基于翻转课堂的高职《单片机应用》课程混合式教学模式探析

崔宁 刘向阳

[摘要]文章阐述了高职机电专业《单片机应用》课程开展混合式教学模式改革的必要性，进而通过引入翻转课堂、借助“云课堂”平台和移动通信技术，构建基于翻转课堂的混合式教学模式，全面实施课前线上知识传授及任务实施、课中线下+线上知识内化及任务实施、课后线上知识巩固及交流提升的“新三段式”教学过程，以期有效提高课程的教学效果。

[关键词]翻转课堂 混合式教学 教学改革 单片机应用

[作者简介]崔宁（1973- ），男，吉林吉林人，珠海城市职业技术学院机电工程学院，副研究员，硕士；刘向阳（1972- ），男，吉林白山人，珠海城市职业技术学院机电工程学院，教授，博士。（广东 珠海 519000）

[课题项目]本文系中国职业技术教育学会第四届理事会科研规划项目2016—2017年度课题“‘互联网+与创新创业视域下高职混合式学习模式研究”（课题编号：201619Y13）、2017年度珠海市科技计划（教育类）项目“基于现代学徒制的高职机电一体化技术专业教学标准制定的研究”（项目编号：ZH01112501170005PWC）和2016年度珠海城市职业技术学院校级科研项目重点课题“高职机电专业现代学徒制人才培养模式研究与实践”（项目编号：20161201）的阶段性研究成果。

[中图分类号]G712 [文献标识码]A [文章编号]1004-3985（2019）02-0088-05

近年来，混合式学习、慕课、翻转课堂等全新教育理念的提出，以及各种网络平台技术的广泛应用，为高职院校开展课程教学改革提供了源源不断的动力和技术手段支持。高职院校应引入翻转课堂，充分利用现代网络信息技术和移动通信设备，借助“云课堂”平台，对机电专业《单片机应用》课程教学过程进行重构，积极探索更加适合高职学生特点的混合式教学模式，有效提升课程的教学效果和教学质量。

一、《单片机应用》课程开展混合式教学模式改革的必要性

1.《单片机应用》课程教学现状。单片机技术在智能控制领域应用广泛，单片机类课程具有理论较深、知识面广、实践性强的特点。目前，大部分高职院校在机类、电类、信息类等专业都开设了单片机类课程。《单片机应用》课程是机电一体化技术专业的职业技能课，课程主要教学环节包括理论知识讲授、控制电路设计、控制程序设计和仿真实验。近几年，部分高职院校在该课程引入了项目化教学，通过增设控制电路的焊接与调试，采取项目化教学实施过程，巩固了学生的理论知识，强化了其实践能力。在未实施混合式教学模式改革前，该课程教学过程主要划分为三个阶段（即“旧三段式”），全部教学过程都在理实一体化教室完成，如表1所示。

2.《单片机应用》课程教学存在的问题及改革的必要性。虽然《单片机应用》课程传统教学模式在一定程度上能够体现“學做合一”，但仍存在以下几点突出问题：第一，学生学习主动性差，尚未成为有效的学习主体。从表1师生任务的直观对比可以看出，学生以被动地听讲、观看和跟随教师演示操作为主，学习主动性较差。教师的课堂讲授和操作演示占用较多时间，主导了整个教学过程，学生作为主体的空间受到挤压，尚未成为有效的学习主体，难以有效激发其学习的主动性和积极性。

第二，教学效率低下，教学效果难以保证。课堂上教师讲授、操作演示的时间过多，且存在重复情况，以致学生随堂消化及运用有关知识解决实际问题的能力大打折扣，而课前、课后又没有有效的途径来辅助和驱动学生进行自主学习，以致出现课堂教学效率低、教学效果和质量不如人意的现象。

第三，教学无法满足学生的个性化需求。《单片机应用》课程的传统教学模式，不能体现以学生为中心的教育理念，不能满足学生的个性化需求，从而难以激发学生学习的主动性。混合式学习和翻转课堂基于建构主义理论提出了以学生为中心的教学理念，并得到了广泛推广及成功运用。混合式学习通过有机地融合面对面的课堂学习和在线学习，将两者的优势结合起来。翻转课堂是基于混合式学习理念的一种新型教学模式，其通过重新调整课堂内外的时间，将学习的主动权从教师转移给学生。

在翻转课堂中，教师依托信息化环境，提供以教学视频为主要形式的学习资源，学生则课前完成对这些资源的学习，并自主规划学习内容和学习节奏，从而更专注地进行项目学习和训练。教师则在课堂与学生就某些共性与个性问题进行探究，促使学生对知识有更深层次的理解，且教师能有更多的时间与每个学生进行交流，提供更有针对性的个性化指导。混合式学习与翻转课堂具有的优势，为开展课程教学改革、解决传统教学模式存在的问题提供了理论依据和解决途径。

二、基于翻转课堂的课程混合式教学模式改革

1.课程建设。课程建设主要包括课程基本教学文档建设和课程资源建设两部分。课程基本教学文档包括课程标准（或教学大纲）、考核标准、教学进度安排表、教学PPT、教案、试题库等。课程资源主要包括学习任务书、微课视频、动画、图片、拓展学习材料及自测题库等。对于课程标准（或教学大纲）和考核标准应在原有教学文档的基础上，针对翻转课堂特点和混合式教学实施过程进行相关内容的调整。线上学习是混合式教学模式中最重要的环节，其实施效果直接影响后续教学能否顺利开展，并影响最终的教学效果。因此，高职院校应在文档中明确考核方式以及有效落实考核的方法和手段。《单片机应用》课程实践性强，在课程教学实施的中后期有很多实操性的任务，但使用工具软件进行电路和程序设计、仿真和调试任务，基本可以安排在课前线上环节实施完成。据此，本课程应分配课前线上学习情况占总评20%的权重，其教学进度安排表、教学PPT、教案、试题库等文档也应做相应的调整与优化。

课程资源建设中的微课视频，在翻转课堂中起核心作用，不但涵盖了基本知识点的讲授，还包括一些工具软件操作过程的演示，其制作质量和水平，以及人性化程度将直接影响学生的学习兴趣和学习的便利性。微课视频应遵循短小精悍，知识精细化、教学解析化，教学设计完整、内容全面、形式灵活多样，应用广泛等原则进行制作。微课视频应按以下思路进行规划和安排：首先，根据总体教学目标将课程分解成相应的微单元；其次，对各微单元进行自主学习任务书设计；最后，制作每个微单元中的微课视频。同时，教师还要通过各种途径搜集、整理或精心制作每个微单元相关的动画、图片以及拓展学习材料，进一步丰富教学素材的形式和类型，方便学生进行选择学习。为保证线上环节能有效测试学生的学习效果，高职院校要专门组织教师对每个微课单元编制自测题库。

此外，与课程建设同步进行的还有混合式教学平台的选用、搭建及操作熟悉，网络环境的搭建与调试，移动通信设备的配置与调试，教师培训等工作。

2.教学实施过程。《单片机应用》“旧三段式”教学实施过程存在众多弊端，课题组保留和优化了其项目化和任务式教学，将其有机融入基于翻转课堂的混合式教学，探索实施课前、课中、课后的“新三段式”教学过程（如上表2所示）。下面结合课程典型工作任务——“最小系统构建及点亮LED”进行具体说明。本次任务的主要学习目标是：在了解和熟悉单片机最小系统组成及原理的基础上，完成“最小系统构建及点亮LED”控制电路和程序设计、电路虚拟仿真与调试、电路的焊接与调试。

第一阶段：课前线上知识传授及任务实施。本阶段教师的主要工作是任务发布、学习情况检查、共性问题、重点难点的提炼。教师要在课前一周左右，通过“云课堂”平台及课程学习群（QQ群、微信群）下达学习任务书，发布教学内容和学生在各环节需要完成的任务，并在平台设定好预习、自测及提醒的各时间节点。例如，本次课布置的预习任务是学习最小系统的组成及原理，并完成课前自测。教师课前需准备好并上传至“云课堂”平台的主要教学素材包括：授课PPT文档、学习任务书PDF文档、相关微视频和静态图片、一套具有较强针对性的在线自测题目，具体如91页表3所示。需要说明的是，经过2～3次课中训练，大部分学生都可以熟练掌握电路和程序设计软件的基本操作方法。因此，后续教学内容凡涉及软件操作的训练任务可以考虑安排在课前的线上环节完成，只要设置好时间节点，作为课前作业要求学生按时提交任务文件即可。这样教师能够在课前提炼更多的共性问题，在课中给予学生有针对性的指导，或者在课中设置适当深入的训练任务，强化学生的软件操作熟练程度。

教师要通过“云课堂”平台对学生的学习情况进行监控，分析在线自测题目的完成情况，提炼学生线上学习过程中出现的共性问题、涉及的重难点，为课中进行指导和点评做好准备；还要通过后台管理模块对相关数据记录进行分析，确定学生是否按时完成学习任务，并将其作为课程考核的一项做好记录，从而确保课前知识传授得到落实。对于学习进度滞后的学生，教师要及时予以提示、警告和记录，敦促其抓紧时间按要求完成学习任务。学生接受任务后要利用计算机、手机或平板电脑等移动通信设备，通过客户端访问“云课堂”平台，在课前完成相关知识的学习，并完成课前自测题。学生可以根据个人特点和学习习惯，灵活安排学习时间、地点和方式，只要在规定的时间节点前完成指定任务即可。学生还可以选取课程中的拓展资源和素材进行深入学习，从而实现个性化、差异化学习。

第二阶段：课中线下+线上知识内化及任务实施。本阶段教师的主要工作是对学生的课前任务完成情况进行点评，对共性问题、重点难点进行强调和说明，并对本次课需要完成的任务实施过程进行监督、检测和指导。课中教师以检测实施和过程指导为主，教师和学生的身份实现了翻转，教师虽然在主导教学，但是主体变成了学生。学生成为课中的主角，其学习积极性将得到大幅度提高。教师在检测指导过程中，可以针对学生实施任务过程中出现的问题，给予有针对性的个性化指导。同时，教师也要鼓励和引导学生充分利用“云课堂”平台查阅相关资料自行解决问题，从而实现自主学习，有效激发其学习的积极性、主动性和自觉性。

第三阶段：课后线上知识巩固及交流提升。本阶段教师的主要任务是做好学生的互动引导和释疑工作。教师要借助便捷的“云课堂”平台和学习群，充分利用讨论交流、调查统计等功能模块，针对一些共性问题进行有效的师生互动，及时给予学生有效的释疑，既能实现对学生的普遍化指导，又能实现个性化帮助，从而有效提升教学效率。对于学习基础和接受能力较差、学习进度相对滞后的学生，教师要鼓励和帮助他们反复观看微课视频和平台中适宜的学习资源和素材；对于学习基础和接受能力较强、学习进度超前的学生，教师可以在平台提供一些拓展性素材，进一步提升其学习动力和自信心。

三、基于翻转课堂的混合式教学需要注意的几个问题

1.教师能否有效开展混合式教学的问题。基于翻转课堂的混合式教学使教师和学生的角色发生了转换，学生成为学习的主体，教师的主导作用更加重要。教师不但要把握好课堂教学，也要对整门课程进行精心的规划和设计，协调好线上（课外）和线下（课内）所有教学环节和教学内容，做到二者的有机融合和顺利实施，充分发挥混合式教学和翻转课堂的优势。教学效果取决于教师的主观能动性、教学理念、信息化教学水平和网络信息教学条件等因素。高职院校要推出相关激励机制激发教师的主观能动性；也要创造更多的培训、学习和交流机会，促使教师不断接触和了解新理念与技术，从而更新教学理念，主动学习新技术和新方法；更要加强网络信息化条件建设，满足混合式教学的需要。高职院校只有打通开展混合式教学“想做、能做、可以做”的所有通道，才能促使教师更加积极、有效地开展混合式教学改革。

2.学习活动设计的有效性问题。翻转课堂对传统教学最大的冲击，就在于其引导学生去发现，而不是简单地接受。翻转课堂需要教师依据学生发现的逻辑将知识合理打散，并用一个个真实有趣的任务将这些知识重新组装起来，而组装过程则更多地体现在学习活动中。因此，在翻转课堂中，学习活动的设计质量对于教学内容的组织、教学活动的开展以及教学效果将起到决定性的作用。目前，有模块拼接法、四要素教学设计模型、学习活动参考模型、以过程为导向的探究性学习等多种成熟的设计模型、方法和工具，教师可以根据课程和学生特点合理地选择使用。

3.学生的个性化指导需求问题。在翻转课堂中，由于存在前置学习和线上练习环节，学生的困惑和问题得以进一步明确，期望获得问题解答的欲望更加强烈，如果不能及时为他们答疑解惑，学生的学习积极性会受到严重的打击，甚至影响后续的学习。教师应制作微课，多涉及可能出现的各类问题，并采取“小组合作互助”“练评讲结合”等方式，满足学生的个性化指导需求。

4.翻转课堂与传统教学方式的关系问题。翻转课堂与传统教学模式有所不同，但两者都是以知识传递、人格培养和学习方法培养等为目的。因此，这两种模式可以相互协调、互为补充，使教学模式既吸收传统教学的精华，又引入翻转课堂的技術和载体，从而达到促进知识传递、巩固知识内化、提高学生的自学能力和培养完善人格的目的。两种教学模式的结合应是教学思维的融合、课堂和课程设计的精细化、各教学方法扬长避短的结合使用，应构建在反复的教学试验中，更好地提高教学效果和学习状态。

四、结语

实践证明，在实践性、操作性强的课程中实施翻转课堂教学是可行并有效的，教师的主导作用、学生的主体地位得以充分体现。高职院校通过转变教学理念、教学模式、教学方式和手段，不但可以推动学生由被动学习向自主探究式学习转变，还能够有效提升学生的创新思维和能力，培养其终身学习的意识和能力。混合式教学、翻转课堂属于全新的教学理念，要全面提高其教学效果，与学校的政策支持、教学管理的意识和水平、教学与实训条件保障、网络信息技术水平，教师的学科素养、信息技术素养和教育教学素养水平等因素都密切相关，只有各方面齐抓并进，才能更有效地实现教育目标。

[参考文献]

[1]程丽丽.“互联网+教育”打造高职院校课程教学新途径[J].中国教育信息化，2016（4）.

[2]胡梅，马斌.“互联网+高等职业教育”的现实可能与当代变革[J].现代教育管理，2016（1）.

[3]邱文棣.混合教学 道术统一——中职单片机课程“混合式”教学创新实践[J].中国教育信息化，2016（5）.

[4]金燕.基于微课的翻转课堂教学模式实践研究——以《计算机应用基础》课程为例[J].职教论坛，2014（23）.