一流课程视域下《嵌入式技术及应用》的线上、线下混合教学研究

郝兵 曹海英 元元

摘 要：《嵌入式技術应用》是一门具有较强综合性、针对性的课程，其不但要求学生掌握多个相关学科的基础知识，同时也要求教师具有较高的理论与实践教学水平。本文依照建设一流课程的要求，对《嵌入式技术及应用》的线上、线下混合教学展开研究。

关键词：一流课程; 《嵌入式技术及应用》; 线上线下混合教学

中图分类号：G642.0        文献标识码：A        文章编号：1006-3315（2021）11-205-002

2018年时任教育部长陈宝生要求在我国的教学体系中将目前存在的“水课”通过教育方法的创新改进为具有深度、有层次的课程，进而打造有难度且有挑战性的“金课”，建设具有丰富现代教育内涵、注重学生核心地位、创新教学模式的一流课程。

在一流课程的建设中，学科教学是培养专业型人才的重要环节，课堂教学是培养综合型人才的重要方式。《嵌入式技术及应用》是一门专业性较强的应用型课程，需要教师通过多元化手段展开高质量教学，提升课程教学质量，以此培养学生的学科知识与学科核心素养。另一方面，伴随着信息网络技术的发展，教育信息化已成为教育发展的必然趋势，将信息与教育有机结合能够更为充分高效地利用教学资源，提升学生的学习兴趣，扩展学生的思维，促进学生在自主探究知识的过程中建构知识，从而提升课程教学质量。因此，将课堂教学与线上教学融合起来，开展《嵌入式技术及应用》的线上、线下混合教学，既能够补充课堂教学受空间、时间与教学资源限制的问题，也可以推动课程教学更为全面、深入并取得更好的教学效果。同时，以线上、线下混合教学模式实现《嵌入式技术及应用》的一流课程建设，需要教师在掌握学科知识的基础上，不断提升整合信息技术教学的能力，如此才能够在现代教育理念下持续提升教学质量，培养具有综合素质的专业化人才。

一、一流课程的概念及内涵

根据教育部对一流课程的要求，一流课程建设是以一流的教师队伍、一流的教学内容、一流的教学方法、一流的教材及一流的教学管理为支撑，构建一流课堂，从而建设一流的学科及课程。

一流的教师队伍是指教师不但要掌握学科教学的基本方法，还要将各种教学相关的新理念、新技术、新模式等有效地运用到课程教学之中。课程教学的水平如何，主要取决于教师的教学手段与教学方式，因此，建设一流课程需要由一大批高水平的教师作为人才支撑，并且组成强大的教学团队，这是实现一流课程的根本所在。

一流的教学内容则是学科教学的内容应当具有科学性、创新性、先进性、实用性，且符合学生的身心特点，在教学内容的设计上，教师要在保证概念理论全面、准确且易于理解的基础上，还要充分吸收与教学内容相关的学科新知识，使得教学内容具有科学性、前瞻性、先进性，从而更好地培养时代发展所需人才;一流的教学方法是指通过高超的教学方法将教学内容与教学技术有机地整合起来，在教学时能够以学生为中心，尊重学生的主体性，采用多元化措施激发学生的学习兴趣，引导学生在自主探究的过程中建构知识，培养学生的学科核心素养，促进学生全面发展。

一流的教材是一流课程的主要知识载体，是教师开展教学活动的主要材料工具。一本好的课程教材不仅知识的结构、内容、难易程度等方面要十分恰当，知识呈现得较为全面，且能够突出学科的精髓与特色。伴随着电子计算机技术与信息网络技术的发展，当下的课程教材不再拘泥于纸质形式，电子教材、网络课件等也成为了重要的教材形式。

一流的教学管理既包括对教师课程建设的管理，也包括对学生课程学习的管理。管理为一流课程的建设提供基础保证。其一方面以相关的制度促进教师履职尽责，积极推进课程教学的创新与发展，同时形成对学生的学习过程、学习成绩、学习方法等方面的评价管理机制，促进学生的创新思维与学习能力的不断提升，从而更好地培养学生的学科核心素养。

二、《嵌入式技术及应用》课程的特点

《嵌入式技术及应用》课程主要具有以下特点：

第一，该课程的涉及面广，专业性强，其涵盖计算机、通信技术、自动控制、软硬件、传感器等方面的基础知识，因此被认为是一门具有高门槛的学科。

第二，在学习《嵌入式技术及应用》这门课程之前，学生对于系统的算法设计及编程等方面虽然已经具有一定的基础，但嵌入式技术需要学生掌握底层硬件、算法设计等，并且还涉及到C语言等复杂内容，学生刚开始学习时会感觉到明显的困难，由此对这门课程产生了畏惧感，甚至是抵触的情绪。

第三，嵌入式技术具有极强的应用性，往往与操作系统、处理器等系统与模块相关联，要想学好嵌入式技术，仅仅依靠课堂教学是难以深入的，因此就要通过课下扩展教学及学生自学等方式补充课堂教学的不足，这对于学生的自学能力具有较高的要求。

第四，嵌入式技术的教学内容较为新颖，且随着相关技术的变革而持续更新，因此如何在教学中适应教学内容的变化，并且通过理论与实践相结合的方式开展全面性的教学，以学生为中心，充分地调动学生思维，激发学生的主观能动性，就成了教学所面临的实质性问题。

三、当前我国《嵌入式技术及应用》课程教学现状

1.教材的指导性不足

在目前采用的《嵌入式技术及应用》教材中，由于嵌入性系统是近年来才出现的新兴技术，教材的编写只是笼统地参考了国外教材及其他资料，即教材的编写处于摸索阶段。由此导致了《嵌入式技术及应用》教材存在一些共性问题：教材的编写内容较为宽泛，且具体的章节排序、编写不合理，并且其中没有从简到难地进行编排，有的原理描述得过多，缺乏条理，且内容冗杂;有的原理则描述得过少，导致学生难以理解，因此需要在教学实践的基础上不断改善《嵌入式技术及应用》课程教材，使之更符合学生的理解能力、学习特点与学习规律，同时也要注重教师从易到难地教学过程。

2.学生的基础知識薄弱

在嵌入式技术的教学当中，程序语言、系统接口技术及单片机等是必要的基础。针对电子信息专业的学生而言，其一般在专业课程中学习过单片机与C语言，并且对C语言的学习较为基础，没有深入掌握C语言知识。然而在嵌入性系统的设计中，教师不仅要教给学生基础性的知识，还要将指针、联合体、结构体、头文件等内容也要教给学生，使学生较为全面、深入地掌握嵌入式技术的综合性知识。

3.实践性强

嵌入性技术与工程实践具有紧密的联系，具有将理论与设计转化为实践的应用特点。嵌入式系统在各个领域具有极大的应用价值。因此，在嵌入式技术的教与学之中，不仅应当在完善教材编写的基础上展开从基础到深层次的教学，还应当结合嵌入式系统的相关产品及嵌入式技术的应用开展系统性、深入性的实践教学，由此才能够培养出专业的应用型人才。同时还可以将企业中从事嵌入性系统产品研发的人员聘请到学校讲课，将嵌入式技术的产品实践知识带入课堂，同时也要组织学生到学校实验室、到企业设计研发线、到生产线上开展学习实践，通过多种渠道全面提升学生的嵌入式技术应用实践能力。

4.教师的授课存在滞后性

由于嵌入式技术的发展较快，教师的教学内容及教学知识更新较慢，存在明显的滞后性。一般而言，嵌入式技术的更新换代速度快，而处于嵌入式技术研发与应用一线的技术机构、企业等内部嵌入性技术的更新与应用较快，因此可以说嵌入式技术工程师是在技术机构与企业中培养出来的，而高校的教学与人才培养较慢，有的高校还以单片机教学为主，对于后续出新的相关技术则了解不够，甚至是没有任何了解。而对于《嵌入式技术及应用》的授课教师来说，如果没有在相关技术机构或者是企业的工作经验，那么其自身对于嵌入型技术的掌握将不深入，更不能保证课程的教学质量。由此可见，开展《嵌入式技术及应用》课程的校企合作模式下的教师培训、实践教学具有积极的作用。

四、一流课程视域下开展《嵌入式技术及应用》线上、线下混合教学的策略

1.明确课程线上、线下教学的原则

《嵌入式技术及应用》是物联网及通信等相关专业的主要课程，该课程既注重理论与原理的理解，亦注重设计与应用的实践。因此，在以一流课程为目标构建《嵌入式技术及应用》课程的线上、线下混合教学，则要从一流课程建设的标准出发，以线上、线下教学方式为载体，运用高水平的教学技术和教学方法，结合《嵌入式技术及应用》课程的教学内容，经过全面考量，整体规划，开展课程的线上、线下混合教学。

在开展《嵌入式技术及应用》的线上教学时，采用MOOC（慕课在线学习平台）与SPOC（小规模在线课程）结合方式形成翻转课堂，充分利用网络教学资源，对课程的内容进行总结、提炼与简化，并编写成在MOOC线上教学平台呈现的教学内容。为了满足学习能力较强的学生学习需求，则可将知识点及任务问题进行适当的拔高，形成高阶的线上SPOC资源，以学生为中心因材施教，开展具有层次性、针对性的教学。同时，线上教学还要注重与学生的沟通交流，如通过教师线上提问、学生线上质疑、留言交流等方式解答问题，从而培养学生的探索精神、质疑精神与自主探究精神，不断提升学科核心素养。

在《嵌入式技术及应用》的线下教学时，则要以实践教学为主，将学生从线上所学的知识转化为线下的实践应用知识与能力，并进行知识的扩展与巩固。通过引导学生实验的方式让学生在“翻转课堂”所学的知识转化为实践应用。同时，教师还应当通过自学、培训交流等方式提升自己的课程知识能力与整合信息技术教学的能力，促进线上、线下教学水平不断提升，这是开展《嵌入式技术及应用》教学，建设一流课程的保证。

2.改善教材内容

对于每一个高校来说，其开展嵌入式技术教学所选择的教材有的是由学校编写，有的则是选择的校外教材。对于编写该课程教材的高校而言，应当结合教学大纲，在参考国内外嵌入式技术相关教材的基础上，结合嵌入式技术的最新发展情况与社会人才需求科学合理地编写教材，教材要由简到难，尊重学生的学习发展规律，并且根据嵌入式技术的发展逐年适当地更新教材内容。

对于选择校外教材的高校，则应当对市面上所有的嵌入性技术相关教材进行整体考量，并且组织教师和学生开展教材授课与学习的实验，以科学的方法确定最终选用的教材。师资力量薄弱但有条件的高校可以综合多本教材中的精华内容编写教材。

3.通过多元化途径开展课程实践

《嵌入式技术及应用》这门课程的专业性极强，因此在构建《嵌入式技术及应用》的一流课程过程中，高校要通过多元化的途径强化课程实践，在丰富学生学科知识的同时培养其嵌入式技术的实践应用能力。

首先，通过丰富实验资源的途径开展线下教学，建立专业化、高端化的实验室，为学生的技术实践奠定基础，同时在设计实验内容时要充分结合课程内容与当前嵌入性技术的最新发展现状，使得学生通过实验不仅提升了嵌入式技术的应用能力，同时也扩展了知识面，对最新的嵌入式技术有一定的掌握，以此培养紧跟时代发展的综合性嵌入式技术人才。

其次，强化校企合作或高校与科研机构的合作。通过外部合作，高校一方面可借助企业的资源对教师展开持续培训，提升教师的嵌入式技术教学能力;另一方面则可以让学生进入企业或科研机构亲身体验嵌入式技术的设计研发与应用过程，同时有条件时则可让学生加入到嵌入式技术研发及应用生产的过程中，实现人才的社会性培养，使得学生掌握的嵌入式技术能够紧跟时代潮流，在毕业后就能够有效发挥积极的人才作用。

五、结语

总而言之，建设《嵌入式技术及应用》的一流课程需要从多个方面共同着手，教师能力与教师队伍建设、教学方法与教学改革、教材的编写水平、教学实践的情况及教学管理现状等都是影响一流课程建设的重要因素。因此，高校要从以上各个方面进行统一协调，充分调动教学资源，通过不断的努力，全面构建《嵌入式技术及应用》的一流课程。

课题：校级课题《新工科一流课程建设探索与实践——以嵌入式技术及应用课程为例》HTXYXGY2002;内蒙古自治区“十三五”规划课题：线上线下混合式一流课程建设研究——以《嵌入式技术及应用》为例NGJGH2020395

参考文献：

[1]王超，周海攀.地方应用型本科院校嵌入式技术与应用教学模式探索[J]文山学院学报，2020，33（03）：93-96

[2]胡应坤，林杰鑫，徐开涛.嵌入式技术应用教学改革研究[J]教育现代化，2019，6（83）：109-111

[3]宋巍.嵌入式技术与应用专业发展规划[J]电大理工，2015（04）：17-18

作者介绍：郝兵，1976年生，男，内蒙古人，副教授，教师，主要从事计算机程序语言课程讲授工作。曹海英，1978年生，女，内蒙古商都县人，副教授，硕士，从事计算机软件与理论的研究。元元，1979年生，男，内蒙古赤峰人，副教授，从事计算机网络、物联网的研究。