混合“线上”+“线下”嵌入式课程考核改革研究

黄恒一,付三丽

(三亚学院,海南 三亚 572022)

0 引言

嵌入式系统及应用课程是课程教学内容与工程实际紧密联系,应用性很强,是一门在理论指导下,偏重于实际应用的课程。通过该课程的学习,可以了解嵌入式系统技术的基本概念、特点分类,掌握嵌入式系统软硬件设计的基本方法。课程注重培养实际应用能力,以达到“学习嵌入式,使用嵌入式”的目的,能够将这些知识用于解决嵌入式系统与网络中的复杂工程问题。

本文重点介绍嵌入式系统原理及应用课程改革中“线上”和“线下”教学涉及的筛选课前预习资料、课堂教学、实验教学、课后作业和考核方式等方面的设计初衷,根据教育部一流课程“两性一度”要求和三亚学院“混合线上线下教学改革项目”标准,在分析学生学情的基础上,开展基于信息技术的教育教学改革,将“以学生为中心”教育理念融入教学,利用雨课堂及学堂在线优质MOOC资源,设计线上线下混合教学方法,将两种授课形式有机融合、取长补短,以此提高学生的主观能动性,充实课堂内容,让学生忙起来,进而提高课堂教学效果[1]。

1 课程“线上”+“线下”建设

《三亚学院课程“三度”建设指导性意见》(三亚院教字〔2018〕57 号) 文件提出课程“三度”是指课程的饱和度、深度、紧张度[5]。课程将课堂教学和实践环节融合,综合运用多媒体手段,在课堂授课以电子发烧友网、CSDN网络学院等网络教学资源的基础上,通过课前App项目视频的播放、电子硬件科研项目的讲解、电子硬件实物App项目的动手演示等方式加强学生在该课程课堂学习的饱和度;同时,课程在讲授基本知识的同时,综合利用网络资源,通过课堂上的嵌入式实物动手小项目讲解引起学生对嵌入式系统及应用课程的兴趣,实施“以学生为中心的教与学”,通过学生自学网络视频课程、分组讨论、教师正确引导、鼓励制作小作品,让学生参与到授课的全过程,着重培育学生的学习能力、实践动手能力、创新能力,帮助学生学习专业知识,提升自学能力,激发学生的学习兴趣[2]。

1.1 学情分析

在嵌入式课程的教学过程中,发现学生普遍属于“眼高手低”型,上课讲到重难点时,老师会反复强调要求掌握,大部分学生的课上回应也能跟上老师的讲解节奏,但测试和实践效果则不理想。说明学生的理解应用能力不强、学习的主动性较弱,这是学生学习成效差的主要原因。嵌入式课程对于学生的实验实践水平要求较高,传统课堂以讲授为主,实验实践为辅。这种课堂授课形式较为传统,学生在集中学习的情况下被动接受知识,容易造成学习动力不足、不重视动手能力培养的现象,即便学生能够熟练掌握理论知识,但也只会“做试卷,拿高分”,这对一门实践能力要求很高的课程而言显然不能达到教学目标[3]。

为了解决以上问题,本文设计了线上线下混合教学的方法,将两种授课形式有机融合、取长补短,以此提高学生的主观能动性,充实课堂内容,让学生忙起来,进而提高课堂教学效果。

1.2 课程简介

“嵌入式系统及应用”课程是测控类专业高年级学生学习的一门面向应用的专业方向课,课程的教学内容与工程实际紧密联系,应用性很强,是一门在理论指导下、偏重于实际应用的课程。课程以“理论与实践”相结合的教学方法为核心,以为国家培养有较强学习能力、创新能力的嵌入式硬件开发人才为目的,是电子测控类学生需要掌握嵌入式技术必备的基础知识[4]。

1.3 课程教学目标

通过本课程线上线下教学,使学生具有从事嵌入式领域工程技术工作所需的相关基础知识,可以了解嵌入式系统技术的基本概念、特点分类,掌握嵌入式系统软硬件设计的基本方法。课程注重培养实际应用能力,以达到“学习嵌入式,使用嵌入式”的目的,能够将这些知识用于解决嵌入式系统与网络中的复杂工程问题。

课程在参考其他学科教学改革的基础上,根据“三度课程”标准,利用雨课堂及学堂在线优质MOOC资源,开展“芯位教育平台”为载体的“线上+线下”混合式教学模式探索,本着“以学生为中心”的教育理念,进行了一系列的线上线下相结合的教学改革[5]。

2 改革方案设计

本着“以学生为中心”的教育理念,按照设定的改革目标,针对现有学生的层次和能力,改革“嵌入式系统原理及应用”原有的传统讲授式的教学模式,采用“线上课堂自学+线下课堂仿真设计”的混合式教学模式,利用雨课堂在线平台网络资源,使学生利用“线上课堂”进行知识的学习、梳理、练习和讨论。混合式教学方法遵循“任务主线、教师主导、学生主体”的课前、课中及课后三段教学模式。围绕该教学改革教学模式,教学内容组织实施过程可分为以下几种教学方法[6]。

2.1 案例引入法

通过嵌入式相关技术激发学生学习计算机网络课程的兴趣,通过网络技术案例讲解每个技术涉及的知识点内容。学生通过自主学习推荐的课程资源和相关网络视频资源,利用VMware10、MIT APP Inventor2进行相关嵌入式Linux系统分析,并在此基础上加一些小模块进行功能上的创新[7]。

2.2 团队项目法

引导学生学习推荐课程资源、浏览相关网站和学习往年比赛作品,要求学生完成本课程小作品的制作,组织并鼓励学生积极参加各种相关比赛,鼓励学生参与老师的相关领域科研活动。

2.3 线上资源法

通过雨课堂平台上的教学视频资源加强学生知识点的理解,通过平台习题强化学生的学习效果;通过平台上的自测数据掌握学生的学习情况数据,便于教师进行后续动态教学情况的调整。

3 教学改革实施

嵌入式课程具有教学内容多、学时短、操作难等问题,因此采用“线上”“线下”促进“教”和“学”相督促,注意启发式、范例式课堂教学,增加师生互动环节、传统讲授与直播回放、学生实时回顾复习的教学模式。

3.1 课前指导性的学习

(1)每次课前,学生需要30～60 min用来预习教材内容、阅读指定的经典书目,并撰写读书笔记以及上网查阅资料等。课程结束后需要及时复习。

(2)每次课堂的前一天,通过QQ群发布嵌入式科技前沿产品,如我国发射的“嫦娥4号”月球背面无人探测车、美国2004 年发射的“勇气号”无人探测车等。课程科技前沿视频的发布,主要目的是为了提高学生对科技前沿技术的了解,扩大知识视野[8]。

3.2 课中引导性的学习

(1)网络教学理论的讲解平台采用腾讯课堂进行演示。为了最大限度地保证教学效果,课堂正式开始前30 min调试设备,并提前10 min发布腾讯课堂的网络入口链接地址,通过签到掌握学生进入网络课堂的出勤率,讲解过程中通过互动题目激发学生学习的兴趣,每次课程结束时通过腾讯课堂的成员导出列表掌握学生课堂参与学习情况的数据信息,从而掌握并了解学生每次课程的学习状态分析,以更好地开展教学工作。

(2)线下的理论课会讲解重难点,学生根据教学要求做好相关笔记。理论讲解部分采用案例引入法、讲练结合法加深学生对计算机网络理论知识点的掌握及理解[9]。

3.3 课后归纳性的总结

(1)线下课堂后要求学生完成计算机网络雨课堂及芯位在线教育平台的每章作业。通过雨课堂、芯位在线教育平台和线下课堂教学,使学生真正完成“了解—思考—理解—解惑—掌握”的学习过程,实时公布芯位在线平台和雨课堂的成绩,让学生实时知道自己的学习情况。

(2)课后每次作业的发布可以促使学生检测知识点的掌握程度,同时也使得老师更好地了解学生知识点的掌握情况,便于教师更好地采取应对措施,最大程度地为学生的学习考虑。每次课堂的预习心得及作业都是通过雨课堂平台发布。

3.4 线下改革措施

(1)学生根据上课所讲内容,完成雨课堂平台课前预习和课后单元测试题,对出错较多的知识点,进行重点习题的讲解。教师根据批改作业时,学生的完成情况以及出现的普遍问题,有选择性地进行课后习题讲解。学生课下自主线上学习完成自己选择的嵌入式应用案例制作,教师有选择性地解答学生遇到的嵌入式应用案例产品制作过程中遇到的疑难问题。

(2)学生通过教师提供的推荐课程资源,选择雨课堂课程资源进行线上自主学习,按时完成单元测试和期末考试。老师学期末收取学生雨课堂学习情况的证明材料,根据学生的完成情况酌情提高其平时成绩和实验成绩。

3.5 评价

(1)过程化、全覆盖的评价。改革原有“平时20%+实验10%+考试70%”的考核方式,突出考核的过程化和全覆盖。将课程的整体学习任务按类型、分阶段分解,让学生可以更好地克服对学习的畏惧,同时也使学生所有的努力都能得到反馈,激发学生的学习积极性和主动性。

② 通过改革,学生的平时成绩由雨课堂线上(50%)、线下(50%)两部分的占比情况组成,其中雨课堂在线平时成绩考核方式为:作业占比50%,线上期末占比50%。

4 教学改革成果

4.1 学生端的改革效果

通过“线上”+“线下”的同步教学,学生端主要取得的效果如下。

(1)学生养成了自主学习的习惯。学生根据需要学会了充分利用雨课堂平台,通过网络课程扩充知识储备,坚持自主学习,养成终身学习的习惯[10]。

(2)学生更加关注学习过程。通过雨课堂发布客观测试题目,能立即提交即知答题成绩,帮助学生可以实时查看自己的平时成绩,对于答题有疑惑的,可及时与老师和同学探讨,这也极大地激发了年轻人不服输的学习劲头,如图1—2所示。

图1 雨课堂学习资源

图2 学生答题数据照片

4.2 教师端的改革成果

通过教学改革,教学端取得的效果如下。

(1)借助MOOC资源再学习,对嵌入式系统及应用课程有了更深的理解。课堂上引入大创项目,促进了“教”与“研”的进一步结合,也对自己的科研活动起到了促进作用。

(2)方便了解学生对知识的掌握情况。老师在授课过程中关注腾讯课堂互动栏、雨课堂弹幕及QQ班级群,能及时掌握学生的学习情况、及时调整授课进度及重难点。每次课程有课堂测试,课后系统会自动总结出每次课程的“优秀学生”和“预警学生”,方便教师及时与听课状态不佳的学生沟通。

4.3 持续改进措施

经过本轮教学模式的改革探索还发现了一些需要改进的地方:根据课上上课情况,发现部分学生课前预习不够深入;对于优质MOOC资源和知识体系的调整是否合适还有待时间的检验;结合三亚学院计算机中心的实验室条件,加强腾讯课堂、雨课堂教学平台中优质教学资源的建设,使学生在理论和实验两个维度都能享受优质资源[9-10]。

5 结语

嵌入式技术的创新和应用推动了教学自动化和信息化的进程,嵌入式AI相关技术应用的快速发展对信息技术人才提出了更高的要求。嵌入式课程开设的20 年来,社会需求与行业发展发生了较大变化,也给课程的教学内容、教学方法及教学目标提出了新的要求,传统的授课方式已不能满足目前的课堂需要,不能满足学生的需求。本文通过对课程教学模式的深入改革,设计线上线下混合式教学方法,切实贯彻“以学生为中心”的授课理念,改革授课方式,将线上内容与线下授课有机结合,培养学生的工程应用能力,继而提升学生的工程创新能力。