一流課程視域下《嵌入式技術及應用》的線上、線下混合教學研究

郝兵 曹海英 元元

摘 要：《嵌入式技術應用》是一門具有較強綜合性、針對性的課程，其不但要求學生掌握多個相關學科的基礎知識，同時也要求教師具有較高的理論與實踐教學水平。本文依照建設一流課程的要求，對《嵌入式技術及應用》的線上、線下混合教學展開研究。

關鍵詞：一流課程; 《嵌入式技術及應用》; 線上線下混合教學

中圖分類號：G642.0? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? 文章編號：1006-3315（2021）11-205-002

2018年時任教育部長陳寶生要求在我國的教學體系中將目前存在的“水課”通過教育方法的創新改進為具有深度、有層次的課程，進而打造有難度且有挑戰性的“金課”，建設具有豐富現代教育內涵、注重學生核心地位、創新教學模式的一流課程。

在一流課程的建設中，學科教學是培養專業型人才的重要環節，課堂教學是培養綜合型人才的重要方式。《嵌入式技術及應用》是一門專業性較強的應用型課程，需要教師通過多元化手段展開高質量教學，提升課程教學質量，以此培養學生的學科知識與學科核心素養。另一方面，伴隨著信息網絡技術的發展，教育信息化已成為教育發展的必然趨勢，將信息與教育有機結合能夠更為充分高效地利用教學資源，提升學生的學習興趣，擴展學生的思維，促進學生在自主探究知識的過程中建構知識，從而提升課程教學質量。因此，將課堂教學與線上教學融合起來，開展《嵌入式技術及應用》的線上、線下混合教學，既能夠補充課堂教學受空間、時間與教學資源限制的問題，也可以推動課程教學更為全面、深入并取得更好的教學效果。同時，以線上、線下混合教學模式實現《嵌入式技術及應用》的一流課程建設，需要教師在掌握學科知識的基礎上，不斷提升整合信息技術教學的能力，如此才能夠在現代教育理念下持續提升教學質量，培養具有綜合素質的專業化人才。

一、一流課程的概念及內涵

根據教育部對一流課程的要求，一流課程建設是以一流的教師隊伍、一流的教學內容、一流的教學方法、一流的教材及一流的教學管理為支撐，構建一流課堂，從而建設一流的學科及課程。

一流的教師隊伍是指教師不但要掌握學科教學的基本方法，還要將各種教學相關的新理念、新技術、新模式等有效地運用到課程教學之中。課程教學的水平如何，主要取決于教師的教學手段與教學方式，因此，建設一流課程需要由一大批高水平的教師作為人才支撐，并且組成強大的教學團隊，這是實現一流課程的根本所在。

一流的教學內容則是學科教學的內容應當具有科學性、創新性、先進性、實用性，且符合學生的身心特點，在教學內容的設計上，教師要在保證概念理論全面、準確且易于理解的基礎上，還要充分吸收與教學內容相關的學科新知識，使得教學內容具有科學性、前瞻性、先進性，從而更好地培養時代發展所需人才;一流的教學方法是指通過高超的教學方法將教學內容與教學技術有機地整合起來，在教學時能夠以學生為中心，尊重學生的主體性，采用多元化措施激發學生的學習興趣，引導學生在自主探究的過程中建構知識，培養學生的學科核心素養，促進學生全面發展。

一流的教材是一流課程的主要知識載體，是教師開展教學活動的主要材料工具。一本好的課程教材不僅知識的結構、內容、難易程度等方面要十分恰當，知識呈現得較為全面，且能夠突出學科的精髓與特色。伴隨著電子計算機技術與信息網絡技術的發展，當下的課程教材不再拘泥于紙質形式，電子教材、網絡課件等也成為了重要的教材形式。

一流的教學管理既包括對教師課程建設的管理，也包括對學生課程學習的管理。管理為一流課程的建設提供基礎保證。其一方面以相關的制度促進教師履職盡責，積極推進課程教學的創新與發展，同時形成對學生的學習過程、學習成績、學習方法等方面的評價管理機制，促進學生的創新思維與學習能力的不斷提升，從而更好地培養學生的學科核心素養。

二、《嵌入式技術及應用》課程的特點

《嵌入式技術及應用》課程主要具有以下特點：

第一，該課程的涉及面廣，專業性強，其涵蓋計算機、通信技術、自動控制、軟硬件、傳感器等方面的基礎知識，因此被認為是一門具有高門檻的學科。

第二，在學習《嵌入式技術及應用》這門課程之前，學生對于系統的算法設計及編程等方面雖然已經具有一定的基礎，但嵌入式技術需要學生掌握底層硬件、算法設計等，并且還涉及到C語言等復雜內容，學生剛開始學習時會感覺到明顯的困難，由此對這門課程產生了畏懼感，甚至是抵觸的情緒。

第三，嵌入式技術具有極強的應用性，往往與操作系統、處理器等系統與模塊相關聯，要想學好嵌入式技術，僅僅依靠課堂教學是難以深入的，因此就要通過課下擴展教學及學生自學等方式補充課堂教學的不足，這對于學生的自學能力具有較高的要求。

第四，嵌入式技術的教學內容較為新穎，且隨著相關技術的變革而持續更新，因此如何在教學中適應教學內容的變化，并且通過理論與實踐相結合的方式開展全面性的教學，以學生為中心，充分地調動學生思維，激發學生的主觀能動性，就成了教學所面臨的實質性問題。

三、當前我國《嵌入式技術及應用》課程教學現狀

1.教材的指導性不足

在目前采用的《嵌入式技術及應用》教材中，由于嵌入性系統是近年來才出現的新興技術，教材的編寫只是籠統地參考了國外教材及其他資料，即教材的編寫處于摸索階段。由此導致了《嵌入式技術及應用》教材存在一些共性問題：教材的編寫內容較為寬泛，且具體的章節排序、編寫不合理，并且其中沒有從簡到難地進行編排，有的原理描述得過多，缺乏條理，且內容冗雜;有的原理則描述得過少，導致學生難以理解，因此需要在教學實踐的基礎上不斷改善《嵌入式技術及應用》課程教材，使之更符合學生的理解能力、學習特點與學習規律，同時也要注重教師從易到難地教學過程。

2.學生的基礎知識薄弱

在嵌入式技術的教學當中，程序語言、系統接口技術及單片機等是必要的基礎。針對電子信息專業的學生而言，其一般在專業課程中學習過單片機與C語言，并且對C語言的學習較為基礎，沒有深入掌握C語言知識。然而在嵌入性系統的設計中，教師不僅要教給學生基礎性的知識，還要將指針、聯合體、結構體、頭文件等內容也要教給學生，使學生較為全面、深入地掌握嵌入式技術的綜合性知識。

3.實踐性強

嵌入性技術與工程實踐具有緊密的聯系，具有將理論與設計轉化為實踐的應用特點。嵌入式系統在各個領域具有極大的應用價值。因此，在嵌入式技術的教與學之中，不僅應當在完善教材編寫的基礎上展開從基礎到深層次的教學，還應當結合嵌入式系統的相關產品及嵌入式技術的應用開展系統性、深入性的實踐教學，由此才能夠培養出專業的應用型人才。同時還可以將企業中從事嵌入性系統產品研發的人員聘請到學校講課，將嵌入式技術的產品實踐知識帶入課堂，同時也要組織學生到學校實驗室、到企業設計研發線、到生產線上開展學習實踐，通過多種渠道全面提升學生的嵌入式技術應用實踐能力。

4.教師的授課存在滯后性

由于嵌入式技術的發展較快，教師的教學內容及教學知識更新較慢，存在明顯的滯后性。一般而言，嵌入式技術的更新換代速度快，而處于嵌入式技術研發與應用一線的技術機構、企業等內部嵌入性技術的更新與應用較快，因此可以說嵌入式技術工程師是在技術機構與企業中培養出來的，而高校的教學與人才培養較慢，有的高校還以單片機教學為主，對于后續出新的相關技術則了解不夠，甚至是沒有任何了解。而對于《嵌入式技術及應用》的授課教師來說，如果沒有在相關技術機構或者是企業的工作經驗，那么其自身對于嵌入型技術的掌握將不深入，更不能保證課程的教學質量。由此可見，開展《嵌入式技術及應用》課程的校企合作模式下的教師培訓、實踐教學具有積極的作用。

四、一流課程視域下開展《嵌入式技術及應用》線上、線下混合教學的策略

1.明確課程線上、線下教學的原則

《嵌入式技術及應用》是物聯網及通信等相關專業的主要課程，該課程既注重理論與原理的理解，亦注重設計與應用的實踐。因此，在以一流課程為目標構建《嵌入式技術及應用》課程的線上、線下混合教學，則要從一流課程建設的標準出發，以線上、線下教學方式為載體，運用高水平的教學技術和教學方法，結合《嵌入式技術及應用》課程的教學內容，經過全面考量，整體規劃，開展課程的線上、線下混合教學。

在開展《嵌入式技術及應用》的線上教學時，采用MOOC（慕課在線學習平臺）與SPOC（小規模在線課程）結合方式形成翻轉課堂，充分利用網絡教學資源，對課程的內容進行總結、提煉與簡化，并編寫成在MOOC線上教學平臺呈現的教學內容。為了滿足學習能力較強的學生學習需求，則可將知識點及任務問題進行適當的拔高，形成高階的線上SPOC資源，以學生為中心因材施教，開展具有層次性、針對性的教學。同時，線上教學還要注重與學生的溝通交流，如通過教師線上提問、學生線上質疑、留言交流等方式解答問題，從而培養學生的探索精神、質疑精神與自主探究精神，不斷提升學科核心素養。

在《嵌入式技術及應用》的線下教學時，則要以實踐教學為主，將學生從線上所學的知識轉化為線下的實踐應用知識與能力，并進行知識的擴展與鞏固。通過引導學生實驗的方式讓學生在“翻轉課堂”所學的知識轉化為實踐應用。同時，教師還應當通過自學、培訓交流等方式提升自己的課程知識能力與整合信息技術教學的能力，促進線上、線下教學水平不斷提升，這是開展《嵌入式技術及應用》教學，建設一流課程的保證。

2.改善教材內容

對于每一個高校來說，其開展嵌入式技術教學所選擇的教材有的是由學校編寫，有的則是選擇的校外教材。對于編寫該課程教材的高校而言，應當結合教學大綱，在參考國內外嵌入式技術相關教材的基礎上，結合嵌入式技術的最新發展情況與社會人才需求科學合理地編寫教材，教材要由簡到難，尊重學生的學習發展規律，并且根據嵌入式技術的發展逐年適當地更新教材內容。

對于選擇校外教材的高校，則應當對市面上所有的嵌入性技術相關教材進行整體考量，并且組織教師和學生開展教材授課與學習的實驗，以科學的方法確定最終選用的教材。師資力量薄弱但有條件的高校可以綜合多本教材中的精華內容編寫教材。

3.通過多元化途徑開展課程實踐

《嵌入式技術及應用》這門課程的專業性極強，因此在構建《嵌入式技術及應用》的一流課程過程中，高校要通過多元化的途徑強化課程實踐，在豐富學生學科知識的同時培養其嵌入式技術的實踐應用能力。

首先，通過豐富實驗資源的途徑開展線下教學，建立專業化、高端化的實驗室，為學生的技術實踐奠定基礎，同時在設計實驗內容時要充分結合課程內容與當前嵌入性技術的最新發展現狀，使得學生通過實驗不僅提升了嵌入式技術的應用能力，同時也擴展了知識面，對最新的嵌入式技術有一定的掌握，以此培養緊跟時代發展的綜合性嵌入式技術人才。

其次，強化校企合作或高校與科研機構的合作。通過外部合作，高校一方面可借助企業的資源對教師展開持續培訓，提升教師的嵌入式技術教學能力;另一方面則可以讓學生進入企業或科研機構親身體驗嵌入式技術的設計研發與應用過程，同時有條件時則可讓學生加入到嵌入式技術研發及應用生產的過程中，實現人才的社會性培養，使得學生掌握的嵌入式技術能夠緊跟時代潮流，在畢業后就能夠有效發揮積極的人才作用。

五、結語

總而言之，建設《嵌入式技術及應用》的一流課程需要從多個方面共同著手，教師能力與教師隊伍建設、教學方法與教學改革、教材的編寫水平、教學實踐的情況及教學管理現狀等都是影響一流課程建設的重要因素。因此，高校要從以上各個方面進行統一協調，充分調動教學資源，通過不斷的努力，全面構建《嵌入式技術及應用》的一流課程。

課題：校級課題《新工科一流課程建設探索與實踐——以嵌入式技術及應用課程為例》HTXYXGY2002;內蒙古自治區“十三五”規劃課題：線上線下混合式一流課程建設研究——以《嵌入式技術及應用》為例NGJGH2020395

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作者介紹：郝兵，1976年生，男，內蒙古人，副教授，教師，主要從事計算機程序語言課程講授工作。曹海英，1978年生，女，內蒙古商都縣人，副教授，碩士，從事計算機軟件與理論的研究。元元，1979年生，男，內蒙古赤峰人，副教授，從事計算機網絡、物聯網的研究。