微課翻轉課堂在單片機實驗教學中的 研究與實踐

【摘 要】本文闡述單片機實驗教學是單片機應用技術課程的重要組成部分，對學生理解單片機的內部結構和掌握單片機的應用有著重要的作用；提出針對單片機實踐教學存在的問題，改變傳統(tǒng)的授課模式，采用基于微課翻轉課堂的教學模式，激發(fā)學生的學習興趣，提高學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)業(yè)能力。

【關鍵詞】單片機 微課 翻轉課堂 實踐教學

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2018）05C-0077-02

單片機作為一種微處理器，在農業(yè)科技、工業(yè)現(xiàn)代化、智能家居、國防科技等方面都發(fā)揮著重要作用。高職院校的電子信息、自動化、機電一體化等專業(yè)都開設單片機應用技術這門專業(yè)基礎課，主要講授如何利用單片機實現(xiàn)對控制應用系統(tǒng)的軟件與硬件方面的設計，培養(yǎng)高職學生的單片機研發(fā)和項目實踐能力。但是由于單片機課程具有較強的實踐性和應用性，傳統(tǒng)的授課模式很難起到好的效果，學生對單片機課程的學習興趣也不高。通過到相關企業(yè)調研以及畢業(yè)生回訪，發(fā)現(xiàn)單片機實驗教學存在較多不妥之處。

一、單片機實驗教學現(xiàn)狀

（一）單片機實驗教學內容

單片機實驗主要包括基礎實驗、綜合實驗以及課程實訓三個部分。其中基礎實驗主要為驗證性實驗或單一功能實驗，主要培養(yǎng)學生的編程能力、硬件設計能力和系統(tǒng)調試能力，是綜合性實驗和課程實訓的基礎；綜合性實驗主要鍛煉學生在單片機方面的綜合運用能力；課程實訓主要培養(yǎng)學生的項目實踐能力，即能夠根據(jù)客戶需求設計電路并編寫應用程序。

（二）單片機實驗教學存在的問題

1.實驗課時少。單片機應用技術總課時64學時左右，理論課大約44學時，實驗占20學時左右。由于單片機應用技術課程實踐性強，20個學時要完成基礎實驗、綜合實驗和課程設計，很難達到實驗效果，學生的動手實踐能力也難以提高。

2.重視理論輕視實驗。部分學生重視理論學習輕視實驗，過分強調基本概念、單片機的內部結構，忽視單片機的應用。理論來源于實踐，應通過單片機實驗來加強對單片機的內部結構以及相關概念的理解。過分強調理論知識，導致所學的知識是片面的，不能有機聯(lián)系在一起。

3.學生缺乏創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神。現(xiàn)在高職生源大體由對口招生和普通高考生組成，在班級上學生容易形成兩極分化，一部分是愛學習且成績好，另一部分是厭學成績差。但是現(xiàn)在大部分課堂為了兼顧全班學生，仍采用傳統(tǒng)教學方法，沒有根據(jù)學生學習差異而使用個性化的教學方法，致使一部分學生對老師講的理解不了，另一部分學生覺得老師講的內容太容易。這樣學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神沒有得到培養(yǎng)。

4.學生實驗前準備不足。大部分學生知道老師會在實驗課上詳細講解實驗步驟，導致他們實驗課前沒有進行有效預習。結果是老師每次實驗花費大量時間講實驗步驟，但學生覺得枯燥無味，輪到自己動手實踐時，往往連實驗原理都不是太清楚，只是按照老師講的按部就班完成實驗。根本沒有認真地獨立思考的習慣，也不能提出自己對實驗的不同見解以及創(chuàng)新。

二、單片機實驗教學改革

鑒于單片機實驗教學存在諸多問題，為了更好提高課堂教學質量，改變傳統(tǒng)的課堂教師傳授知識、課后學生消化教學過程，采用“翻轉課堂”教學模式。即學生在課下利用教師提供的微課視頻和學習資料提前預習，在課堂上教師指導學生理解和運用知識。采用翻轉課堂的單片機實驗教學，以學生為主，教師為輔，提高學生對單片機學習的主動性，通過教師的引導，還能提高學生的創(chuàng)新能力。基于翻轉課堂的單片機實驗教學過程分為課前、課中、課后三個環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)又包含教師教學和學生學習兩部分。以單片機外部中斷控制實驗為例來詳細講解三個實驗教學環(huán)節(jié)的設置。

（一）課前活動

在外部中斷控制實驗教學前，教師根據(jù)課程標準以及企業(yè)崗位能力要求，設計中斷控制實驗實施方案。中斷控制在單片機課程中內容比較抽象，學生難以理解。可以設計兩個教學微視頻，一個是單片機外部中斷如何響應的微視頻；另一個是利用外部中斷控制走廊路燈（即樓道聲控燈）視頻。同時整理單片機外部中斷寄存器如何設置的相關資料，然后通過“學會學”網(wǎng)絡教學平臺上傳視頻以及相關資料。最后準備實驗所需儀器、元器件等。通過“學會學”平臺督促學生觀看視頻，并解答學生相關問題。在該環(huán)節(jié)，學生作為翻轉課堂的主體，學生的主要任務是預習實驗內容，通過登錄“學會學”平臺觀看中斷教學視頻，學習教師共享的教學資源，并記錄預習時存在的問題，可以在平臺與老師、同學一起交流，然后撰寫實驗報告。課前教學活動如圖1所示。

（二）課中活動

在課中教師的主要任務是幫助學生消化實驗內容，引導學生開展中斷控制實驗，先解答學生課前的問題，然后向學生提出一些創(chuàng)新性、探索性的問題。如：中斷處理程序中是否可以長時間延時？如何解決多個中斷源產(chǎn)生中斷的問題？讓學生通過實驗尋求相關答案。最后對實驗進行總結點評，并對學生實驗結果進行考核評價。培養(yǎng)學生解決問題的能力，提高學生的探究以及創(chuàng)新能力。學生在課中環(huán)節(jié)的主要任務是完成實驗，可以就課前預習產(chǎn)生的問題跟教師討論，回答教師提出的問題。有能力的學生在完成基本實驗部分時，可以繼續(xù)做創(chuàng)新實驗，這樣能保證不同層次的學生各有所需，都有活干。避免在傳統(tǒng)實驗課程中，基礎差的學生不能完成實驗，基礎好的學生做完實驗后沒有事情做。基于微課的翻轉課堂教學模式可以增加學生的成就感，激發(fā)了學生學習的興致。課中教學活動如圖2所示。

（三）課后活動

教師根據(jù)學生課前預期、課中做實驗的表現(xiàn)以及課后的實驗報告三部分，進行綜合評價，給出每個學生本次實驗的成績，并對每個學生存在的問題進行反饋。同時對本次實驗課進行教學反思，總結存在的不足并找出改進措施。最后布置拓展實驗，讓學生在開發(fā)性實驗室完成。學生在課后環(huán)節(jié)的主要任務是完成實驗報告，并總結本次存在的不足以及改進辦法。最后在開發(fā)性實驗室完成教師布置的拓展實驗。課后教學活動如圖3所示。

三、采用微課翻轉課堂的單片機實驗教學成果

在單片機實驗課中通過采用微課的翻轉課堂教學模式，改變了教師教學模式，同時也改變了學生的學習方式，在教學活動中以學生為主體，提高了高職學生的實驗課學習興趣。學生可以根據(jù)自身的條件完成相應的創(chuàng)新性單片機實驗，培養(yǎng)主動學習的習慣，強化了團隊合作精神，提高了單片機技術綜合能力和實踐創(chuàng)新能力，越來越多的學生愿意參加大學生電子設計大賽和電子產(chǎn)品設計與制作大賽，學生積極申報學校創(chuàng)新實踐項目。教師通過開展翻轉課堂教學改革，豐富了單片機教學資源庫，提高了實踐教學水平。

【參考文獻】

[1]潘炳超.翻轉課堂模式應用于高校教學的實驗研究[J].電化教育研究，2015（3）

[2]唐明祥，丁雪梅.翻轉課堂教學模式在農業(yè)機械與應用實驗教學中的應用[J].實驗技術與管理，2017（8）

【基金項目】2017年度廣西職業(yè)教育教學改革研究項目“高職院校應用電子技術專業(yè)學生就業(yè)創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)研究與實踐”（GXGZJG2017B076）；廣西工業(yè)職業(yè)技術學院科學研究項目（2017004KY019）

【作者簡介】王彰云（1976— ），湖南邵陽人，廣西工業(yè)職業(yè)技術學院副教授，碩士，研究方向：嵌入式系統(tǒng)。

（責編 丁 夢）