基于線上線下混合模式的《嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用》的教學(xué)改革與實(shí)踐

安曉光

吉林工商學(xué)院 吉林長春 130000

《嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用》是通信工程、電子信息工程、物聯(lián)網(wǎng)工程等專業(yè)開設(shè)的專業(yè)必修課。該課程開啟了新的線上線下混合教學(xué)模式，按照學(xué)校卓越課程的標(biāo)準(zhǔn)開展了新一輪的課程建設(shè)。我校秉持“知識(shí)、能力、素質(zhì)”三位一體的教學(xué)理念，著力從課程內(nèi)容優(yōu)化、教學(xué)方法改革入手，以學(xué)生為中心，構(gòu)建微機(jī)原理系統(tǒng)化知識(shí)體系、培養(yǎng)學(xué)生工程化應(yīng)用能力以及機(jī)電創(chuàng)新設(shè)計(jì)意識(shí)。

一、《嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用》的教學(xué)現(xiàn)狀討論

(一)《嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用》教學(xué)基本概述

《嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用》作為一門工程應(yīng)用較強(qiáng)的實(shí)踐性科目，有針對(duì)性地培養(yǎng)信息專業(yè)學(xué)生的專業(yè)化技能。無論是對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)其他學(xué)科，還是對(duì)學(xué)生未來就業(yè)發(fā)展都將有著重要的影響與作用。同時(shí)嵌入式系統(tǒng)知識(shí)在有關(guān)電類專業(yè)學(xué)科教學(xué)中處于承上啟下的核心地位，學(xué)生必須要掌握嵌入式系統(tǒng)原理，才能夠完成多種不同學(xué)科的學(xué)習(xí)。工業(yè)控制系統(tǒng)和相關(guān)智能儀器的操作應(yīng)用都必須要建立于嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)之上。就目前嵌入式系統(tǒng)原理教學(xué)來看，大部分教師和學(xué)校都采用傳統(tǒng)的傳輸式教學(xué)模式，從教學(xué)大綱上規(guī)定教學(xué)時(shí)間為64學(xué)時(shí)，一般理論與實(shí)踐課程配置為1∶1。雖然融入了多樣化的實(shí)踐課程，但在教學(xué)活動(dòng)中卻發(fā)現(xiàn)教學(xué)效果不理想，學(xué)生只是單純的按照課本描述來完成實(shí)踐，缺乏自主認(rèn)識(shí)，學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容存在嚴(yán)重的分歧，使大部分學(xué)生無法深入學(xué)習(xí)，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)效率下降、學(xué)習(xí)興趣降低。甚至有些學(xué)生在學(xué)習(xí)結(jié)束后都不知道嵌入式系統(tǒng)的作用和影響，無法達(dá)到最優(yōu)化的教學(xué)效果。

(二)《嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用》的基本教學(xué)特點(diǎn)

高校的核心教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)高素質(zhì)技能型人才，針對(duì)于嵌入式系統(tǒng)原理教學(xué)，應(yīng)當(dāng)以培養(yǎng)卓越工程師為基本教學(xué)理念，將工程應(yīng)用型人才作為學(xué)生的核心發(fā)展目標(biāo)，針對(duì)嵌入式系統(tǒng)工程應(yīng)用中的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、電路方針、設(shè)備調(diào)試等課程內(nèi)容引導(dǎo)學(xué)生加強(qiáng)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，致力于引導(dǎo)學(xué)生熟悉并且合理應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)。讓學(xué)生在實(shí)踐工作中可以擁有發(fā)現(xiàn)分析并且解決問題的自主能力。《嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用》課程本身屬于實(shí)踐性極強(qiáng)的課程內(nèi)容，必須要對(duì)學(xué)生的綜合能力和創(chuàng)新能力在教學(xué)中加以考核，因此針對(duì)學(xué)生嵌入式系統(tǒng)原理應(yīng)用能力培養(yǎng)的相關(guān)課程，教師應(yīng)當(dāng)做好教學(xué)模型、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法的探究。培養(yǎng)出符合社會(huì)的創(chuàng)新型人才，更好地體現(xiàn)出高校教育和社會(huì)服務(wù)的雙重功能。

(三)《嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用》的教學(xué)內(nèi)容

嵌入式原理與應(yīng)用作為一門專業(yè)綜合性學(xué)科，涉及范圍較廣。該學(xué)科的主要教學(xué)內(nèi)容基于STM32Contex-M3內(nèi)核處理器為基礎(chǔ)。學(xué)生基于該處理器來完成編程模型，指定系統(tǒng)和程序設(shè)計(jì)等基礎(chǔ)操作，讓學(xué)生可以全方面掌握該處理器的指令系統(tǒng)如何合理應(yīng)用并控制相關(guān)設(shè)備完成規(guī)定任務(wù)。在課程講解方面，應(yīng)當(dāng)遵循學(xué)生未來工作的實(shí)際發(fā)展需求以及學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，讓學(xué)生可以融入理論與實(shí)踐相結(jié)合的CDIO教學(xué)模式。

二、課程建設(shè)目標(biāo)

(一)《嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用》課程建設(shè)目標(biāo)

全面貫徹教育方針，提高教育教學(xué)質(zhì)量，樹立“以人為本，全面發(fā)展”的現(xiàn)代教育思想。轉(zhuǎn)變教學(xué)理念，樹立科學(xué)的教學(xué)觀、質(zhì)量觀和人才觀。調(diào)動(dòng)教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)兩個(gè)積極性，培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識(shí)的高素質(zhì)應(yīng)用型人才，全面提高教育教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)一流人才。課程教學(xué)改革目的在于鼓勵(lì)教師改變以教師為中心、以講授為主的教學(xué)方法與組織形式，積極探究先進(jìn)的教學(xué)方法，轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為中心的教學(xué)理念，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生參與教學(xué)過程的主動(dòng)性、積極性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能，在傳授知識(shí)的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、知識(shí)應(yīng)用能力和實(shí)踐能力。

(二)混合式教學(xué)改革目標(biāo)

混合式教學(xué)改革是在教學(xué)改革大背景下所提出的一種全新教學(xué)模式，該教學(xué)模式是希望教師采用線上線下相結(jié)合的方式來展開教學(xué)活動(dòng)，一方面可以通過網(wǎng)絡(luò)為學(xué)生分享大量的教學(xué)視頻和學(xué)習(xí)素材，讓學(xué)生可以隨時(shí)隨地展開線上自主學(xué)習(xí)，擴(kuò)大知識(shí)面,開拓學(xué)生的視野，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)資源，有利于學(xué)生差異化學(xué)習(xí)。而線下教學(xué)則以實(shí)踐為基礎(chǔ)，加強(qiáng)學(xué)生理論知識(shí)的應(yīng)用能力，讓學(xué)生可以具備更加全面的專業(yè)知識(shí)和技能的實(shí)踐應(yīng)用能力。但混合式教學(xué)同樣也存在一定的缺點(diǎn)，所以在課堂教授過程中，必須要協(xié)調(diào)好與學(xué)生的關(guān)系，促使課堂教學(xué)變得更加精練，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。

三、混合式教學(xué)改革設(shè)計(jì)

(一)做好教學(xué)規(guī)劃，為學(xué)生提供大量線上教學(xué)資源

線上線下混合式教學(xué)的核心教育措施是將線上與線下教學(xué)進(jìn)行有機(jī)融合。在傳統(tǒng)教學(xué)中，教師主要以課本為主讓學(xué)生通過課本中的案例和相關(guān)理論知識(shí)來進(jìn)行學(xué)習(xí)。學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容相對(duì)單調(diào)，學(xué)生在課本中所接觸到的實(shí)際案例和技術(shù)的相關(guān)使用方法也相對(duì)較少，很難滿足學(xué)生的實(shí)際發(fā)展需求。而混合式教學(xué)，則剛好可以有效解決這一問題，學(xué)生可以通過線上教學(xué)獲取大量全新的教學(xué)資源。所以教師需要在教學(xué)活動(dòng)中為學(xué)生提供大量的線上教學(xué)資源，利用互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)為學(xué)生上傳與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的視頻和課件，讓學(xué)生擁有大量的學(xué)習(xí)資源來完成自主學(xué)習(xí)。而教師在選擇教學(xué)資源時(shí)，部分教師受到傳統(tǒng)教學(xué)模式的影響仍然以課本為基礎(chǔ)，為學(xué)生提供補(bǔ)充輔助性教學(xué)資源，這樣的教學(xué)資源仍然將學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容限制在課本層面，無法為學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行擴(kuò)充和擴(kuò)展，所以教師在選擇教學(xué)資源時(shí)應(yīng)當(dāng)更加注重理論知識(shí)的實(shí)踐應(yīng)用，為學(xué)生展示嵌入式系統(tǒng)原理的應(yīng)用方向，特別需要結(jié)合該原理在其他學(xué)科中的應(yīng)用，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)本課程時(shí)做好教學(xué)過渡，能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識(shí)運(yùn)用于其他學(xué)科的理論應(yīng)用中去，從而達(dá)到學(xué)科承上啟下的教育作用。

(二)引導(dǎo)學(xué)生完成自主學(xué)習(xí)

學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和自我管控能力都相對(duì)薄弱，所以想要讓學(xué)生充分參與線上教學(xué)，則需要教師對(duì)學(xué)生的線上學(xué)習(xí)加以引導(dǎo)，幫助學(xué)生完成具體的學(xué)習(xí)目標(biāo)和學(xué)習(xí)任務(wù)，這樣才能夠強(qiáng)化混合式教學(xué)成果。首先，教師在選擇教學(xué)資源時(shí)可以先錄制好教學(xué)視頻，以視頻為基礎(chǔ)，引導(dǎo)學(xué)生完成自主線上教學(xué)資源的收集。其次，線上教學(xué)由于學(xué)生之間缺乏討論，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)于知識(shí)的理解很可能存在一定的不足，此時(shí)教師就可以采用小組合作的學(xué)習(xí)模式，將學(xué)生劃分為不同的學(xué)習(xí)小組，具體的學(xué)習(xí)任務(wù)劃分給學(xué)習(xí)小組中的每一名成員，學(xué)生之間相互合作討論，達(dá)成頭腦風(fēng)暴式的教學(xué)效果，這樣每一個(gè)學(xué)習(xí)小組成員都會(huì)主動(dòng)參與到教學(xué)活動(dòng)中，提高了線上教學(xué)質(zhì)量和效率。在線上教學(xué)中，教師還可以考慮翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式，讓學(xué)生去總結(jié)歸納學(xué)習(xí)內(nèi)容，隨后為其他同學(xué)講述來進(jìn)行分享，這樣學(xué)生的學(xué)習(xí)過程就不再是單純地聽教師的講解，而是讓學(xué)生自主進(jìn)行學(xué)習(xí)探索，激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

(三)教師積極配合混合式教學(xué)

混合式教學(xué)是將線上線下教學(xué)進(jìn)行統(tǒng)一整合，但需要注意的是，教師在線上教學(xué)中并不是完全放手讓學(xué)生自主去學(xué)習(xí)，教師需要積極配合學(xué)生的混合式教學(xué)。首先，在課堂教學(xué)中完成知識(shí)講解后，教師要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行總結(jié)和概括，這樣學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)具有較為深刻的理性認(rèn)識(shí)，清楚知識(shí)間的邏輯關(guān)系，為線上教學(xué)打好基礎(chǔ)。而在線上教育中，教師則應(yīng)當(dāng)給予學(xué)生更多的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，與學(xué)生進(jìn)行主動(dòng)的溝通互動(dòng)。例如在完成課堂教學(xué)后，學(xué)生往往會(huì)對(duì)知識(shí)存在共性理解誤區(qū)，如果不及時(shí)解決，將會(huì)導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)存在諸多理解性問題，如果這些問題長期存在，將會(huì)影響學(xué)生未來的學(xué)習(xí)與發(fā)展。因此，在線上教學(xué)中及時(shí)對(duì)學(xué)生的問題進(jìn)行解答，利用網(wǎng)絡(luò)社交應(yīng)用平臺(tái)完成與學(xué)生的互動(dòng)。這樣既能夠保證學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量，又促進(jìn)了師生關(guān)系。

四、線上線下混合教學(xué)平臺(tái)的構(gòu)建措施

(一)線上教學(xué)平臺(tái)

本課程使用騰訊課堂(在線教學(xué))+云班課(教學(xué)互動(dòng))+QQ(答疑解惑)聯(lián)合授課。云班課內(nèi)建立教學(xué)視頻資源庫、PPT課件資源庫、習(xí)題庫、分組討論及實(shí)踐案例等。線上教學(xué)資源包含了課程中的絕大多數(shù)內(nèi)容，在訓(xùn)練學(xué)生掌握課程重點(diǎn)的同時(shí)，拓寬了學(xué)生視野，增強(qiáng)了實(shí)踐創(chuàng)新能力。線上進(jìn)行課前測(cè)和出門測(cè)，課前測(cè)主要測(cè)試上節(jié)課學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，出門測(cè)用來測(cè)試本節(jié)課學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。同時(shí)，云班課在課堂教學(xué)中也可以使用線上教學(xué)活動(dòng)，教師可以利用云班課的多種活動(dòng)形式來完成教學(xué)討論，讓學(xué)生可以在互聯(lián)網(wǎng)中對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行論述。教師在設(shè)置云班課活動(dòng)時(shí)，可以給出更多的積分吸引學(xué)生來完成討論互動(dòng)，也可以將學(xué)生在云班課中劃分為不同的學(xué)習(xí)小組，讓學(xué)生在小組內(nèi)部進(jìn)行討論，從而達(dá)成知識(shí)共享的教學(xué)目標(biāo)。

(二)線下課堂教學(xué)

線下課堂主要完成重難點(diǎn)內(nèi)容的學(xué)習(xí)與講解。根據(jù)學(xué)生的性別、成績、個(gè)人能力，選擇優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的學(xué)生組成小組，通過組織學(xué)生進(jìn)行互動(dòng)討論，開展翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)等活動(dòng)，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。對(duì)于學(xué)生不理解的問題，教師要輔助教學(xué)，學(xué)生通過自己的鉆研和實(shí)驗(yàn)去分析解決問題，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，從而產(chǎn)生探索新知識(shí)、新領(lǐng)域的動(dòng)力。引導(dǎo)學(xué)生掌握正確的學(xué)習(xí)方法，改革教學(xué)手段，拓展學(xué)生知識(shí)視野，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。同時(shí)在線下教學(xué)中還應(yīng)當(dāng)將課本知識(shí)與實(shí)踐活動(dòng)有機(jī)結(jié)合，讓學(xué)生通過實(shí)際工作內(nèi)容去了解理論知識(shí)的應(yīng)用情況，幫助學(xué)生架起理論教學(xué)與實(shí)踐的橋梁。

(三)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)

實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)采用線上線下混合教學(xué)模式，實(shí)物教學(xué)與仿真軟件相結(jié)合，強(qiáng)化開發(fā)創(chuàng)新環(huán)節(jié)。實(shí)物教學(xué)可以提高學(xué)生的動(dòng)手操作能力，仿真實(shí)驗(yàn)可以提高學(xué)生的邏輯思維能力。由于嵌入式實(shí)驗(yàn)教學(xué)很大程度上教師起著主導(dǎo)作用，學(xué)生的自主控制能力得不到發(fā)揮，所以，明確網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的目標(biāo)顯得特別重要。根據(jù)嵌入式課程新的教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，歸納總結(jié)出課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的總目標(biāo)是完善學(xué)生的信息素養(yǎng)、培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新精神。在此基礎(chǔ)上，依據(jù)科學(xué)素養(yǎng)的構(gòu)成要素和內(nèi)涵，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)分成實(shí)驗(yàn)知識(shí)與技能、實(shí)驗(yàn)過程和方法、實(shí)驗(yàn)情感態(tài)度與價(jià)值觀。

(四)教學(xué)評(píng)價(jià)措施改革

混合式教學(xué)更加強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，而且在混合式教學(xué)中也組建了多元化的學(xué)習(xí)小組，因此在教學(xué)模式改變的過程中，評(píng)價(jià)機(jī)制應(yīng)當(dāng)?shù)玫较鄳?yīng)的改變。學(xué)生的學(xué)習(xí)過程應(yīng)當(dāng)由學(xué)生互評(píng)、教師點(diǎn)評(píng)和平時(shí)作業(yè)以及考試四個(gè)部分共同組成，其中學(xué)生互評(píng)主要是指學(xué)生小組合作過程中的評(píng)價(jià)。學(xué)生之間更多接觸將會(huì)更加了解學(xué)生在學(xué)習(xí)活動(dòng)中所出現(xiàn)的各類問題和差異。而教師點(diǎn)評(píng)則需要教師更加注重學(xué)生的學(xué)習(xí)過程而非學(xué)習(xí)結(jié)果，再配合作業(yè)和考試，幫助學(xué)生查漏補(bǔ)缺。

五、線上線下混合教學(xué)模式的組織實(shí)施

(一)組織教學(xué)

教學(xué)流程設(shè)計(jì)主要分為準(zhǔn)備階段、實(shí)施階段。準(zhǔn)備階段相當(dāng)于傳統(tǒng)教學(xué)模式中的備課部分，準(zhǔn)備教學(xué)資源相關(guān)視頻、圖片、制作成課件，并將這些課程資源整合起來制作專題學(xué)習(xí)網(wǎng)站，為學(xué)生搭建互聯(lián)網(wǎng)自主合作學(xué)習(xí)的平臺(tái)；督促學(xué)生到課并完成簽到，通過云班課查看任務(wù)單，進(jìn)行視頻學(xué)習(xí)，需要做好各項(xiàng)上課準(zhǔn)備，同時(shí)將課程的具體實(shí)施時(shí)間進(jìn)行展示，提示學(xué)生應(yīng)完成的各環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)任務(wù)，如下表。

線上線下課程實(shí)施安排序號(hào)主要內(nèi)容課堂角色時(shí)間安排備注1課程簽到教師22學(xué)習(xí)任務(wù)單學(xué)生33學(xué)習(xí)視頻學(xué)生54隨機(jī)分組任務(wù)學(xué)生55主題討論學(xué)生、教師10依據(jù)課程調(diào)整6教師授課教師45依據(jù)課程調(diào)整7課中活動(dòng)學(xué)生108教師點(diǎn)評(píng)反饋問題學(xué)生5依據(jù)課程調(diào)整9課后總結(jié)教師510課后作業(yè)教師5

(二)教學(xué)實(shí)施

學(xué)生利用手機(jī)、平板、電腦等電子產(chǎn)品進(jìn)行線上互動(dòng)，構(gòu)建教學(xué)活動(dòng)的“交互性”和學(xué)生的高度“可參與性”。教師對(duì)每節(jié)課的重要知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行整合講解與鞏固，設(shè)置更為具體的討論細(xì)節(jié)，討論過程分組進(jìn)行，每4～5人為一組。對(duì)于內(nèi)容較多的情況，可為每組分配不同的題目，討論結(jié)束后每組抽取1名代表進(jìn)行講解，講解過程中，其他組成員可通過提問的方式做進(jìn)一步的討論交流。

(三)實(shí)施效果

(1)學(xué)生職業(yè)素養(yǎng)明顯改善。線上線下混合教學(xué)模式能使學(xué)生上課注意力高度集中，根據(jù)多種形式的提問和課堂活動(dòng)參與情況判斷學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。

(2)分析問題、解決問題能力顯著提高。上課過程中學(xué)生不再被動(dòng)等老師“灌輸”知識(shí)，而是通過獨(dú)立思考和同學(xué)進(jìn)行探究，收集、評(píng)價(jià)資料，對(duì)信息進(jìn)行再加工，獲取有用信息，在此過程中培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。

(3)創(chuàng)新意識(shí)、團(tuán)隊(duì)合作精神。通過自主學(xué)習(xí)、共同探究、老師引導(dǎo)及解惑，很多同學(xué)已經(jīng)打破了自己的思維定勢(shì)，在獲得答案的同時(shí)往往會(huì)產(chǎn)生新的思想及觀點(diǎn)，形成了大膽猜想、力求創(chuàng)新、敢于挑戰(zhàn)的良好學(xué)習(xí)氛圍。

結(jié)語

綜上所述，在《嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用》的教學(xué)中，混合式教學(xué)已成為教學(xué)改革發(fā)展的主要方向。教師應(yīng)當(dāng)合理總結(jié)歸納混合式教學(xué)的措施和方法，為學(xué)生構(gòu)建完善的教學(xué)內(nèi)容，提供有效的自主學(xué)習(xí)渠道，真正發(fā)揮好混合式教學(xué)作用，為學(xué)生的全面發(fā)展而奠定良好基礎(chǔ)。