混合式“金课”驱动下的微机原理课程改革研究与实践

梁 爽 马千里 戴修斌 杜若瑜 王 俊

（南京邮电大学地理与生物信息学院 江苏·南京 210023）

在新时代全国高等学校本科教育工作会议上，提出要淘汰“水课”、打造有深度、有难度、有挑战度的“金课”，对高校的课程教学内容、教学过程及教学质量提出更高的要求。“金课”可以划分为五大类型，其中线上线下混合式“金课”将在线教学和面授教学两者的优势有机融合，成为高等教育发展的重要方向之一。近年来，混合式教学模式逐渐向基于移动终端设备、网络学习环境与课堂讨论相结合的教学情境方向转变，该模式对教学效果提高、学生能力培养发挥着重要作用。

1 微机原理课程特点及新要求

微机原理课程属于我校生物医学工程专业的必修核心课，是实用性、综合性较强的计算机软硬件相结合的课程，不仅要求学生掌握微型计算机的基本理论，并要求学生具备较高的实际动手编程能力。结合混合式“金课”内涵，通过分析我校该门课程的教学现状和学生反馈，总结出对现有教学内容、教学方式等提出的新要求。

（1）由于微处理器硬件系统不断更新换代，现有理论教学与时代存在部分脱节，不能涵盖微机体系结构的新技术。理论教学内容需要满足前沿性与时代性要求，淘汰陈旧的、不变的教学内容。由于本校生物医学专业课程设置较多，受到总体课时的限制，课程的实验课时配置较少，实验内容仅沿袭传统的微机原理实验内容，较为简单且综合性不强，没有更好地体现生物医学工程专业的特色。实验教学内容需要体现前序后继课程知识体系的衔接，增加综合性实验的比例，注重培养学生解决复杂问题的能力。

（2）由于本门课程理论性强且涉及面较广，部分理论知识复杂抽象，若仍沿用传统的线下教学模式，采用满堂灌的授课方式，学生在上课过程中会感觉授课内容枯燥、难于掌握。教学过程需要将先进教学手段有机地整合到“教与学”的互动过程中，充分发挥线下、线上教学方式的各自优势，扩展课堂空间与时间维度，增强学生教学过程的参与程度，完善教学的各个环节。

（3）由于本门课程兼顾微机的硬件结构和软件编程，需要考核学生理论和实践相结合的学习效果，以卷面成绩为主的传统应试教育考核方式，既无法完全反映学生对课堂知识的掌握能力和运用能力，亦无法衡量并促进学生的创新活动。教学评价体系需要强调过程性考核，注重教学与考核的同步化，挖掘反映线下线上课程学习情况的多元化指标，全面、客观、公正地反映学生的学习情况，促进学生的学习内生性，增强教师的自我认同感。

2 微机原理课程的教学改革与实践

以线上线下混合式“金课”建设驱动为导向，着重结合我校生物医学工程专业特色，本文拟对微机原理课程的教学内容、教学方法、教学评价三个方面进行改革与实践。

2.1 教学内容设计

在理论教学内容方面，首先，由于微处理器的不断发展以及我国人才培养需要，对软硬件设计能力培养比以往要求更高，需要强调软硬件教学的相辅相成，加深学生软件编写、接口电路设计、可编程芯片等概念的理解，培养学生软硬件综合设计能力。其次，选用由我校教师编写的适合线上线下教学的《微型计算机原理与接口技术》（慕课版）教材，该教材内容融合了微机原理基础理论与新兴技术，涵盖诸多新应用场景的案例，具有知识体系全面且实用性较强的特点。该教材配套有慕课资源，其将学习内容分解为若干知识单元，遵循由简单到复杂的渐进思路，契合我校学生培养目标的定位，可充分利用如慕课堂等先进的教学手段，调动学生学习积极性，提高学生学习的参与度。最后，可以引入我国的“缺芯”困境、华为的“备胎”计划等鲜活的例子，让学生认识科技创新的重要性，培育学生们的民族责任感和家国情怀。

在实验教学内容方面，首先，可以综合汇编语言程序设计、A/D数据采集以及串口通信等课程知识点，舍弃原来以验证性为主的实验内容，设计综合实验，将生物医学工程专业特色内容加入到实践环节，充分利用实验室微机原理实验箱、医学电子教学综合实验箱，将《生物医学传感器》、《医学仪器原理》、《医学信号处理》等课程串联起来，加强前后知识体系的衔接，使学生通过需求分析、实验设计、软件仿真、硬件调试等工程实践，掌握微机原理系统构成及应用，掌握电子医疗仪器设备较为完整的实际开发过程。其次，由于单片机的中断、输入输出等概念与微机原理一致，可以将单片机引入到实验环节，充分发挥其灵活便捷、可用高级语言进行编程等优势，既加深学生对微机原理知识的理解，更方便同学自行设计实际应用。

2.2 教学方法改革

在理论教学方法方面，采用线下主导、线上线下交互协作的混合式教学模式。关于线下授课，坚持理论联系实际，强调巩固课程难点重点内容，针对性地学习解惑，使学生对课程内容从理解掌握层面上升到运用层面。同时，利用多媒体、移动终端等媒介，提供学习任务和目标，建立交互式的学习情境，支持学生间的交流与合作，加深对授课内容的理解。比如，课前可以采用“雨课堂”、“慕课堂”、“学习通”等智慧教学工具，通过手机终端将教学课件、资料发送给学生，提高课堂效率。课堂借助教学工具的提问功能，激发学生的听课积极性，实时掌握学生的学习情况。课后借助作业推送功能，敦促学生完成课后的复习工作。关于线上授课，采用本校《微型计算机原理与接口技术》慕课资源，其将微机原理内容拆解成独立单元，并通过每个章节的导语单元将知识点串联起来。利用慕课资源，可以重点开展课程导入、知识点回顾、考点归纳、作业互改等教学环节，使学生利用课余时间灵活开展自主学习，充分调动学生的主动性。

在实验教学方法方面，充分运用案例驱动的实验教学方法，设计贴近生物医学工程专业的实验内容，如“生理信号数据采集系统设计”实验内容，以期打破以知识点组织实验的常规模式，帮助学生整合和优化课程知识结构。本课程的综合实验要求学生组队完成，明确成员分工，强调学生的动手参与性，重视培养学生的软硬件调试能力以及相互协作的团队精神。实验课前预先布置实验任务，让学生们就实验设计思路进行线上或线下分组讨论，教师则需要充分参与讨论，把握学生参与度与实验进展，引导学生自行发现遇到的工程实践问题，指导学生完成综合实验。

2.3 教学评价体系建立

“金课”要求学习评价应具有探究性和个性化，这要求教师应该更加注重过程化考核，构建多元化的课程考核方式，以便合理地进行教学效果评估。教学评价体系对混合式教学模式下的“学”与“教”双方均会产生重要影响。一方面，科学合理的教学评价体系可以客观、公正地反映学生的学习情况，包括学生对理论知识理解和掌握，分析解决问题能力，实践能力和创新能力等，还能激发出学生的学习动机。另一方面，科学合理的教学评价体系可以及时评估、反馈教师的态度、能力情况，改善教学效果，提高教师的自我认同感。

在学生评价层面，基于本校慕课平台的学生线上学习数据，如访问量、在线时长、学习进度、在线讨论数等，对学生课程参与度进行评价，并将数据及时反馈给学生，督促激励学生积极主动参与学习。此外，利用智慧教学工具，及时统计课堂答题、课后作业完成情况，提高学生线下学习的效果。由于采用线上线下混合式教学方式，需要改变原来以期末考试成绩、平时成绩和实验报告成绩为基础的考核方式，增加线上学习成绩占比。同时，以案例项目为驱动的实验设计，其难度高于传统的微机原理实验设计，考核方法需要调整为以实验过程的学生表现为主，兼顾实验完成度的原则，从实验态度、操作能力、创新设计和实验报告等方面综合考察，实验验收阶段可以采用组内成员合作口头答辩的方式，增强学生团队协助意识。

在教师评价层面，首先，可以采用学生问卷法，从课程内容覆盖的广度与深度、智慧教学工具的应用、线上线下互动情况、理论结合实际情况等方面，全面考察教师的线上线下授课情况；其次，可以采用文本分析法，综合分析线上线下教学讨论内容、答疑情况、作业批改等文本信息，全面掌握教学环节实施情况；最后，完善混合式教学的评价体系，并将评价结果及时反馈给课程准备、课程设计与实施等教学阶段，帮助教师及时调整教学内容与方式，持续改善教学效果。

3 结论

本文从线上线下混合式“金课”教学模式的内涵出发，结合生物医学工程的学科定位和专业特色，针对本专业微机原理课程建设进行了教学改革的探究，对课程的理论教学内容和实验教学内容、教学方式以及教学评估体系开展改革探索，具体效果仍需要在今后的教学实践中不断地验证与改进。