基于SPOC的課堂翻轉教學設計模式在單片機課程中實踐探索

孫雷

【摘 要】單片機課程是電子信息類專業的核心課程，為了提高這門課程的教學效果和教學質量，提出新的教學方式來探索教學改革，SPOC將優質的MOOC資源與傳統課程的優勢相結合，具有小規模私有定制、線上MOOC、線下課堂接受導師輔導的特點。借鑒SPOC實現單片機課程的教學流程的重構與創新，賦予學生有效的學習體驗，提升學生的創新素質。

【關鍵詞】SPOC；課堂翻轉；教學模式

0 引言

海口經濟學院作為應用型本科大學，培養的學生應具備高素質技術和技能，我們正在探索人才培養和行業、社會的無縫對接，多種形式的教學改革是提高人才培養的有效途徑，本文分析了我校電子信息工程專業的單片機課程教學存在的問題，利用SPOC教學平臺把傳統的課堂教學方式的優勢和在線學習的優勢結合起來，對教學模式進行了探索和實踐。

1 單片機課程的性質和特點

1.1 課程的性質

單片機課程是電子信息工程專業的核心課程之一，課程任務是從應用的目的出發，通過對51系列單片機結構的剖析，使學生獲得有關單片機的硬件基本概念、基本知識和單片機應用系統的設計編程知識；使學生能用C51進行程序設計，培養學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：通過理論教學與實驗教學，讓學生了解單片機的基本工作原理；掌握51單片機的硬件結構、系統組成、C51程序設計以及單片機系統的應用技術。

（2）提高性要求：熟悉單片機硬件系統與擴展電路的設計；能夠采用匯編語言或C51編程自行設計單片機應用系統。

（3）技能性要求：通過學習MCS-51單片機原理及應用技術課程，培養學生應用與之類似的系列單片機技術，通過學習單片機技術來實現電子產品的智能化，培養學生的創新意識。

2 當前單片機課程教學存在的問題

2.1 “以教為主”的單一方向知識傳播，不能激發學生的積極創造能力

以教師為課程主體的教學方式，是多年的傳統教學方式，理論教學中，如果老師講授的時間超過15分鐘，一些學生的注意力就會發散；課程的實驗教學中，一些學生只是反復模仿老師的示范操作，為了快速完成實驗，不求甚解，缺乏思考和反復驗證推敲。所以， “以教為主”的單一方向傳播知識的方式，已經不能適應現在的教育教學需求。

2.2 實踐教學環節薄弱，不利培養學生實踐綜合能力

這門課程的實踐性非常強，固有的實驗學時已經不能滿足部分學生的求知欲望，有些學生經常在課下繼續進行實驗的驗證和探求。現有的教學模式中，理論授課占60%，先理論后實驗，而且基本為驗證性實驗，難以培養學生的開發和設計能力。實驗課程中，主要采用KeilC51編程軟件和仿真軟件Proteus結合使用，在后期的課程設計中使用實驗開發板來進行，實驗課堂的時間有限，學生只能按照老師的規范操作，下載程序后，在仿真軟件或者開發板上觀察實驗效果。

2.3 以考代評，缺乏對學生的真實能力的評價環節

單片機課程的考核方式以閉卷筆試為主，采用“3+7”模式，即實驗成績30分，期末筆試成績70分。并且實驗成績也主要以書寫實驗報告來評定成績，由于課上時間有限，老師不能一一的檢查、驗收每位學生真實的實踐操作水平，所以傳統的以試卷來考核的方式也存在弊端。

3 基SPOC的MOOC與翻轉課堂結合的教學模式設計與實施

3.1 MOOC與SPOC的有效結合構建課程

現代先進的教育技術大量涌現，只有高效、具有強大生命力的教學方法才能滿足我們的教學需要，滿足學生的求知渴望。如今，MOOC的傳入在教育領域的興起，給高等學校的教育帶來了新方法、新機遇、新挑戰。MOOC（ Massive Open Online Course） 即大規模開放性在線課程，又稱“慕課”，由加拿大學者 Dave Cormier 和 Bryan Alexander 于 2008 年提出[2]。我們借助MOOC實現單片機課程教學效果提升，其思路就是： 轉變為課堂教學工具，進入SPOC時代，將傳統的 “堂上聽、堂下答疑” 翻轉為 “堂上討論、線上學習”。SPOC（small private online courses），即小規模私有在線課程，由哈佛大學繼MOOC之后提出的，SPOC中的small和private相對于MOOC中的massive和open而言[2]，SPOC是MOOC的發展和補充，在教學理念上較相似。SPOC是MOOC與學校課堂教學的深度結合與應用，SPOC更加能滿足線上（on line）與面對面（face to face）混合教學的需要，可以適當的降低教學成本，加強教學質量，提升學生的學習效率。

應用MOOC的成果和SPOC的教學管理模式，逐漸改革單片機課程的教學。首先進行MOOC課程資源建設：一是，按照教學大綱的授課順序制作PPT課件，將知識點模塊化、項目化；二是，錄制講解短視頻，精講、透徹；三是，提供電子文檔，圍繞知識點詳細介紹；四是，編制典型練習題，與知識點同步，突出重點；五是，借助學校的網絡平臺，上傳資料；六是，在線回答學生提出問題。

圖1 基于SPOC的單片機課程建設構成

基于SPOC的單片機課程的建設具有以下特點：

（1）人數規模適中：一個班學生一般在30人左右，符合SPOC中的small標準。

（2）學生知識結構相似：學生為同專業或相近專業學生，他們的知識結構、學科基礎等因素基本相同，符合private的標準。

（3）課程的知識點專題性強，知識點容易索引，適合MOOC課程的專題建設。

（4）學校成熟的網絡平臺：使用學校現有網絡平臺，相關在線課程資料，如：PPT、短視頻、電子書等，方便上傳和下載，維護便利。endprint

3.2 基于SPOC的翻轉課堂構建單片機教學

單片機課程的翻轉課堂構建是對傳統課堂教學的一種逆序創新，將知識傳授和知識內化兩個階段顛倒[3]，具體實施是學生在課前觀看新課程新知識點的短視頻和電子資料；課堂上進行問題討論，完成相應實驗；課后完成作業，對課程內容深入理解，對疑問的問題教師可以在線答疑。這樣的構建方式，讓學生選擇最適合自己的方式接受新知識，賦予了學生更多的自由； 而把知識內化的過程放在課堂內，以便于同學之間、師生之間有更多的交流。

圖2 單片機課程翻轉課堂構成教學模式

3.3 案例實踐

按照上述的構建模式，選擇單片機課程中的“定時/計數器”專題來進行案例例證，這節課的特點是：需要記憶性的概念、知識點多，實踐性要求也高。

課前：通過海口經濟學院校園網，發布知識點的PPT、短視頻、“定時/計數器”的設計案例、電子文檔、開發軟件等。要求學生反復觀看短視頻，了解這個專題的知識點，觀摩實例“利用定時/計數器T0的工作方式1，產生10ms的定時，輸出周期為20ms的方波”，在開發軟件中自己實踐，提出問題，做好課前準備。

課中（課堂翻轉）：由學生來講解“定時/計數器”的基本概念、相應的寄存器介紹、實例演示等，在這個過程中，其他同學和教師可以隨時提出問題，學生們一起來討論解決。課堂的實踐練習時間，根據教師提前發布的關于定時/計數器的拓展任務，例如：如何更改程序，實現輸出周期為1s的方波，學生在原有程序上進行修改調試，完成任務，這需要學生對硬件結構和軟件編程非常熟悉。這樣的教學過程做到了教師引導，學生主導。

課后：根據課堂中的授課情況，改進課程難點的引導方式方法，整理教學素材，規范教學資源，使后續的課程更加簡明有效，演示清晰，效果最佳。教師同時在線批改學生作業，答疑解惑。期末學生成績，教師可以由學生課中的表現、課后的作業完成綜合評定。

4 小結

根據教學實踐，基于SPOC的課堂翻轉教學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，獨立的教師個體是無法完成的，這需要一個教學團隊來進行，教師的工作量大大提高了；課中，教師對學生的指導需要授課教師對該知識體系非常熟悉，知識面也要非常廣闊，對教師的教學能力和知識水平提出了更高的要求；課后，教師要定期布置作業，答疑，使學生能更好吸收掌握這部分內容。

總之，SPOC教學使我們應用型本科教學發生了革命性變革，根據學生自己的學習計劃自主選擇學習時間，打破了學習進度、學習空間和學習時間的約束，增強了學生的自主學習能力，增強了師生交流解決問題的時間，激發了學生的創新意識。課程資源的建設也有利于資源共享，加強了師生的聯系，同時也促進了專業教師教學團隊的建設。

【參考文獻】

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