基于“金課建設”的“單片機原理與應用”線上線下混合教學研究

邢玉清 吳莉莉 滕紅麗 潘健斌

摘要：隨著5G網絡的擴展，大數據與人工智能技術深入到教育領域，也給高校課程教學帶來了機遇與挑戰。針對傳統模式單片機原理與應用教學存在問題，貫徹落實“金課”建設的“兩性一度”標準，從有機融入課程思政、創新教學資源、混合式教學改革與互動實施3個方面探索單片機原理與應用線上線下混合教學模式設計，最后探討如何進行學生成績評價與教學成效評估。

關鍵詞：大數據信息技術融合應用教學

中圖分類號：TP368.1-4;G434文獻標識碼：A???? 文章編號：1672-3791（2022）05（a）-0000-00

Research on Online and Offline Blending-teaching for Principle and Application of Single Chip Microcomputer Based on the Construction of Excellent Course

XING Yuqing1，2WU Lili1TENG Hongli1PAN Jianbin1

（1. College of Sciences， Henan Agricultural University， Zhengzhou，Henan Province， 450002 China;2. Information Engineering University， Zhengzhou，Henan Province， 450001 China ）

Abstract：With the development of 5G network， big data and artificial intelligence technology go deep into the field of education， which also brings opportunities and challenges to college curriculum teaching. In view of the problems existing in the traditional mode of single chip microcomputer principle and application teaching， this paper implements the “High Order，Innovation&Challenge” standard of excellent course construction， and explores the design of single chip microcomputer principle and application online and offline mixed teaching mode from three aspects： organic integration into curriculum thoughts and politics， innovative teaching resources， mixed teaching reform and interactive implementation， Finally， we discuss how to evaluate students' achievement and teaching effectiveness.

Key Words：Big Data; Information Technology; Integrated Application; Teaching

教育部2018年4月印發了《教育信息化2.0行動計劃》[1]。該《計劃》強調辦好網絡教育，積極推進“互聯網+教育”發展。2018年11月，教育部高教司吳巖司長在《建設中國金課》的主題報告，提出了“金課”的“兩性一度”標準，即高階性、創新性和挑戰度。十九屆五中全會將建設教育強國作為2035年遠景規劃教育目標，并確定“十四五”期間把建設高質量教育體系作為主題。2021年政府工作報告又明確了路徑——實施教育提質擴容工程，并進一步細化為“發展更加公平更高質量的教育”。2020年在其他國家受疫情沖擊無法正常教學的背景下，我國依托教育信息化，疫情期間廣泛開展大規模線上教學，單片機原理與應用課程的教學也順應時代潮流進行線上線下混合教學研究與實踐[2]。

近年來，河南農業大學“單片機原理與應用”課程團隊，以“金課”建設的“兩性一度”標準[3]，對“單片機原理與應用”課程的教學改革進行了深入系統的思考與實踐。基于智能化技術，從教學內容、教學設計、教學形式、教學評價等多維度構建并實踐了“以學生為中心”的“單片機原理與應用”線上線下混合教學改革[3，4]。截止到2021年10月，已連續開展了6期的線上線下混合教學實踐，實踐表明，在“金課”建設的“兩性一度”標準下開展線上線下混合教學改革，有助于拓展學生的個性化知識的寬度，有助于培養學生的自主探究思維習慣，有助于提高學生實踐能力的梯度。

1傳統教學模式下單片機原理與應用教學存在的問題

傳統線下課堂教學由于時空所限只能夠提供有限的信息量。在教學主體上以教師為中心，教學內容上強調具有明確界定的內容結構，教學方式上采用整體教學、參考教科書和定期測試的方法。“粉筆加黑板，課本加筆記”的課堂教學方式，在有限的時間內提供很少的信息量，不能夠滿足信息爆炸時代學生的需求。

傳統線上教學過程由于缺少面對面交流，主要存在兩方面的問題：一方面教師和學生的溝通存在問題，即學生沒有聽到教師的提問或者沒有理解教師的意圖;另一方教師無法全面了解學生的學習情況，即不能僅依靠作業的完成情況判讀學生的學習效果[5]。

2單片機原理與應用線上線下混合教學模式設計

為解決上述所提到的問題，線上線下混合教學模式這一兼顧線上線下優勢的教學模式被提出。混合教學模式融合線下面授的交流與線上教學的便捷，既能利用豐富在線教學資源拓展學員的學習時間和空間，又能將短暫的課堂時間用來開展高效的討論交流和精講難點，從而有效提升學生的學習效率。

2.1有機融入課程思政

“課程思政”是指課程教育與思想政治理論培訓相結合，以“育人育德”為基本培養目標的教育理念。習近平總書記指出要堅持顯性教育和隱性教育相統一，挖掘課程和教學方式中蘊含的思想政治教育資源，實現全員全程全方位育人。明確目標追求與功能任務，實現立德與樹人、育人與育才的有機結合，將思想政治教育內容寫入教學大綱。要堅持原則性的思想政治教育理念，積極將其融入其他教學活動中去。在理論聯系實際的基礎上，落實到每一節課的實踐中去[2]，實現專業課程思政改革。結合單片機原理與實現特點主要從歷史經典實例和實時前沿發展兩方面融入教學過程中。例如，經典實例中引入應用在航空、航天和導彈等武器裝備中的“兩彈一星”，我國科學家開發控制系統用到的單片機。實時前沿發展實例中導入玉兔號月球車、“天問一號”火星車、“天宮”空間站，激發學生愛國熱情和學習的動力[6]。

2.2 創新教學資源設計

單片原理與應用課程以創建一流課程項目為契機，以教學資源庫建設和單片原理與應用新教材建設為抓手。自2017 年春季學期本課程的在線 SPOC課程在“愛課程”網上線以來，課程從單片機應用角度出發，以80C51單片機為主線，主要內容包括：80C51單片機的體系結構、工作原理、指令系統、功能部件、程序設計、系統擴展、輸入輸出通道設計、人-機接口設計、通信技術、抗干擾以及應用系統設計實例等。

課程資源建設包括單片機課程的在線教學視頻、教師錄制的微課、學生的學習檔案庫、在線習題測試集、互動討論和實驗項目庫、校內精品課程網站、相關知識網絡鏈接以及教師自行設計的相關動畫或課件等。立體化的新編教材對編寫內容和形式都進行了改革創新，項目實踐和技術理論前沿貫穿每章，采取二維碼，把教材與在線開放課程打通，提供高效的學習體驗。

此外，課程立足于新農科，在項目實踐過程中結合農業應用，充分體現電子技術服務于農業的特色的資源建設。舉例來說，應用于現代農業溫室大棚的農作物種植以及牲畜的飼養，借助先進的農業物聯網技術能夠對生產環境質量進行實施監督與控制，通過信息采集設備對農作物的生長情況進行監測，以便于工作人員及時了解農作物的生長環境的變化情況。

2.3 混合式教學改革與互動實施

將現代信息技術應用于實際教學中，從教學方法、課程模塊設計、課堂互教互學、課后任務、在線互動、課程考核等多方面進行了改革與實踐，具體如下。

（1）進行單片機原理與應用的教學改革，進行混合式課程教學的組織。

（2）針對知識難易分級開展課堂教學，積極開展“雙線”教學。

（3）將傳統課堂與網絡教學相結合，采用自主與相互學習、討論式學習、項目案例分享等新型學習方式。

（4）利用在線互動平臺，提供在線測試和討論專區。

（5）以學科競賽為載體，促進教學模式改革。

課程在實施過程中采用線上知識傳授、線下知識內化以及實踐項目檢驗相結合的方法，整個教學過程分為課前、課中、課后三部分。

課前教師分解項目任務、組建項目團隊、指定項目負責人，將制作好的教學資料上傳教學網站供學生學習;學生課前利用互聯網獲得更多更優質的教育資源，了解項目任務，學習相關學習資料、初步掌握相關知識要點，將有疑問知識點進行反饋。

課中教學根據情況包括知識點講解、課堂討論、答疑、小組匯報、考核、教師評價分析等多個環節。課堂上老師的任務則是引導學生運用知識解決問題。學生在課堂上學習重點、難點，進行小組協作，共同討論分析項目的實施，解決疑難問題，完成項目任務，進行項目匯報。

課后教師總結學生提出的問題、依托農業物聯網工程中心搭建創新實驗平臺用“數據診斷”替代“經驗判斷”，用一生一單的必要練習替代統一布置的日常作業，隨時隨地滿足學生個性化學習需求，為學生提供優質資源學生完成課后項目任務、總結和整理報告、明確下一階段的任務[7]。

借助學科競賽，實現了創新育人、創新大賽、創新實踐一體化。積極圍繞“互聯網+”“挑戰杯”“人工智能挑戰賽”和物聯網設計等全國綜合性創新創業競賽。構建以創新大賽為平臺，以創新能力培養為重點，積極打造電子信息特色顯明的創新育人實踐平臺。結合學校創新學分體系和學分認定制度，進行了創新育人、創新創業大賽、創新實踐一體化創新型人才培養推進。

3成績評價及教學成效

以創新為驅動改革考核機制，全方位多渠道做好課后評價，考核方式引入項目動手實戰、學生互評、自我總結、教師考評等多種評價指標。

課程以形成性評價作為學業成績，注重過程性評價。混合式教學按照線上30%、線下70%的比例設計了8個維度的評分;反映線下教學效果的4個維度是：課堂出勤、課堂表現、項目實踐和期末考試;反映線下教學效果的4個維度是：線上單元測試、作業，線上討論和線上期末考試。將形成性評估和終結性考核相結合，使整個考核貫穿教學的全過程，通過跟蹤教學過程，根據教學信息反饋來調整教學，以此確保教學質量。尤其是線下課程考核中的實踐項目，可以有效地提高學生動手能力，培養科學思維和創新能力[8]。

課程把原來單一的接受式學習變為自主、探究和合作式學習，真正實現了以教師為主導，學生為主體的雙邊教學;不僅突破了傳統教學時間和空間的局限，還有效地增強了師生間的互動，提高了學習效率，提升了教學效果。

4 結語

單片機原理與應用教學革新的方向是力求建立多元化的教育方式，為學生提供最合適的學習方法。更新教學理念和方法，將思政教育融入課程教學中，樹立愛國情懷，激發創新意識。在“知識、能力、人格”三位一體教學理念的基礎上，創建基于“金課建設”的“單片機原理與應用”線上線下混合教學教學法，最終為社會培養有用人才。

參考文獻

[1]??? 邢玉清，吳莉莉，潘健斌.基于大數據開展“單片機原理與應用”教學深度融合研究[J].科技資訊，2020，18（5）：116-117，119.

[2]??? 吳莉莉，李寶方，邢玉清，等.新農科背景下農業院校電子信息類專業實踐教學改革探討[J].教育現代化，2020，7（56）：73-75.

[3]??? 吳莉莉，滕紅麗，邢玉清，等.慕課背景下電子信息類專業課程教學改革探索與研究[J].大學教育，2020（3）：83-85.

[4]??? Pape L . Blended Teaching & Learning[J]. School Administrator， 2010， 67（4）：16-21.

[5]??? 王輝，吳平，朱浩，等.基于“金課”建設的“大學物理”線上線下混合教學實踐[J].大學物理，2021，40（3）：51-55，61.

[6]??? 余佳佳，陳雄飛，黎靜，等.“新工科”背景下現代測試技術線上線下混合教學與實踐研究[J].南方農機，2021，52（5）：126-127.

[7]??? 肖慧，朱振波，肖卉，等.《雷達原理與技術》線上線下混合式教學模式探究[J].科技風，2021（7）：41-43.

[8]??? 龔珊珊.智慧課堂背景下語文線上線下混合式教學的要點分析[J].高考，2021（9）：13-14.