魏建崇 曹彥 張禹 余運(yùn)龍
摘要:為了滿足線上教學(xué)需要,該文章結(jié)合單片機(jī)課程線上授課存在的挑戰(zhàn),提出了基于單片機(jī)課程的課前、課中、課后三段式線上教學(xué)模式。課前利用大學(xué)MOOC在線預(yù)習(xí),課中利用騰訊會(huì)議軟件和Proteus仿真軟件進(jìn)行直播授課,課后通過(guò)微信群互動(dòng)進(jìn)行答疑。同時(shí),引入綜合性線上測(cè)評(píng)考核體系,對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行評(píng)價(jià)。通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查,分析實(shí)際的線上教學(xué)案例,表明此線上教學(xué)模式效果良好,對(duì)于開(kāi)展單片機(jī)課程的線上教學(xué)具有一定的借鑒意義。
關(guān)鍵詞:?jiǎn)纹瑱C(jī);教學(xué)模式;線上教學(xué)
中圖分類號(hào):TP368.2
疫情期間,為了響應(yīng)教育部提出的“停課不停教,停課不停學(xué)”的號(hào)召[1,?2],眾多高校紛紛延期開(kāi)學(xué),將線下教學(xué)轉(zhuǎn)為線上。然而,單片機(jī)課程作為一門理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的機(jī)電類專業(yè)基礎(chǔ)課,開(kāi)展線上教學(xué)將面臨巨大的挑戰(zhàn),目前還沒(méi)有完全將該課程采用線上教學(xué)的案例。因此,本文探索單片機(jī)課程的線上教學(xué)模式,對(duì)于開(kāi)展單片機(jī)課程的線上教學(xué)具有重要的意義。
1?單片機(jī)課程線上教學(xué)存在的挑戰(zhàn)
1.1?師生互動(dòng)不足
相比于傳統(tǒng)的線下教學(xué),線上教學(xué)可以突破地域和時(shí)間的限制,但師生互動(dòng)性不足的問(wèn)題一直是線上教學(xué)的痛點(diǎn)。單片機(jī)課程在線上教學(xué)場(chǎng)景下師生之間的交流方式較為單一、溝通效率低、互動(dòng)情景也不夠真實(shí),且受限于傳輸媒介,學(xué)生有問(wèn)題也無(wú)法及時(shí)提出,導(dǎo)致老師不能全面地了解每位學(xué)生的聽(tīng)課和實(shí)驗(yàn)情況。同時(shí),線上授課中老師也不方便利用單片機(jī)開(kāi)發(fā)板進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)演示,導(dǎo)致教學(xué)效果不佳。
1.2?實(shí)踐環(huán)節(jié)難以展開(kāi)
作為一門理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的課程[3],通常會(huì)有專門的實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展單片機(jī)實(shí)驗(yàn)課教學(xué),學(xué)生在單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱上完成實(shí)踐操作。然而,這類實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)在線上教學(xué)中很難開(kāi)展,一方面受限于沒(méi)有成熟的線上虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái),很難開(kāi)展集中線上實(shí)驗(yàn)課程教學(xué),另一方面,線上實(shí)驗(yàn)課程的授課過(guò)程中,由于網(wǎng)絡(luò)延遲、信息傳輸方式等因素的限制,教師無(wú)法有效地組織教學(xué)過(guò)程和實(shí)時(shí)掌握學(xué)生的實(shí)驗(yàn)情況[4]。
1.3?網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源與課程不匹配
隨著越來(lái)越多的高校開(kāi)展線上教學(xué),許多在線開(kāi)放課程平臺(tái)為高校師生提供了豐富的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源,如中國(guó)大學(xué)慕課(MOOC)、超星學(xué)習(xí)通、網(wǎng)易云課堂等,學(xué)生可以在這些在線開(kāi)放課程平臺(tái)上找到許多與“單片機(jī)”相關(guān)的課程。然而,很難找到與教學(xué)大綱完全吻合的在線課程,且存在課程內(nèi)容與教材不匹配,部分知識(shí)點(diǎn)的講解不透徹等問(wèn)題。因此,直接通過(guò)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源進(jìn)行學(xué)習(xí),無(wú)法滿足線上課程的教學(xué)需要。
2?單片機(jī)課程線上教學(xué)模式探索
2.1?課前在線預(yù)習(xí)
在單片機(jī)課程的線上教學(xué)中,可以在中國(guó)大學(xué)MOOC上挑選與教學(xué)大綱相近的課程作為學(xué)生的課前預(yù)習(xí)材料,由授課老師篩選出其中的部分章節(jié)視頻,提前一周發(fā)給學(xué)生,配合課程PPT和電子書等學(xué)習(xí)資源組織學(xué)生完成課前預(yù)習(xí)任務(wù)。同時(shí),可以預(yù)留幾個(gè)與預(yù)習(xí)內(nèi)容相關(guān)的問(wèn)題供學(xué)生在預(yù)習(xí)階段思考,引導(dǎo)學(xué)生采用問(wèn)題導(dǎo)向式的學(xué)習(xí)方法提高預(yù)習(xí)效率。最后,通過(guò)課前提問(wèn)的方式檢查學(xué)生課前預(yù)習(xí)的情況。例如,在“中斷系統(tǒng)”章節(jié)的課程預(yù)習(xí)中,設(shè)置“什么是中斷?”“單片機(jī)中斷系統(tǒng)的作用?”等問(wèn)題,讓學(xué)生帶著問(wèn)題進(jìn)行預(yù)習(xí),使預(yù)習(xí)過(guò)程更有針對(duì)性。
2.2課上直播教學(xué)
線上授課有直播和錄播兩種形式,錄播的形式需要老師提前將課程錄制剪輯好,該方式無(wú)法在授課過(guò)程中與學(xué)生進(jìn)行互動(dòng),授課效果較差,因此選擇騰訊會(huì)議軟件進(jìn)行直播教學(xué)。老師可以通過(guò)預(yù)定周期性會(huì)議來(lái)設(shè)置課程時(shí)間,上傳相關(guān)課程資料,學(xué)生通過(guò)會(huì)議邀請(qǐng)鏈接進(jìn)入會(huì)議室在線聽(tīng)課。在直播教學(xué)過(guò)程中,老師通過(guò)共享屏幕的方式進(jìn)行PPT演示和講解,利用Wacom數(shù)位板書寫電子板書,通過(guò)Proteus仿真軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示,使教學(xué)過(guò)程盡可能接近線下授課場(chǎng)景。同時(shí),騰訊會(huì)議軟件還支持云錄制功能,學(xué)生可以根據(jù)自身需求回看課程錄制視頻。
2.3虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)
Proteus軟件是一款優(yōu)秀的EDA工具軟件,特別適合對(duì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)與仿真[5,?6],因此,在單片機(jī)實(shí)驗(yàn)課的線上教學(xué)中可以利用Proteus仿真軟件進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)。首先,學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)的要求,在Proteus上搭建和測(cè)試硬件電路;接著,利用Keil軟件進(jìn)行程序設(shè)計(jì),通過(guò)與Proteus聯(lián)調(diào)的方式完成系統(tǒng)的軟硬件調(diào)試;最后,要求學(xué)生錄制一段演示視頻介紹實(shí)驗(yàn)完成情況。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,老師根據(jù)最終的實(shí)驗(yàn)完成度評(píng)分,挑選部分學(xué)生作品進(jìn)行展示,并總結(jié)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題。
2.4?課后線上群互動(dòng)答疑
微信群/QQ群討論是一種有效的線上交流方式,可以解決學(xué)生聽(tīng)課過(guò)程中遇到的問(wèn)題。學(xué)生以班級(jí)為單位建立班級(jí)討論群,并以3~5個(gè)學(xué)生為單位各自建立小組討論群,學(xué)生先在小組群中自行討論,并將問(wèn)題整理好,最后在班級(jí)群中進(jìn)行集中討論。這樣的群討論方式使學(xué)生能先自行解決一些較為簡(jiǎn)單的問(wèn)題,班級(jí)群集中討論則使許多重復(fù)的問(wèn)題得到了統(tǒng)一解決,極大地提高了答疑的效率。同時(shí),由于線上討論的匿名性,許多較為靦腆的學(xué)生也敢于踴躍提問(wèn)并參與到討論中來(lái),這極大地提高了學(xué)生參與線上群互動(dòng)的積極性。
3?單片機(jī)課程線上考核與評(píng)價(jià)
3.1?線上考核形式
單片機(jī)課程的線上考核形式具體組織如下:理論課考試前,任課老師在先將電子版答題卡發(fā)放給學(xué)生,由學(xué)生先將答題卡打印好,并預(yù)先組織學(xué)生進(jìn)行考試設(shè)備測(cè)試。在正式開(kāi)考前10分鐘,老師將電子版試卷群發(fā)給學(xué)生,學(xué)生收到試卷后即可在預(yù)先打印好的答題卡中作答??荚囘^(guò)程中,利用騰訊會(huì)議軟件進(jìn)行在線監(jiān)考,要求學(xué)生必須開(kāi)啟攝像頭,并對(duì)考試過(guò)程全程錄屏存檔??荚嚱Y(jié)束后,要求考生必須在15分鐘內(nèi)將將答題卡掃描成電子版發(fā)送到指定郵箱完成考試。
單片機(jī)實(shí)驗(yàn)課程的線上考試形式與理論課類似。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的考題共5題,考查內(nèi)容覆蓋教學(xué)大綱的所有核心知識(shí)點(diǎn),如表1所示,要求學(xué)生隨機(jī)抽取其中一道題目完成系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)??荚囘^(guò)程中,學(xué)生根據(jù)題目的要求先在Proteus仿真軟件上完成硬件電路設(shè)計(jì),在Keil軟件上完成程序設(shè)計(jì),軟硬件設(shè)計(jì)調(diào)試完畢后,考生在答題紙上填寫部分關(guān)鍵電路圖和程序代碼,并錄制一段簡(jiǎn)短的演示視頻說(shuō)明實(shí)驗(yàn)完成情況。考試結(jié)束后,考生將Proteus仿真圖、Keil程序源碼、演示視頻和電子版答題卡打包發(fā)送到指定的郵箱完成考試。
3.2?綜合性評(píng)價(jià)體系
綜合性的評(píng)價(jià)體系不僅要考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度和運(yùn)用能力,還要考慮學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度與積極性。因此,單片機(jī)理論課程的最終成績(jī)?cè)u(píng)定主要分為期末成績(jī)和平時(shí)成績(jī)兩部分,其中平時(shí)成績(jī)主要由考勤、課堂表現(xiàn)和作業(yè)構(gòu)成,具體的比例分配如圖?1所示,課堂表現(xiàn)的成績(jī)主要根據(jù)學(xué)生上課過(guò)程中的發(fā)言情況和課后微信群答疑的積極性。實(shí)驗(yàn)課程更注重學(xué)生對(duì)知識(shí)的運(yùn)用能力,因此實(shí)驗(yàn)課的期末成績(jī)和平時(shí)成績(jī)的比例分配為6:4,平時(shí)成績(jī)包含考勤和實(shí)驗(yàn)表現(xiàn),平時(shí)分的成績(jī)主要根據(jù)學(xué)生每一次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的完成情況,由于平時(shí)分比例較大,有利于提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課的參與度,驅(qū)動(dòng)學(xué)生在每一次實(shí)驗(yàn)中努力完成實(shí)驗(yàn)要求。
4單片機(jī)課程線上教學(xué)案例分析
本文以問(wèn)卷調(diào)查的方式對(duì)2020年新冠疫情期間單片機(jī)課程的線上教學(xué)案例進(jìn)行分析,從課堂教學(xué)形式和課堂教學(xué)效果這兩個(gè)方面對(duì)該線上教學(xué)模式進(jìn)行評(píng)價(jià),總共發(fā)放問(wèn)卷105份,回收有效問(wèn)卷103份,有效問(wèn)卷回收率達(dá)到98%以上,具體調(diào)查結(jié)果見(jiàn)表2和表3。
由表2可知,在課堂教學(xué)形式上,大部分學(xué)生能較好地適應(yīng)直播課堂的教學(xué)形式(72.9%),認(rèn)為線上聽(tīng)課過(guò)程中一般不會(huì)受軟硬件設(shè)備的不穩(wěn)定性和外界環(huán)境等不確定因素的影響(80.9%),在單片機(jī)實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)上,普遍認(rèn)為利用Proteus仿真軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和驗(yàn)證較為方便(65.5%),課程結(jié)束后,絕大部分同學(xué)能夠通過(guò)微信群討論的方式解決課程疑問(wèn)(74.1%),在最終的期末考試中,線上考試的形式對(duì)考試成績(jī)的影響較?。?2.4%)。
由表3可知,該線上教學(xué)模式在課堂教學(xué)效果上,學(xué)生聽(tīng)課專注度(70.3%)和直播課堂參與度(69.5%)較好,課堂氣氛較為活躍(67.1%),大部分學(xué)生能夠通過(guò)課前預(yù)習(xí)和課后討論提高學(xué)習(xí)效果(67.6%),且對(duì)課程知識(shí)掌握程度較好(65.0%)。綜上所述,學(xué)生普遍能較好地適應(yīng)該線上教學(xué)模式,通過(guò)課前、課中、課后三段式在線學(xué)習(xí),掌握好單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程知識(shí)。
5?結(jié)語(yǔ)
由于單片機(jī)課程的實(shí)踐性較強(qiáng),開(kāi)展線上授課存在著諸多挑戰(zhàn)。因此,本文基于單片機(jī)課程提出了課前、課中、課后三段式線上教學(xué)模式。課前利用大學(xué)MOOC組織學(xué)生在線預(yù)習(xí),課中利用騰訊會(huì)議和Proteus仿真軟件進(jìn)行線上直播授課,課后分小組通過(guò)微信群進(jìn)行互動(dòng)答疑。同時(shí),在課程的期末考核中,引入綜合性線上測(cè)評(píng)考核方式對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行評(píng)價(jià)。最后,對(duì)實(shí)際的線上教學(xué)案例進(jìn)行分析,結(jié)果表明該線上教學(xué)模式具有課堂教學(xué)形式易接受,教學(xué)效果良好等優(yōu)點(diǎn)。
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作者簡(jiǎn)介:曹彥(1990—??),女,河南新鄉(xiāng)人,碩士研究生,講師,福建江夏學(xué)院金融學(xué)院,研究方向?yàn)榇髷?shù)據(jù)分析;張禹(1982—?),男,福建福州人,博士研究生,副教授,福建江夏學(xué)院電子信息科學(xué)學(xué)院,研究方向?yàn)榘雽?dǎo)體薄膜器件;余運(yùn)龍(1978—?),男,福建福州人,博士研究生,教授,福建江夏學(xué)院電子信息科學(xué)學(xué)院,研究方向?yàn)楣鈱W(xué)傳感器。
*?通訊作者:魏建崇(1991—?),男,漢族,福建漳州人,碩士研究生,講師,福建江夏學(xué)院電子信息科學(xué)學(xué)院,研究方向?yàn)閿?shù)字圖像處理和嵌入式系統(tǒng)。