风靡全球，它所提供的大规模、开放的课程资源，使得学习者的学习过程不受时间和空间限制。但现有慕课课程资源仍不完善，网络上虽有很多单片机学习的相关资源，但是这些资源质量参差不齐，教学目的性不强。一些资源可用于解决某些特定问题，一些具有教学性的资源不一定适合学生的基础且缺乏系统性。而且大部分学生还缺乏对信息的筛选能力，难以在大量的网络信息中选取适合于自己的学习内容。

3）学生的学习过程受时间和空间的限制，大量的课余时间没有得到充分有效的利用。对单片机这类实践性强的课程而言，需要开展大量的实践训练才能获得开发技能、调试经验，进而具备相应的实践创新能力，仅靠课堂上有限的学习时间是难以达到教学目标的。

由此可见，依赖性的学习方式、课后教学资源的欠缺一定程度上限制了学生对课程的掌握程度。因此，需要转变学生当前的学习方式，培养学生的自主学习习惯，对现有的教学模式进行改革探索。

2 混合式教学的含义

教育变革要能跟上时代步伐，关键是加快教育模式和学习方式的转变[3]。教学模式的设计以学习理论作为理论基础。自20世纪50年代以来，学习理论历经行为主义、认知主义和建构主义等不同发展阶段，不同的学习理论在不同的学习阶段、不同的学习环境下是一种相互补充的关系。混合式教学（B-Learning）作为传统教学（Face to Face）与网络化教学（E-Learning）优势互补的一种教学模式，体现了三种学习理论相融合的趋势，是目前高校教学改革的一个重要研究方向[4]。

混合式教学的含义可理解为[5]：

1）采用面对面教学与网络化教学相结合的教学形式；

2）基于网络平台的，以音频、视频、文本、图形、动画等多媒体技术展现的教学资源；

3）传统教学手段与信息技术结合的教学手段；

4）以教师为主导、学生为主体的教学过程；

5）过程评价、结果评价等多种方式结合的教学评价。

3 混合式教学在单片机课程中的实施

单片机课程具有实践性强的特点，实验教学是课程教学的重要环节。基于本课程的特点，选取实践性强的知识单元进行混合式教学模式的探索。根据实验项目的内容来划分知识单元，并设计相应的网络教学资源。新的教学模式在实施过程中将理论教学与实验教学有机结合，打破原有的理论课与实验课独立授课的模式，以更好地形成“理论有效指导实验，实验加深理论理解”的教学效果。基于网络环境的混合式教学将教学过程从课内延伸到课外，对于培养学生的自主学习习惯，提高学习效率和学习质量起到一定的促进作用。

网络教学资源的设计和开发 课程教学资源是在网络环境下开展混合式教学的基础，包括内容呈现和讲解型的教育资源、用于教学评价的试题资源等。单片机课程的教学资源主要包括教学视频、题库、程序库、开发软件、PPT等。课程资源开发一般有引进、自建、改造三种模式[6]，即：引进网络上优质的课程资源，对现有的课程资源按新的教学模式进行改造或自制新的资源。

结合广西医科大学的实际情况，以自建和改造为教学资源的开发模式。将单片机课程中各知识单元的重点和难点录制成教学视频，以微课的形式呈现；设计每章的自测题和期末模拟试题作为题库；把单片机课程实验中用到的小程序模块、本专业学生在项目开发中积累的程序模块整合为程序库；设计新教学模式下的单片机课程教学课件；最后，与单片机开发相关软件（Keil C编译软件、51单片机下载软件、Proteus仿真软件）一起作为教学资源，上传到第三方开发的网络教学平台上。

每节微課会有与之对应的微实验，如表1所示。微实验的内容为要求学生通过编写小程序或观察现有程序的实验结果来理解微课中的知识点。单片机课程的实验环境容易搭建，只需配备最小系统板，安装开发软件即可实现。而且单片机最小系统板价格便宜，体积小，便于携带，每个学生都可自行搭建实验平台，在课后其他场所随时开展相应的实验。

混合式教学的实施过程

1）总体的实施思路。对课程进行知识单元的整理归类，划分出两大类：未涉及实验环节的和有实验环节的。对未涉及实验环节的知识单元，采用传统的面授方式，对于实践性强的知识单元则采用“线上+线下”的教学模式，即：学生通过网络平台上发布的教学资源，利用课外时间线上自学；线下教学以实验教学为主，教师在实验课上对学生线上自学的知识点进行梳理，讲解重点和难点，与实验内容相结合，并通过实验的开展加深对知识的理解。知识单元的设计要合理，最好能在每次课（3～4学时）完成一个知识单元的学习。最后，安排一次综合性实验，采用“项目引导+任务驱动”的方式开展教学，以强化学生对课程知识的综合运用能力。整门课程的教学安排如表2所示。

2）具体的实施过程。混合式教学还没有统一标准的教学方式，对于不同的课程，其教学过程也是有所不同的。在正式授课前，需要对授课的流程和网络教学平台的使用做专门介绍，让学生熟悉教学方式、清楚评价方法、明确学习要求。对实施混合式教学的教学内容，以小组协作的方式开展，将教学过程分为三个阶段。

第一阶段为课前导学。教师在课前下发线上学习任务单，学生利用视频和任务单导学，在课前完成视频学习及微实验的内容，思考任务单上列出的问题。

第二阶段为课中研学。教师在授课开始以研讨的方式了解学生的线上学习情况，如以小组为单位回答任务单的问题，演示微实验的结果等；然后根据学生的学习情况，引出知识单元的重点、难点，安排本次课的实验内容；最后，对实验过程中出现的问题进行汇总，引导学生寻找解决问题的方法，下发下次课的学习任务单。

第三阶段为课后练学。要求学生按学习任务单完成课后的练习任务，同时鼓励学生到学习论坛中分享经验、回答问题、贡献学习资源等。学生在课上的表现（如回答问题、实验情况、纪律等）和学习论坛中的表现均作为线上学习成绩的重要考量依据。

3）课程教学评价。课程评价体系注重学习过程的考核，学习过程包括观看视频、完成相应的微实验、回答论坛问题、线下实验等方面。线上的学习成绩包括每个知识单元的自测、线下回答教师的问题及在论坛回答问题的积分；实验成绩包括每次实验课完成情况、实验报告的成绩及综合实验的成绩。最后，结合期末考试的成绩得到期评成绩，计算公式为：

期评成绩=线上学习成绩*20%+实验成绩*30%+期末成绩*50%

4）实施过程需注意的问题。

①新的教学模式下对教师能力提出更高的要求。教师在教学过程中不再单纯充当知识传授的角色，重点是在知识点的梳理、对课堂的有效组织、教学活动的设计及学习方法的传授等方面。可通过组织教师参加培训、授课比赛、指导学生参加科技竞赛等方式，转变教师的教学理念，全面提升教师的语言表达能力、专业技能、创新实践能力等。

②混合式教学的有效实施，需要学生改变以往被动接受知识的状态，形成自主学习和独立思考的习惯，还要提高自学过程中诚信素养等。在开课前需对学生开展相应的思想教育工作。结合校内实施的班级导师制，将课改的教育理念作为班级导师授课的主题内容，在专业引导课中进行宣传，让学生理解并认可新的授课方式。

③需要根据课程的具体实施情况，合理设计教学过程中成绩的评定方式和在期评中所占的比例，形成新的课程评价体系。

4 结语

通过引入新的教学模式，打破了传统的理论课与实验课分开讲授的教学模式，从而将理论课与实验课有机结合，促进理论有效指导实验、实验加深理论理解的教学效果的形成。经过初步探索实践，验证了课改方式的可行性和有效性。

参考文献

[1]胡利军，张小波.基于工作过程系统化的单片机原理及应用课程改革[J].中国教育技术装备，2014（2）：135-137.

[2]周秀明，程烨，等.基于工作过程导向的“单片机原理与应用”课程改革研究[J].黑龙江生态工程职业学院学报，

2014，27（2）：86-88.

[3]陈琳.高校课程立体学习资源建设研究：促进学习方式转变的视角[J].中国电化教育，2013（11）：95-97.

[4]余胜泉，路秋丽，陈声健.网络环境下的混合式教学：一种新的教学模式[J].中国大学教学，2005（10）：50-56.

[5]张其亮，王爱春.基于“翻转课堂”的新型混合式教学模式研究[J].现代教育技术，2014（4）：27-32.

[6]陈然，杨成.SPOC混合学习模式设计研究[J].中国远程教育：综合版，2015（5）：42-47.