基于SPOC的課堂翻轉(zhuǎn)教學(xué)設(shè)計(jì)模式在單片機(jī)課程中實(shí)踐探索

孫雷

【摘 要】單片機(jī)課程是電子信息類專業(yè)的核心課程，為了提高這門課程的教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量，提出新的教學(xué)方式來探索教學(xué)改革，SPOC將優(yōu)質(zhì)的MOOC資源與傳統(tǒng)課程的優(yōu)勢(shì)相結(jié)合，具有小規(guī)模私有定制、線上MOOC、線下課堂接受導(dǎo)師輔導(dǎo)的特點(diǎn)。借鑒SPOC實(shí)現(xiàn)單片機(jī)課程的教學(xué)流程的重構(gòu)與創(chuàng)新，賦予學(xué)生有效的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，提升學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì)。

【關(guān)鍵詞】SPOC；課堂翻轉(zhuǎn)；教學(xué)模式

0 引言

海口經(jīng)濟(jì)學(xué)院作為應(yīng)用型本科大學(xué)，培養(yǎng)的學(xué)生應(yīng)具備高素質(zhì)技術(shù)和技能，我們正在探索人才培養(yǎng)和行業(yè)、社會(huì)的無縫對(duì)接，多種形式的教學(xué)改革是提高人才培養(yǎng)的有效途徑，本文分析了我校電子信息工程專業(yè)的單片機(jī)課程教學(xué)存在的問題，利用SPOC教學(xué)平臺(tái)把傳統(tǒng)的課堂教學(xué)方式的優(yōu)勢(shì)和在線學(xué)習(xí)的優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來，對(duì)教學(xué)模式進(jìn)行了探索和實(shí)踐。

1 單片機(jī)課程的性質(zhì)和特點(diǎn)

1.1 課程的性質(zhì)

單片機(jī)課程是電子信息工程專業(yè)的核心課程之一，課程任務(wù)是從應(yīng)用的目的出發(fā)，通過對(duì)51系列單片機(jī)結(jié)構(gòu)的剖析，使學(xué)生獲得有關(guān)單片機(jī)的硬件基本概念、基本知識(shí)和單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)編程知識(shí)；使學(xué)生能用C51進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

1.2 課程的要求

（1）基本要求：通過理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)，讓學(xué)生了解單片機(jī)的基本工作原理；掌握51單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)組成、C51程序設(shè)計(jì)以及單片機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)。

（2）提高性要求：熟悉單片機(jī)硬件系統(tǒng)與擴(kuò)展電路的設(shè)計(jì)；能夠采用匯編語言或C51編程自行設(shè)計(jì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。

（3）技能性要求：通過學(xué)習(xí)MCS-51單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)課程，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用與之類似的系列單片機(jī)技術(shù)，通過學(xué)習(xí)單片機(jī)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)電子產(chǎn)品的智能化，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

2 當(dāng)前單片機(jī)課程教學(xué)存在的問題

2.1 “以教為主”的單一方向知識(shí)傳播，不能激發(fā)學(xué)生的積極創(chuàng)造能力

以教師為課程主體的教學(xué)方式，是多年的傳統(tǒng)教學(xué)方式，理論教學(xué)中，如果老師講授的時(shí)間超過15分鐘，一些學(xué)生的注意力就會(huì)發(fā)散；課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，一些學(xué)生只是反復(fù)模仿老師的示范操作，為了快速完成實(shí)驗(yàn)，不求甚解，缺乏思考和反復(fù)驗(yàn)證推敲。所以， “以教為主”的單一方向傳播知識(shí)的方式，已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)在的教育教學(xué)需求。

2.2 實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)薄弱，不利培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐綜合能力

這門課程的實(shí)踐性非常強(qiáng)，固有的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)已經(jīng)不能滿足部分學(xué)生的求知欲望，有些學(xué)生經(jīng)常在課下繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證和探求?，F(xiàn)有的教學(xué)模式中，理論授課占60%，先理論后實(shí)驗(yàn)，而且基本為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，難以培養(yǎng)學(xué)生的開發(fā)和設(shè)計(jì)能力。實(shí)驗(yàn)課程中，主要采用KeilC51編程軟件和仿真軟件Proteus結(jié)合使用，在后期的課程設(shè)計(jì)中使用實(shí)驗(yàn)開發(fā)板來進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)課堂的時(shí)間有限，學(xué)生只能按照老師的規(guī)范操作，下載程序后，在仿真軟件或者開發(fā)板上觀察實(shí)驗(yàn)效果。

2.3 以考代評(píng)，缺乏對(duì)學(xué)生的真實(shí)能力的評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)

單片機(jī)課程的考核方式以閉卷筆試為主，采用“3+7”模式，即實(shí)驗(yàn)成績30分，期末筆試成績70分。并且實(shí)驗(yàn)成績也主要以書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告來評(píng)定成績，由于課上時(shí)間有限，老師不能一一的檢查、驗(yàn)收每位學(xué)生真實(shí)的實(shí)踐操作水平，所以傳統(tǒng)的以試卷來考核的方式也存在弊端。

3 基SPOC的MOOC與翻轉(zhuǎn)課堂結(jié)合的教學(xué)模式設(shè)計(jì)與實(shí)施

3.1 MOOC與SPOC的有效結(jié)合構(gòu)建課程

現(xiàn)代先進(jìn)的教育技術(shù)大量涌現(xiàn)，只有高效、具有強(qiáng)大生命力的教學(xué)方法才能滿足我們的教學(xué)需要，滿足學(xué)生的求知渴望。如今，MOOC的傳入在教育領(lǐng)域的興起，給高等學(xué)校的教育帶來了新方法、新機(jī)遇、新挑戰(zhàn)。MOOC（ Massive Open Online Course） 即大規(guī)模開放性在線課程，又稱“慕課”，由加拿大學(xué)者 Dave Cormier 和 Bryan Alexander 于 2008 年提出[2]。我們借助MOOC實(shí)現(xiàn)單片機(jī)課程教學(xué)效果提升，其思路就是： 轉(zhuǎn)變?yōu)檎n堂教學(xué)工具，進(jìn)入SPOC時(shí)代，將傳統(tǒng)的 “堂上聽、堂下答疑” 翻轉(zhuǎn)為 “堂上討論、線上學(xué)習(xí)”。SPOC（small private online courses），即小規(guī)模私有在線課程，由哈佛大學(xué)繼MOOC之后提出的，SPOC中的small和private相對(duì)于MOOC中的massive和open而言[2]，SPOC是MOOC的發(fā)展和補(bǔ)充，在教學(xué)理念上較相似。SPOC是MOOC與學(xué)校課堂教學(xué)的深度結(jié)合與應(yīng)用，SPOC更加能滿足線上（on line）與面對(duì)面（face to face）混合教學(xué)的需要，可以適當(dāng)?shù)慕档徒虒W(xué)成本，加強(qiáng)教學(xué)質(zhì)量，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

應(yīng)用MOOC的成果和SPOC的教學(xué)管理模式，逐漸改革單片機(jī)課程的教學(xué)。首先進(jìn)行MOOC課程資源建設(shè)：一是，按照教學(xué)大綱的授課順序制作PPT課件，將知識(shí)點(diǎn)模塊化、項(xiàng)目化；二是，錄制講解短視頻，精講、透徹；三是，提供電子文檔，圍繞知識(shí)點(diǎn)詳細(xì)介紹；四是，編制典型練習(xí)題，與知識(shí)點(diǎn)同步，突出重點(diǎn)；五是，借助學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，上傳資料；六是，在線回答學(xué)生提出問題。

圖1 基于SPOC的單片機(jī)課程建設(shè)構(gòu)成

基于SPOC的單片機(jī)課程的建設(shè)具有以下特點(diǎn)：

（1）人數(shù)規(guī)模適中：一個(gè)班學(xué)生一般在30人左右，符合SPOC中的small標(biāo)準(zhǔn)。

（2）學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)相似：學(xué)生為同專業(yè)或相近專業(yè)學(xué)生，他們的知識(shí)結(jié)構(gòu)、學(xué)科基礎(chǔ)等因素基本相同，符合private的標(biāo)準(zhǔn)。

（3）課程的知識(shí)點(diǎn)專題性強(qiáng)，知識(shí)點(diǎn)容易索引，適合MOOC課程的專題建設(shè)。

（4）學(xué)校成熟的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)：使用學(xué)?，F(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，相關(guān)在線課程資料，如：PPT、短視頻、電子書等，方便上傳和下載，維護(hù)便利。endprint

3.2 基于SPOC的翻轉(zhuǎn)課堂構(gòu)建單片機(jī)教學(xué)

單片機(jī)課程的翻轉(zhuǎn)課堂構(gòu)建是對(duì)傳統(tǒng)課堂教學(xué)的一種逆序創(chuàng)新，將知識(shí)傳授和知識(shí)內(nèi)化兩個(gè)階段顛倒[3]，具體實(shí)施是學(xué)生在課前觀看新課程新知識(shí)點(diǎn)的短視頻和電子資料；課堂上進(jìn)行問題討論，完成相應(yīng)實(shí)驗(yàn)；課后完成作業(yè)，對(duì)課程內(nèi)容深入理解，對(duì)疑問的問題教師可以在線答疑。這樣的構(gòu)建方式，讓學(xué)生選擇最適合自己的方式接受新知識(shí)，賦予了學(xué)生更多的自由； 而把知識(shí)內(nèi)化的過程放在課堂內(nèi)，以便于同學(xué)之間、師生之間有更多的交流。

圖2 單片機(jī)課程翻轉(zhuǎn)課堂構(gòu)成教學(xué)模式

3.3 案例實(shí)踐

按照上述的構(gòu)建模式，選擇單片機(jī)課程中的“定時(shí)/計(jì)數(shù)器”專題來進(jìn)行案例例證，這節(jié)課的特點(diǎn)是：需要記憶性的概念、知識(shí)點(diǎn)多，實(shí)踐性要求也高。

課前：通過?？诮?jīng)濟(jì)學(xué)院校園網(wǎng)，發(fā)布知識(shí)點(diǎn)的PPT、短視頻、“定時(shí)/計(jì)數(shù)器”的設(shè)計(jì)案例、電子文檔、開發(fā)軟件等。要求學(xué)生反復(fù)觀看短視頻，了解這個(gè)專題的知識(shí)點(diǎn)，觀摩實(shí)例“利用定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0的工作方式1，產(chǎn)生10ms的定時(shí)，輸出周期為20ms的方波”，在開發(fā)軟件中自己實(shí)踐，提出問題，做好課前準(zhǔn)備。

課中（課堂翻轉(zhuǎn)）：由學(xué)生來講解“定時(shí)/計(jì)數(shù)器”的基本概念、相應(yīng)的寄存器介紹、實(shí)例演示等，在這個(gè)過程中，其他同學(xué)和教師可以隨時(shí)提出問題，學(xué)生們一起來討論解決。課堂的實(shí)踐練習(xí)時(shí)間，根據(jù)教師提前發(fā)布的關(guān)于定時(shí)/計(jì)數(shù)器的拓展任務(wù)，例如：如何更改程序，實(shí)現(xiàn)輸出周期為1s的方波，學(xué)生在原有程序上進(jìn)行修改調(diào)試，完成任務(wù)，這需要學(xué)生對(duì)硬件結(jié)構(gòu)和軟件編程非常熟悉。這樣的教學(xué)過程做到了教師引導(dǎo)，學(xué)生主導(dǎo)。

課后：根據(jù)課堂中的授課情況，改進(jìn)課程難點(diǎn)的引導(dǎo)方式方法，整理教學(xué)素材，規(guī)范教學(xué)資源，使后續(xù)的課程更加簡明有效，演示清晰，效果最佳。教師同時(shí)在線批改學(xué)生作業(yè)，答疑解惑。期末學(xué)生成績，教師可以由學(xué)生課中的表現(xiàn)、課后的作業(yè)完成綜合評(píng)定。

4 小結(jié)

根據(jù)教學(xué)實(shí)踐，基于SPOC的課堂翻轉(zhuǎn)教學(xué)模式仍有許多問題值得深入探討。課前，教師需要建立課程資源，獨(dú)立的教師個(gè)體是無法完成的，這需要一個(gè)教學(xué)團(tuán)隊(duì)來進(jìn)行，教師的工作量大大提高了；課中，教師對(duì)學(xué)生的指導(dǎo)需要授課教師對(duì)該知識(shí)體系非常熟悉，知識(shí)面也要非常廣闊，對(duì)教師的教學(xué)能力和知識(shí)水平提出了更高的要求；課后，教師要定期布置作業(yè)，答疑，使學(xué)生能更好吸收掌握這部分內(nèi)容。

總之，SPOC教學(xué)使我們應(yīng)用型本科教學(xué)發(fā)生了革命性變革，根據(jù)學(xué)生自己的學(xué)習(xí)計(jì)劃自主選擇學(xué)習(xí)時(shí)間，打破了學(xué)習(xí)進(jìn)度、學(xué)習(xí)空間和學(xué)習(xí)時(shí)間的約束，增強(qiáng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，增強(qiáng)了師生交流解決問題的時(shí)間，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。課程資源的建設(shè)也有利于資源共享，加強(qiáng)了師生的聯(lián)系，同時(shí)也促進(jìn)了專業(yè)教師教學(xué)團(tuán)隊(duì)的建設(shè)。

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