基于翻轉課堂的高職《單片機應用》課程混合式教學模式探析

崔寧 劉向陽

[摘要]文章闡述了高職機電專業《單片機應用》課程開展混合式教學模式改革的必要性，進而通過引入翻轉課堂、借助“云課堂”平臺和移動通信技術，構建基于翻轉課堂的混合式教學模式，全面實施課前線上知識傳授及任務實施、課中線下+線上知識內化及任務實施、課后線上知識鞏固及交流提升的“新三段式”教學過程，以期有效提高課程的教學效果。

[關鍵詞]翻轉課堂 混合式教學 教學改革 單片機應用

[作者簡介]崔寧（1973- ），男，吉林吉林人，珠海城市職業技術學院機電工程學院，副研究員，碩士；劉向陽（1972- ），男，吉林白山人，珠海城市職業技術學院機電工程學院，教授，博士。（廣東 珠海 519000）

[課題項目]本文系中國職業技術教育學會第四屆理事會科研規劃項目2016—2017年度課題“‘互聯網+與創新創業視域下高職混合式學習模式研究”（課題編號：201619Y13）、2017年度珠海市科技計劃（教育類）項目“基于現代學徒制的高職機電一體化技術專業教學標準制定的研究”（項目編號：ZH01112501170005PWC）和2016年度珠海城市職業技術學院校級科研項目重點課題“高職機電專業現代學徒制人才培養模式研究與實踐”（項目編號：20161201）的階段性研究成果。

[中圖分類號]G712 [文獻標識碼]A [文章編號]1004-3985（2019）02-0088-05

近年來，混合式學習、慕課、翻轉課堂等全新教育理念的提出，以及各種網絡平臺技術的廣泛應用，為高職院校開展課程教學改革提供了源源不斷的動力和技術手段支持。高職院校應引入翻轉課堂，充分利用現代網絡信息技術和移動通信設備，借助“云課堂”平臺，對機電專業《單片機應用》課程教學過程進行重構，積極探索更加適合高職學生特點的混合式教學模式，有效提升課程的教學效果和教學質量。

一、《單片機應用》課程開展混合式教學模式改革的必要性

1.《單片機應用》課程教學現狀。單片機技術在智能控制領域應用廣泛，單片機類課程具有理論較深、知識面廣、實踐性強的特點。目前，大部分高職院校在機類、電類、信息類等專業都開設了單片機類課程。《單片機應用》課程是機電一體化技術專業的職業技能課，課程主要教學環節包括理論知識講授、控制電路設計、控制程序設計和仿真實驗。近幾年，部分高職院校在該課程引入了項目化教學，通過增設控制電路的焊接與調試，采取項目化教學實施過程，鞏固了學生的理論知識，強化了其實踐能力。在未實施混合式教學模式改革前，該課程教學過程主要劃分為三個階段（即“舊三段式”），全部教學過程都在理實一體化教室完成，如表1所示。

2.《單片機應用》課程教學存在的問題及改革的必要性。雖然《單片機應用》課程傳統教學模式在一定程度上能夠體現“學做合一”，但仍存在以下幾點突出問題：第一，學生學習主動性差，尚未成為有效的學習主體。從表1師生任務的直觀對比可以看出，學生以被動地聽講、觀看和跟隨教師演示操作為主，學習主動性較差。教師的課堂講授和操作演示占用較多時間，主導了整個教學過程，學生作為主體的空間受到擠壓，尚未成為有效的學習主體，難以有效激發其學習的主動性和積極性。

第二，教學效率低下，教學效果難以保證。課堂上教師講授、操作演示的時間過多，且存在重復情況，以致學生隨堂消化及運用有關知識解決實際問題的能力大打折扣，而課前、課后又沒有有效的途徑來輔助和驅動學生進行自主學習，以致出現課堂教學效率低、教學效果和質量不如人意的現象。

第三，教學無法滿足學生的個性化需求。《單片機應用》課程的傳統教學模式，不能體現以學生為中心的教育理念，不能滿足學生的個性化需求，從而難以激發學生學習的主動性。混合式學習和翻轉課堂基于建構主義理論提出了以學生為中心的教學理念，并得到了廣泛推廣及成功運用。混合式學習通過有機地融合面對面的課堂學習和在線學習，將兩者的優勢結合起來。翻轉課堂是基于混合式學習理念的一種新型教學模式，其通過重新調整課堂內外的時間，將學習的主動權從教師轉移給學生。

在翻轉課堂中，教師依托信息化環境，提供以教學視頻為主要形式的學習資源，學生則課前完成對這些資源的學習，并自主規劃學習內容和學習節奏，從而更專注地進行項目學習和訓練。教師則在課堂與學生就某些共性與個性問題進行探究，促使學生對知識有更深層次的理解，且教師能有更多的時間與每個學生進行交流，提供更有針對性的個性化指導。混合式學習與翻轉課堂具有的優勢，為開展課程教學改革、解決傳統教學模式存在的問題提供了理論依據和解決途徑。

二、基于翻轉課堂的課程混合式教學模式改革

1.課程建設。課程建設主要包括課程基本教學文檔建設和課程資源建設兩部分。課程基本教學文檔包括課程標準（或教學大綱）、考核標準、教學進度安排表、教學PPT、教案、試題庫等。課程資源主要包括學習任務書、微課視頻、動畫、圖片、拓展學習材料及自測題庫等。對于課程標準（或教學大綱）和考核標準應在原有教學文檔的基礎上，針對翻轉課堂特點和混合式教學實施過程進行相關內容的調整。線上學習是混合式教學模式中最重要的環節，其實施效果直接影響后續教學能否順利開展，并影響最終的教學效果。因此，高職院校應在文檔中明確考核方式以及有效落實考核的方法和手段。《單片機應用》課程實踐性強，在課程教學實施的中后期有很多實操性的任務，但使用工具軟件進行電路和程序設計、仿真和調試任務，基本可以安排在課前線上環節實施完成。據此，本課程應分配課前線上學習情況占總評20%的權重，其教學進度安排表、教學PPT、教案、試題庫等文檔也應做相應的調整與優化。

課程資源建設中的微課視頻，在翻轉課堂中起核心作用，不但涵蓋了基本知識點的講授，還包括一些工具軟件操作過程的演示，其制作質量和水平，以及人性化程度將直接影響學生的學習興趣和學習的便利性。微課視頻應遵循短小精悍，知識精細化、教學解析化，教學設計完整、內容全面、形式靈活多樣，應用廣泛等原則進行制作。微課視頻應按以下思路進行規劃和安排：首先，根據總體教學目標將課程分解成相應的微單元；其次，對各微單元進行自主學習任務書設計；最后，制作每個微單元中的微課視頻。同時，教師還要通過各種途徑搜集、整理或精心制作每個微單元相關的動畫、圖片以及拓展學習材料，進一步豐富教學素材的形式和類型，方便學生進行選擇學習。為保證線上環節能有效測試學生的學習效果，高職院校要專門組織教師對每個微課單元編制自測題庫。

此外，與課程建設同步進行的還有混合式教學平臺的選用、搭建及操作熟悉，網絡環境的搭建與調試，移動通信設備的配置與調試，教師培訓等工作。

2.教學實施過程。《單片機應用》“舊三段式”教學實施過程存在眾多弊端，課題組保留和優化了其項目化和任務式教學，將其有機融入基于翻轉課堂的混合式教學，探索實施課前、課中、課后的“新三段式”教學過程（如上表2所示）。下面結合課程典型工作任務——“最小系統構建及點亮LED”進行具體說明。本次任務的主要學習目標是：在了解和熟悉單片機最小系統組成及原理的基礎上，完成“最小系統構建及點亮LED”控制電路和程序設計、電路虛擬仿真與調試、電路的焊接與調試。

第一階段：課前線上知識傳授及任務實施。本階段教師的主要工作是任務發布、學習情況檢查、共性問題、重點難點的提煉。教師要在課前一周左右，通過“云課堂”平臺及課程學習群（QQ群、微信群）下達學習任務書，發布教學內容和學生在各環節需要完成的任務，并在平臺設定好預習、自測及提醒的各時間節點。例如，本次課布置的預習任務是學習最小系統的組成及原理，并完成課前自測。教師課前需準備好并上傳至“云課堂”平臺的主要教學素材包括：授課PPT文檔、學習任務書PDF文檔、相關微視頻和靜態圖片、一套具有較強針對性的在線自測題目，具體如91頁表3所示。需要說明的是，經過2～3次課中訓練，大部分學生都可以熟練掌握電路和程序設計軟件的基本操作方法。因此，后續教學內容凡涉及軟件操作的訓練任務可以考慮安排在課前的線上環節完成，只要設置好時間節點，作為課前作業要求學生按時提交任務文件即可。這樣教師能夠在課前提煉更多的共性問題，在課中給予學生有針對性的指導，或者在課中設置適當深入的訓練任務，強化學生的軟件操作熟練程度。

教師要通過“云課堂”平臺對學生的學習情況進行監控，分析在線自測題目的完成情況，提煉學生線上學習過程中出現的共性問題、涉及的重難點，為課中進行指導和點評做好準備；還要通過后臺管理模塊對相關數據記錄進行分析，確定學生是否按時完成學習任務，并將其作為課程考核的一項做好記錄，從而確保課前知識傳授得到落實。對于學習進度滯后的學生，教師要及時予以提示、警告和記錄，敦促其抓緊時間按要求完成學習任務。學生接受任務后要利用計算機、手機或平板電腦等移動通信設備，通過客戶端訪問“云課堂”平臺，在課前完成相關知識的學習，并完成課前自測題。學生可以根據個人特點和學習習慣，靈活安排學習時間、地點和方式，只要在規定的時間節點前完成指定任務即可。學生還可以選取課程中的拓展資源和素材進行深入學習，從而實現個性化、差異化學習。

第二階段：課中線下+線上知識內化及任務實施。本階段教師的主要工作是對學生的課前任務完成情況進行點評，對共性問題、重點難點進行強調和說明，并對本次課需要完成的任務實施過程進行監督、檢測和指導。課中教師以檢測實施和過程指導為主，教師和學生的身份實現了翻轉，教師雖然在主導教學，但是主體變成了學生。學生成為課中的主角，其學習積極性將得到大幅度提高。教師在檢測指導過程中，可以針對學生實施任務過程中出現的問題，給予有針對性的個性化指導。同時，教師也要鼓勵和引導學生充分利用“云課堂”平臺查閱相關資料自行解決問題，從而實現自主學習，有效激發其學習的積極性、主動性和自覺性。

第三階段：課后線上知識鞏固及交流提升。本階段教師的主要任務是做好學生的互動引導和釋疑工作。教師要借助便捷的“云課堂”平臺和學習群，充分利用討論交流、調查統計等功能模塊，針對一些共性問題進行有效的師生互動，及時給予學生有效的釋疑，既能實現對學生的普遍化指導，又能實現個性化幫助，從而有效提升教學效率。對于學習基礎和接受能力較差、學習進度相對滯后的學生，教師要鼓勵和幫助他們反復觀看微課視頻和平臺中適宜的學習資源和素材；對于學習基礎和接受能力較強、學習進度超前的學生，教師可以在平臺提供一些拓展性素材，進一步提升其學習動力和自信心。

三、基于翻轉課堂的混合式教學需要注意的幾個問題

1.教師能否有效開展混合式教學的問題。基于翻轉課堂的混合式教學使教師和學生的角色發生了轉換，學生成為學習的主體，教師的主導作用更加重要。教師不但要把握好課堂教學，也要對整門課程進行精心的規劃和設計，協調好線上（課外）和線下（課內）所有教學環節和教學內容，做到二者的有機融合和順利實施，充分發揮混合式教學和翻轉課堂的優勢。教學效果取決于教師的主觀能動性、教學理念、信息化教學水平和網絡信息教學條件等因素。高職院校要推出相關激勵機制激發教師的主觀能動性；也要創造更多的培訓、學習和交流機會，促使教師不斷接觸和了解新理念與技術，從而更新教學理念，主動學習新技術和新方法；更要加強網絡信息化條件建設，滿足混合式教學的需要。高職院校只有打通開展混合式教學“想做、能做、可以做”的所有通道，才能促使教師更加積極、有效地開展混合式教學改革。

2.學習活動設計的有效性問題。翻轉課堂對傳統教學最大的沖擊，就在于其引導學生去發現，而不是簡單地接受。翻轉課堂需要教師依據學生發現的邏輯將知識合理打散，并用一個個真實有趣的任務將這些知識重新組裝起來，而組裝過程則更多地體現在學習活動中。因此，在翻轉課堂中，學習活動的設計質量對于教學內容的組織、教學活動的開展以及教學效果將起到決定性的作用。目前，有模塊拼接法、四要素教學設計模型、學習活動參考模型、以過程為導向的探究性學習等多種成熟的設計模型、方法和工具，教師可以根據課程和學生特點合理地選擇使用。

3.學生的個性化指導需求問題。在翻轉課堂中，由于存在前置學習和線上練習環節，學生的困惑和問題得以進一步明確，期望獲得問題解答的欲望更加強烈，如果不能及時為他們答疑解惑，學生的學習積極性會受到嚴重的打擊，甚至影響后續的學習。教師應制作微課，多涉及可能出現的各類問題，并采取“小組合作互助”“練評講結合”等方式，滿足學生的個性化指導需求。

4.翻轉課堂與傳統教學方式的關系問題。翻轉課堂與傳統教學模式有所不同，但兩者都是以知識傳遞、人格培養和學習方法培養等為目的。因此，這兩種模式可以相互協調、互為補充，使教學模式既吸收傳統教學的精華，又引入翻轉課堂的技術和載體，從而達到促進知識傳遞、鞏固知識內化、提高學生的自學能力和培養完善人格的目的。兩種教學模式的結合應是教學思維的融合、課堂和課程設計的精細化、各教學方法揚長避短的結合使用，應構建在反復的教學試驗中，更好地提高教學效果和學習狀態。

四、結語

實踐證明，在實踐性、操作性強的課程中實施翻轉課堂教學是可行并有效的，教師的主導作用、學生的主體地位得以充分體現。高職院校通過轉變教學理念、教學模式、教學方式和手段，不但可以推動學生由被動學習向自主探究式學習轉變，還能夠有效提升學生的創新思維和能力，培養其終身學習的意識和能力。混合式教學、翻轉課堂屬于全新的教學理念，要全面提高其教學效果，與學校的政策支持、教學管理的意識和水平、教學與實訓條件保障、網絡信息技術水平，教師的學科素養、信息技術素養和教育教學素養水平等因素都密切相關，只有各方面齊抓并進，才能更有效地實現教育目標。

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