羅 振，潘琢金，毛艷娥，吳 昊，曹一鵬，王傳云

（沈陽航空航天大學(xué) 計算機學(xué)院, 遼寧 沈陽 110136）

1 背 景

近年來，隨著中國國際化程度越來越高，越來越多的海外留學(xué)生選擇來中國求學(xué)，提高來華留學(xué)生的教學(xué)質(zhì)量已經(jīng)成為國內(nèi)高校教學(xué)研究的熱點內(nèi)容之一。截至2015年底，沈陽航空航天大學(xué)在校留學(xué)生已超過1 000人，生源國別已達到67個，其中大部分留學(xué)生來自非洲國家。與國內(nèi)本科生相比，留學(xué)生在社會、信仰、文化及教育背景等方面存在較大差異，在思維模式、學(xué)習習慣、學(xué)習目的、學(xué)習能力等方面有較大不同，適用于國內(nèi)本科生的專業(yè)課教學(xué)模式和方法并不能有效地作用于留學(xué)生的教學(xué)[1]。因此，應(yīng)根據(jù)留學(xué)生的實際學(xué)習基礎(chǔ)和能力，結(jié)合專業(yè)課程的特點，更新和優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，改進教學(xué)方法和方式，使專業(yè)課程的設(shè)置更加適合來華留學(xué)生[2-3]。

單片機是一門綜合性和實踐性都很強的課程，其重點不僅限于教會學(xué)生使用某型單片機，而是通過動手實踐，運用所學(xué)知識借助于某種單片機解決具體問題。與國內(nèi)本科生相比，留學(xué)生的課堂表現(xiàn)非?；钴S，樂于參加課堂互動。他們喜歡教師圖文并茂、直觀形象的講解，重視實踐環(huán)節(jié)的參與學(xué)習。然而，相比于我國，非洲國家的整體教育水平偏低，沒有經(jīng)過中國高考的篩選，來華留學(xué)生的數(shù)理基礎(chǔ)普遍較低，抽象理解能力、分析能力較弱，時間觀念不強，缺乏獨立學(xué)習能力，留學(xué)生由于入學(xué)年齡、受教育經(jīng)歷和基礎(chǔ)文化水平有較大不同，對新知識的理解程度也存在很大差異，這些都給單片機課程教學(xué)帶來了挑戰(zhàn)。

2 教學(xué)條件的建設(shè)

第一，教材和講義的建設(shè)。根據(jù)來華留學(xué)生的生源特點和學(xué)習能力，教師制作圖文并茂、生動直觀的多媒體課件。課件注重抽象概念的圖形化展示，側(cè)重關(guān)鍵知識的動畫演示，不僅要方便教師的課堂講解，以彌補偶爾口語表達的不足，更注重方便學(xué)生對課程內(nèi)容的學(xué)習。我校單片機教學(xué)團隊重視學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)，針對Keil單片機開發(fā)環(huán)境和LAB8000單片機實驗系統(tǒng)專門編制實驗指導(dǎo)手冊，針對各節(jié)重點理論知識設(shè)計了驗證性的實驗項目。另外，我們將科研項目和教學(xué)實踐相結(jié)合，設(shè)計了內(nèi)容豐富的綜合性實驗項目，注重培養(yǎng)留學(xué)生的工程實踐能力。為了增強留學(xué)生對實驗箱硬件電路的理解，教學(xué)團隊對LAB8000實驗系統(tǒng)進行了深入研究，繪制了比隨箱電路圖更準確的詳細電路圖，既方便學(xué)生參考完成各個實驗項目，又幫助學(xué)生了解一個單片機系統(tǒng)的真實設(shè)計。

第二，實踐教學(xué)環(huán)境的建設(shè)。將單片機課程的理論教學(xué)和實驗教學(xué)安排在實驗室進行，既有助于理論部分采用實物講解，任課教師又可根據(jù)課程的進度和學(xué)生學(xué)習情況適時開展實驗實踐教學(xué)，通過實驗驗證或應(yīng)用剛剛學(xué)習的理論，將實驗結(jié)果上升到理論層面帶著思考進一步學(xué)習，實現(xiàn)實驗和理論教學(xué)的緊密結(jié)合。學(xué)校留學(xué)生單片機課程開設(shè)于2012年，采用全英文授課，授課對象為計算機、電子和機電專業(yè)的本科生，每學(xué)期不同專業(yè)的留學(xué)生招生規(guī)模在一個自然班之內(nèi)，因此單片機實驗室按照自然班建設(shè)，理論教學(xué)和實驗教學(xué)都在實驗室進行，并按不同專業(yè)分班授課。除了使用LAB8000單片機實驗系統(tǒng)完成驗證性實驗，實驗室還配備了偉福V5/S仿真器、C8051F開發(fā)套件以及泰克MD03022混合域示波器、多路輸出線性直流電源、泰克邏輯分析儀等實驗系統(tǒng)和儀器設(shè)備，用來支持留學(xué)生進行單片機作品的設(shè)計和開發(fā)，進一步提高留學(xué)生的工程素質(zhì)和項目開發(fā)能力。

第三，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境和資源的建設(shè)。學(xué)校已經(jīng)將千兆網(wǎng)絡(luò)接入每個教室、實驗室和留學(xué)生宿舍，經(jīng)過近幾年不斷完善，已建成了條件先進的計算機校園網(wǎng)絡(luò)，為實施網(wǎng)絡(luò)教學(xué)提供了良好環(huán)境。單片機實驗室內(nèi)計算機之間通過千兆交換機實現(xiàn)互聯(lián)，每臺計算機都安裝了電子教室軟件，教師端的計算機與多媒體教學(xué)系統(tǒng)相連，形成了先進的實驗室網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境。電子教室軟件利用實驗室的局域網(wǎng)可實現(xiàn)學(xué)生端和教師端屏幕的同步顯示，有效解決后排學(xué)生看不清投影幕的問題，顯著提升多媒體教學(xué)的效果。為更好開展網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，課程團隊建設(shè)了留學(xué)生單片機課程教學(xué)網(wǎng)站，提供了包括教學(xué)大綱、實驗要求、復(fù)習題、輔助資料以及教學(xué)視頻在內(nèi)的多種教學(xué)資源。目前教學(xué)團隊正進一步補充教學(xué)視頻的錄制，為后續(xù)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)和微課教學(xué)提供經(jīng)驗。另外，教學(xué)團隊還采用微信群和QQ群與留學(xué)生進行交流互動，以方便學(xué)生在課下學(xué)習遇到問題或者在課堂上來不及詢問問題時，及時得到教師的解答，該方式受到廣大留學(xué)生的喜愛。

第四，課程題庫的建設(shè)。題庫可作為實施教學(xué)管理、監(jiān)控教學(xué)過程、評價教學(xué)效果以及評價教師和學(xué)生的有效手段[4]。題庫可以讓學(xué)生理解和掌握課程的重點，還可以方便教師對教學(xué)過程進行信息統(tǒng)計與分析，實現(xiàn)教學(xué)過程的數(shù)據(jù)化管理和評價。題庫建設(shè)不能簡單地將零星的練習題或考試題目收集存放在一起，而需要有效整合教師教學(xué)思路和課程內(nèi)容。教學(xué)團隊從2015年開始進行題庫建設(shè)，主要題型為認知類習題和程序分析類習題，不僅考慮學(xué)生對理論知識的理解和掌握，更注重考查學(xué)生對知識的應(yīng)用。目前通過題庫系統(tǒng)已可以發(fā)布和評閱留學(xué)生的在線作業(yè)、隨堂測驗和階段性考核。在后續(xù)教學(xué)過程中，教學(xué)團隊將進一步豐富和完善題庫中的習題，充分發(fā)揮題庫的助學(xué)、助教、管理和評價的功能。

3 教學(xué)方法與手段的改革

傳統(tǒng)的教學(xué)方法以理論教學(xué)為綱，以理論帶動實驗和課程設(shè)計，實驗安排在理論教學(xué)完成某單元內(nèi)容之后，課程設(shè)計安排在理論教學(xué)和實驗之后。這種教學(xué)方法對學(xué)生的學(xué)習基礎(chǔ)和學(xué)習主動性要求很高，而留學(xué)生理論基礎(chǔ)薄弱，學(xué)習主動性不強，采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法容易導(dǎo)致理論教學(xué)和實踐教學(xué)脫節(jié)，影響教學(xué)的時效性，減少留學(xué)生的學(xué)習興趣。針對留學(xué)生的學(xué)習特點，結(jié)合單片機課程的特點，課程團隊在教學(xué)方法和教學(xué)手段方面采取了以下幾項改革措施。

第一，邊學(xué)邊做、從做中學(xué)。傳統(tǒng)教學(xué)過程側(cè)重理論的講解，內(nèi)容抽象枯燥，難以激發(fā)留學(xué)生的學(xué)習興趣。聞之不若見之，見之不若知之，知之不若行之。針對留學(xué)生理論基礎(chǔ)弱、學(xué)習能力不強的特點，教學(xué)團隊將“做中學(xué)”教學(xué)模式[5]融入單片機課堂，通過對課程內(nèi)容創(chuàng)設(shè)一些情境，引導(dǎo)留學(xué)生發(fā)現(xiàn)和思考問題。在教師的引領(lǐng)和幫助下，留學(xué)生邊學(xué)習邊實驗，邊實驗邊思考，邊思考邊總結(jié)。這種以學(xué)生為主體、以教師為主導(dǎo)的模式，教學(xué)實效強，能夠充分調(diào)動留學(xué)生的學(xué)習興趣。

第二，層次遞進式教學(xué)。不同專業(yè)的留學(xué)生知識背景差異較大，相同專業(yè)的留學(xué)生來自多個不同的國家，基礎(chǔ)知識和學(xué)習能力也差異很大，如果對所有留學(xué)生采用相同的教學(xué)內(nèi)容、一樣的學(xué)習要求，學(xué)生的創(chuàng)新能力、自主學(xué)習能力難以發(fā)揮出來。教學(xué)團隊充分考慮留學(xué)生個體的差異，引入層次遞進式教學(xué)方法[6]，將每個實驗教學(xué)內(nèi)容設(shè)計成3個層次，每個層次具有相對獨立性，層次之間保持密切的相關(guān)性和擴展性。部分學(xué)生由于基礎(chǔ)薄弱，學(xué)習上比較吃力，完成基礎(chǔ)層次的基本任務(wù)就達到了學(xué)習目標。學(xué)習能力強、學(xué)有余力的學(xué)生可以選擇“提高層次”與“應(yīng)用層次”的擴展任務(wù)來提高知識技能水平?；救蝿?wù)是由教師引導(dǎo)學(xué)生一步步完成，邊講邊做，邊做邊解釋現(xiàn)象，而擴展任務(wù)由學(xué)生獨立完成，教師從旁指導(dǎo)和監(jiān)督，并適時給予總結(jié)點評。

第三，虛擬仿真實驗和實驗箱實驗相結(jié)合。實驗箱教學(xué)有助于對抽象理論知識的形象化理解和掌握，學(xué)生只需連接幾個關(guān)鍵器件，下載程序到實驗箱就能得到直觀的實驗現(xiàn)象。然而，學(xué)生很難理解和掌握實驗箱的硬件電路，而且實驗學(xué)時和硬件條件有限，實驗內(nèi)容多以驗證性實驗為主，難以滿足留學(xué)生對實驗動手操作的需要。虛擬仿真使實踐教學(xué)不再受限于實驗室、實驗設(shè)備和實驗課時[7]。教學(xué)團隊根據(jù)實驗需要將部分內(nèi)容安排在課外，要求留學(xué)生根據(jù)實驗指導(dǎo)書給出的實驗任務(wù)要求和實驗原理圖，利用課外時間使用虛擬仿真軟件搭建實驗電路并編寫程序，對電路和程序兩部分進行仿真調(diào)試。虛擬仿真通過后，才允許留學(xué)生按照實驗指導(dǎo)書的要求利用寶貴的課堂時間在實驗箱上進行實驗調(diào)試，并將實驗結(jié)果與虛擬仿真結(jié)果進行比較。這樣既可以培養(yǎng)其獨立分析問題、解決問題的能力，也能充分訓(xùn)練留學(xué)生的實驗動手能力，能夠有效提高學(xué)生的單片機系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)能力。

第四，階段性考核管理。學(xué)校對留學(xué)生采用過程化考核管理，主要包括平時出勤、課堂表現(xiàn)、隨堂測驗、期中考試、期末考試等適合理論性偏多的課程來評測學(xué)生的學(xué)習狀況，對于實踐性較強的單片機課程，不僅要考核對理論知識的掌握，更要側(cè)重對知識的運用。留學(xué)生的學(xué)習自覺性低，多數(shù)留學(xué)生重視考前的應(yīng)試學(xué)習遠高于平時的學(xué)習，有些留學(xué)生期待教師在考前做串講復(fù)習，某些留學(xué)生干脆準備作弊。階段性考核[8]可以有效地督促留學(xué)生加強平時學(xué)習，防止考試前搞突擊。教師階段性地將考核和出勤成績進行公布，能夠有效地提醒和激勵留學(xué)生的學(xué)習積極性和主動性。教學(xué)團隊利用題庫系統(tǒng)進行階段性考核管理，并將學(xué)生的實驗表現(xiàn)和項目完成情況納入考核范圍。針對部分留學(xué)生紀律性差、愛遲到、上課比較隨意和散漫，教學(xué)團隊改進了簽到表，有效區(qū)分準時到課、遲到、缺席的學(xué)生，嚴格考核留學(xué)生的考勤和課堂表現(xiàn)。采用階段性考核管理后，留學(xué)生普遍注重平時上課期間的學(xué)習和課堂表現(xiàn)，準時出勤率和上課紀律明顯好轉(zhuǎn)，課堂上散漫走神、玩手機等現(xiàn)象明顯減少，課堂學(xué)習效率得到了保障，學(xué)生自我管理能力、學(xué)習積極性和主動性明顯提高，單片機課程通過率明顯上升。

第五，多媒體課件和手寫電子板書相結(jié)合。多媒體課件能夠有效地創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，縮短教學(xué)時間，擴大教學(xué)信息量，其缺點是會導(dǎo)致師生之間失去互動性，學(xué)生往往只能被動接受授課內(nèi)容。手寫板書是師生互動的橋梁，附有情感因素，教學(xué)過程中，師生交流互動隨時會產(chǎn)生一些信息，需要教師及時利用板書進行解釋指導(dǎo)。PowerPoint是最為常用的多媒體課件制作軟件，其自帶的“指針選項”功能可以實現(xiàn)畫圖、書寫、熒光筆等功能而且顏色可選。利用手寫筆記本電腦的手寫筆可隨時在PPT多媒體課件上進行手寫板書。教學(xué)團隊重視多媒體課件和手寫板書相結(jié)合，使用手寫筆記本電腦和PPT多媒體課件進行理論和實驗教學(xué)。這種教學(xué)方式既充分發(fā)揮了多媒體教學(xué)的優(yōu)勢，又具有手寫板書的靈活多變的特點，將多媒體課件與手寫板書完美結(jié)合，并能夠?qū)熒咏涣鞯拈W光點及時記錄在多媒體課件中，既方便學(xué)生的學(xué)習，也有助于教師日后改進多媒體課件。

第六，實訓(xùn)教學(xué)法。虛擬仿真和硬件實驗?zāi)軌蛴行岣邔W(xué)生的實驗動手能力，但工程實踐能力的培養(yǎng)單靠虛擬仿真和實驗環(huán)節(jié)還不夠，還需要學(xué)生自主運用多樣的方式和方法，嘗試性地解決實際開發(fā)過程中遇到的各種問題來獲得。為了培養(yǎng)留學(xué)生的工程實踐能力，教學(xué)團隊采用實訓(xùn)教學(xué)法[9-10]讓每個留學(xué)生熟悉一個單片機應(yīng)用系統(tǒng)的硬件和軟件開發(fā)過程。學(xué)期開始教師就發(fā)給留學(xué)生一張電子器件清單，并要求他們按照清單通過網(wǎng)絡(luò)購買各種電阻、電容、芯片、芯片底座、蜂鳴器、晶振、LED燈、數(shù)碼管、按鍵開關(guān)、電路板等電子器件，然后按照電路圖從搭建單片機的最小系統(tǒng)開始做起。隨著課程的推進，每講完一部分相關(guān)內(nèi)容，就搭建和焊接一部分相應(yīng)電路，編寫程序并利用仿真器實現(xiàn)驗證。通過這種實訓(xùn)教學(xué)，學(xué)生能夠?qū)W習到如何選擇各種電子器件，熟悉它們的具體使用，親身解決在搭建和焊接硬件電路過程中遇到的各種問題，深入體會單片機應(yīng)用的整個開發(fā)過程。這種教學(xué)方法在鍛煉學(xué)生系統(tǒng)掌握知識的同時，也能夠讓留學(xué)生充分提高動手能力，學(xué)習興趣得到調(diào)動，工程實踐能力得到進一步培養(yǎng)。

4 結(jié) 語

針對來華留學(xué)生的學(xué)習基礎(chǔ)和學(xué)習能力，在對教材和講義、實踐教學(xué)環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境進行建設(shè)的基礎(chǔ)上，單片機教學(xué)團隊對教學(xué)方法和手段進行了改革和實踐。團隊通過“邊學(xué)邊做、從做中學(xué)”的方法調(diào)動留學(xué)生的學(xué)習興趣；采用過程化管理和階段性考核提高留學(xué)生自我管理能力和學(xué)習主動性；采用層次遞進式教學(xué)對留學(xué)生進行因材施教，實現(xiàn)對留學(xué)生的差異化培養(yǎng)；通過結(jié)合多媒體教學(xué)和手寫板書實現(xiàn)課堂上師生間的互動交流；通過虛擬仿真、實驗箱實驗和實物實訓(xùn)相結(jié)合的教學(xué)方法，提高留學(xué)生的工程實踐能力和單片機開發(fā)能力。

為實現(xiàn)留學(xué)生培養(yǎng)目標，任課教師必須具有較高的專業(yè)知識、較強的實踐能力和流利的英文交流能力。無論是教學(xué)條件的建設(shè)、教學(xué)方法和手段的改革，還是實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的強化和教學(xué)質(zhì)量的提高，都需要教學(xué)團隊不斷提高自身的綜合素質(zhì)，在教學(xué)中針對留學(xué)生的反饋不斷地探索和嘗試更加有效的教學(xué)模式。

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