陸建榮

（江蘇航空職業(yè)技術學院，江蘇鎮(zhèn)江，212134）

0 引言

單片機課程最顯著的特點是實踐性強、知識面廣，需要學生具備電工基礎、數(shù)電、模電、C語言設等多門課程的知識儲備。而目前高職院校的學生普遍存在基礎薄弱、學習積極性低下、學習習慣差等問題，給日常教學帶來了諸多困難。此外，大部分高職院校針對該課程的教學也存在不足，主要體現(xiàn)在理論和實踐教學課時分配不合理，過分注重理論教學，學生實踐能力得不到鍛煉。教學形式單一、缺乏師生互動，使學生失去了對本課程的學習興趣。

“翻轉課堂”教學改革方案為解決以上問題提供了新思路。該方案轉變了師生角色，加強了師生互動，充分發(fā)揮了學生的主體作用[2]。借助于網(wǎng)絡微視頻、學習通等網(wǎng)絡教學平臺，教學場地不再局限于教室，教學時間也不局限于課堂。學生可以隨時隨地開展理論學習、交流互動、實踐操作，使得教學過程從空間和時間上得到了有效延伸[3]。這有效提升了學生的學習積極性，培養(yǎng)了學生自主學習能力，實現(xiàn)由被動接受到主動求學的轉變。

1 單片機課程教學現(xiàn)狀

單片機課程作為高職院校電子相關專業(yè)的必修課程，旨在讓學生掌握單片機工作原理以及基于MCU軟硬件開發(fā)基本技能，為嵌入式開發(fā)、電子產(chǎn)品轉化打下基礎[4]。該課程理論知識抽象、實踐性強，傳統(tǒng)教學采用了理論授課與實踐訓練相結合的方式，但教學質量和教學效果仍難以達到要求。主要原因有以下幾個方面。

（1）理論課程與實踐課程分離，致使理論與實踐脫節(jié)嚴重[5]。主要表現(xiàn)在以下幾個方面。第一：課時分配不合理，過分注重理論教學而忽視了實踐教學的重要性；第二：理論課程和實踐課程相互獨立，沒有連貫性；第三：學生按固定步驟操作，實踐教學過程僵。

（2）教學手段單一，沒有有效利用信息化教學手段。教學過程僅在課堂進行，無法利用學生課前、課后的碎片化時間。缺乏有效的反饋機制，導致教師無法準確認識學生之間的個體性差異。教師上課僅通過板書或者PPT投影方式進行教學，師生互動少，學生參與度較低。

（3）對學生動手實踐能力培養(yǎng)不足。實踐操作僅停留在Protues軟件仿真環(huán)節(jié)。而軟件仿真受限于硬件資源，只能驗證基本功能，無法替代軟硬件開發(fā)調試的全部過程。

2 翻轉課堂教學研究

為解決傳統(tǒng)教學過程中存在的問題，翻轉課堂成為了日常教學的主流方案。該方案使師生角色發(fā)生翻轉，讓學生成為了主體。昔日以教師講授為主的課堂成為了師生互動、答疑解惑的場地[6]。不僅調動了學生的學習興趣，還培養(yǎng)了他們自主學習、勤于思考的良好習慣。

單片機課程實踐性強、涉及面廣、理論內(nèi)容抽象。在教學過程中，既要講解硬件組成、工作原理，還要教授程序設計、編程規(guī)范，更要幫助學生梳理軟硬調試思路。內(nèi)容繁多，單憑既定課時的課堂講授，學生難以全面掌握。需要學生發(fā)揮自主學習能力，充分利用課余時間實踐練習。采用翻轉課堂教學方案后，教師可以充分利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡資源，錄制教學微視頻，上傳到平臺。學生只要登陸平臺即可學習，使他們獲取知識的途徑不再局限于課堂面授。

3 翻轉課堂教學設計與實施

經(jīng)典51單片機系統(tǒng)如圖1所示。它由時鐘系統(tǒng)、I/O端口、中斷系統(tǒng)、存儲單元、串口通訊單元組成。各單元之間相互獨立，協(xié)調工作，保證了單片機的正常運行。單片機工作原理，枯燥抽象，晦澀難懂，讓很多學生望而卻步。為了便于學生理解，本文在保留原課程知識體系完整的前提下，為每個知識點設計了貼近日常生活的項目式教學內(nèi)容。采用“教中學、學中做、做中教”三位一體的理實一體化教學方法進行講授。使理論講解與實踐教學緊密聯(lián)系在一起，不僅讓學生掌握了理論知識，還培養(yǎng)了他們動手實踐能力。

圖1 51單片機系統(tǒng)框圖

各單元模塊對應的項目教學內(nèi)容如表1所示。各項目涉及的知識點存在關聯(lián)，內(nèi)容由易到難、層次遞進。一方面有助于緩解學生畏難情緒，便于引導學生自主學習。另一方面，通過對相關知識的反復操練，實現(xiàn)鞏固知識、加深理解的目的。

表1 項目式教學內(nèi)容

本單片機課程翻轉課堂教學設計流程如圖2所示。將傳統(tǒng)教學模式改變?yōu)槟軌虺浞煮w現(xiàn)學生主體地位的行動導向教學，學生自主探究，教師引導。從課程開始到結束，充分利用網(wǎng)絡學習平臺調動學生學習積極性，師生互動多樣化，逐步深入任務，直到解決任務。將復雜任務簡單化，突破教學難點。畫流程圖、模擬仿真，攻克教學重點。針對學生學習能力差異性分層教學，提升教學效果。最后利用學習平臺反饋學習情況，為教師在線評價提供依據(jù)。

圖2 教學設計框圖

4 教學改革措施與結果分析

4.1 教學內(nèi)容改革

在保留原課程知識體系完整的前提下，為每個知識點設計貼近日常生活的項目式教學內(nèi)容。將書本知識與生活應用結合起來，提高學生的學習積極性。鼓勵學生積極參加科技競賽，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力以及團隊合作、溝通協(xié)調的能力，實現(xiàn)“以賽促學”的教學目的。鼓勵學生積極申報單片機設計相關的校級課題，本著學以致用的教學理念引導學生自主研究、深入探索，提高創(chuàng)新實踐能力。

4.2 教學方法改革

采用翻轉課堂教學模式，構建“線上”、“線下”互聯(lián)的教學回路，充分發(fā)揮學生主體作用。教師在課前向“學習通”、“泛亞”等平臺上傳教學視頻與學習任務，引導學生查閱相關資料并消化吸收，培養(yǎng)學生自主學習能力。學生在線上預習的過程中，積極參與師生互動，提出疑問。教師整理學生反饋信息，在線下教學過程中，可以更有針對性的設計教學內(nèi)容。

4.3 考核方式改革

當前，單片機課程的教學考核方式單一，多以期末考試成績作為學習評價的主要依據(jù)，而忽視了過程考核的重要性，難以準確區(qū)分學生的學習情況。使學生漸漸產(chǎn)生投機心理，平日不努力，期末搞突擊，忽視知識本身而專注解題技巧，違背了教學初衷。

本文基于翻轉課堂教學改革方案，對傳統(tǒng)單一考核方式進行改革，從平日表現(xiàn)、期末成績、科技競賽、課題研發(fā)多個方面對學生學習情況展開評價。具體方式如表2所示。

表2 考核方式

4.4 教學改革結果分析

在實施翻轉課堂教學改革后，學生的學習積極性顯著提高。表3是2019級學生成績統(tǒng)計表。兩個班學生在平時過程考核和期末綜合考核中均取得了不錯的成績。不管是理論知識，還是實踐操作都取得了較大提升。

表3 2019級學生單片機成績統(tǒng)計表

表4是近年來學生參加單片機開發(fā)賽項獲獎情況以及校級課題完成情況的統(tǒng)計?？梢园l(fā)現(xiàn)，教學改革后，學生對單片機課程興趣濃厚，學習過程不再局限于課堂，他們熱情高漲，充分利用課余時間積極投入到科技競賽與課題研發(fā)的準備過程中。在2020年舉辦的電子設計大賽和職業(yè)院校技能大賽中均取得了不俗的成績。

表4 教學改革前后對比

5 結論

本文對傳統(tǒng)單片機課程教學過程中出現(xiàn)的不足進行了分析，在此基礎上提出了翻轉課堂教學方案。從教學內(nèi)容、教學方法、考核方式多方面著手，對傳統(tǒng)教學進行改革。充分發(fā)揮了網(wǎng)絡教學平臺在教學過程中所起的媒介作用，促進了師生互動，豐富了教學手段，完善了教學過程，提高了教學質量。在實施教學改革以來，成效顯著。學生的學習積極性高漲。越來越多的學生積極參與到技能競賽、課題研發(fā)的活動中來，形成了良好的學習氛圍。提升學生溝通協(xié)調能力、團隊協(xié)作能力的同時，也培養(yǎng)了他們獨立思考、深入探索、實踐創(chuàng)新能力。