陶吉利，孫林軍，裘君，李林功

（浙大寧波理工學(xué)院 信息科學(xué)與工程學(xué)院，浙江 寧波）

2018年6月，新時(shí)代全國(guó)高等學(xué)校本科教育工作會(huì)議上提出了“金課”概念[1]。2020年6月，教育部印發(fā)了《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》，要求全面推進(jìn)高校課程思政建設(shè)，課程思政已然成為新時(shí)代高校課程建設(shè)的新布局、新思路和新理念[2]。如何打造具有高階性、創(chuàng)新性以及有溫度的《單片機(jī)原理與應(yīng)用》“金課”十分具有挑戰(zhàn)性。

線上線下混合式課程凸顯了信息時(shí)代教育教學(xué)的新特點(diǎn)，基于線上課程的混合式教學(xué)高質(zhì)量課程，將成為未來(lái)高等教育的發(fā)展趨勢(shì)[3]。BOPPPS教學(xué)模型堅(jiān)持把學(xué)生作為中心，強(qiáng)調(diào)教學(xué)過(guò)程中學(xué)生的課堂參與度；同時(shí)追求“可獲得即時(shí)反饋”的教學(xué)效果，強(qiáng)調(diào)教學(xué)效果的及時(shí)性反饋[4]。將該教學(xué)模型引入課堂中所需要關(guān)注的重點(diǎn)是使學(xué)生在課堂上對(duì)所學(xué)內(nèi)容有更為深刻的理解，最大的特點(diǎn)是教學(xué)過(guò)程中的互動(dòng)以及反饋。目前，在基于BOPPPS模型的傳統(tǒng)課堂改革過(guò)程中仍存在一些待解決的現(xiàn)象。例如個(gè)別學(xué)生未完成課前預(yù)習(xí)，難以對(duì)課堂上所要完成的學(xué)習(xí)目標(biāo)有著明確的認(rèn)識(shí)，使得后續(xù)相關(guān)教學(xué)環(huán)節(jié)難以取得預(yù)想中的效果。大班教學(xué)中，學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中的參與深度和廣度受限，學(xué)習(xí)效果不理想。測(cè)試環(huán)節(jié)反饋滯后，教師難以及時(shí)對(duì)學(xué)生的整體狀態(tài)有著全面掌握等[5-6]。而思政內(nèi)容如何融入專業(yè)課程更是目前的難點(diǎn)和熱點(diǎn)問(wèn)題[7]。文[8]在“自動(dòng)控制原理”課程中推行基于MOOC的混合式教學(xué)模式，結(jié)果表明該模式有助于學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行深入理解，對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行靈活應(yīng)用，在遇見一個(gè)新問(wèn)題時(shí)可以擁有分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力。文[9]引入BOPPPS模型，在教學(xué)過(guò)程中，課堂實(shí)踐與網(wǎng)絡(luò)授課的結(jié)合有效地解決了傳統(tǒng)課程教學(xué)中研討時(shí)間少、反饋相對(duì)滯后、理論與實(shí)踐脫節(jié)等問(wèn)題。文[10]采用線上線下相結(jié)合的模式，并加強(qiáng)實(shí)踐改革評(píng)價(jià)方式，提高電類基礎(chǔ)課程的教學(xué)效果。文[11]通過(guò)深入挖掘嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用課程的思政資源，做到了專業(yè)知識(shí)教育與思想政治教育的同向同行。文[12]探索了“單片機(jī)原理及應(yīng)用”課程思政建設(shè)方面的實(shí)踐。

單片機(jī)原理與應(yīng)用課程實(shí)踐性強(qiáng)、創(chuàng)新要求高，可以提高電子信息工程專業(yè)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力和解決實(shí)際工程問(wèn)題能力。在MOOC線上資源的基礎(chǔ)上，如何有效地從線下課頻率、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)形式三個(gè)維度對(duì)線下課程進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)踐仍有待深入探究。我校的單片機(jī)原理與應(yīng)用學(xué)時(shí)安排為2.0-1.0，理論教學(xué)學(xué)時(shí)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)時(shí)均較少，沿用傳統(tǒng)的“理論為先，實(shí)踐在后”的教學(xué)模式不利于學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)。SPOC即“小規(guī)模限制性在線課程”可以將傳統(tǒng)單片機(jī)教學(xué)與MOOC進(jìn)行有機(jī)結(jié)合。本教學(xué)團(tuán)隊(duì)將SPOC、口袋實(shí)驗(yàn)室、Proteus仿真和雨課堂等引入到基于BOPPPS模型的教學(xué)過(guò)程中，充分利用信息化手段，實(shí)現(xiàn)BOPPPS每一環(huán)節(jié)網(wǎng)絡(luò)課堂和課堂實(shí)踐的充分融合，并將工匠精神、辯證思維、愛(ài)國(guó)情懷等思政內(nèi)容融入教學(xué)過(guò)程，從而使單片機(jī)原理與應(yīng)用課程教學(xué)在這種先進(jìn)的教學(xué)方法加持下發(fā)揮出更好的效果。

一 混合式教學(xué)組織和實(shí)施

BOPPPS教學(xué)就是按照課堂導(dǎo)入、學(xué)習(xí)目標(biāo)、課前測(cè)試、參與式學(xué)習(xí)、課后檢測(cè)和總結(jié)這6個(gè)步驟組織一套課程的教學(xué)方法。課程團(tuán)隊(duì)將線上線下混合教學(xué)過(guò)程劃分為如圖1所示的6個(gè)過(guò)程。

圖1 基于BOPPPS教學(xué)模型的線上線下混合教學(xué)

教師根據(jù)每周的學(xué)習(xí)目標(biāo)對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行深入分析和合理劃分，選擇國(guó)家精品課程中相對(duì)基礎(chǔ)且容易理解的知識(shí)講解視頻到學(xué)校SPOC課程中，由學(xué)生自主學(xué)習(xí)并參與測(cè)試。根據(jù)測(cè)試結(jié)果分析，在課堂上對(duì)知識(shí)進(jìn)行復(fù)習(xí)，并針對(duì)重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行講解。同時(shí)，對(duì)SPOC未涉及的難點(diǎn)知識(shí)進(jìn)行重點(diǎn)講解。在課堂上運(yùn)用超星平臺(tái)對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行隨堂測(cè)試，并組織學(xué)生講解和討論。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)上，結(jié)合理論課堂的Proteus仿真演示，讓學(xué)生在課后完成SPOC作業(yè)以及仿真實(shí)驗(yàn)，并在實(shí)驗(yàn)課堂上重點(diǎn)解決課下仿真和單片機(jī)實(shí)驗(yàn)?zāi)K在學(xué)生課后實(shí)踐過(guò)程中存在的實(shí)踐問(wèn)題。

（一） 線上線下結(jié)合，重塑課程知識(shí)體系

為符合新的組織體系要求，課程團(tuán)隊(duì)按照建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)理念，使得教學(xué)不僅是知識(shí)的灌輸，而更強(qiáng)調(diào)引導(dǎo)學(xué)習(xí)者主動(dòng)學(xué)習(xí)新知識(shí)。SPOC線上資源，如視頻、PPT等實(shí)際上把教學(xué)知識(shí)離散化了，團(tuán)隊(duì)教師通過(guò)線下課堂的組織，將知識(shí)體系重新系統(tǒng)化，并把學(xué)生學(xué)習(xí)的薄弱環(huán)節(jié)作為講解的重點(diǎn)。同時(shí)采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)方法，將每個(gè)單片機(jī)資源和知識(shí)點(diǎn)，設(shè)計(jì)成一個(gè)案例，通過(guò)案例引導(dǎo)，展開知識(shí)點(diǎn)講解。以單片機(jī)定時(shí)采樣系統(tǒng)為例，線上線下課程體系如表1所示。

表1 單片機(jī)定時(shí)器體系結(jié)構(gòu)

（二） 改革教學(xué)組織形式，創(chuàng)新教學(xué)方法和手段

借助SPOC信息化教學(xué)平臺(tái)和超星平臺(tái)，用全新的“教室-互聯(lián)網(wǎng)-移動(dòng)終端-寢室混合”模式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的“教室-寢室”線下模式，進(jìn)而使得“線下固定時(shí)間-線上自由時(shí)間”的混合式模式代替原有的定點(diǎn)定時(shí)模式。在教學(xué)組織實(shí)施時(shí)，基于SPOC實(shí)現(xiàn)課程前測(cè)，根據(jù)測(cè)試結(jié)果對(duì)學(xué)生線上學(xué)習(xí)進(jìn)行歸納總結(jié)，并提煉出學(xué)生的學(xué)習(xí)的過(guò)程中存在的共性問(wèn)題，最后有針對(duì)性地進(jìn)行知識(shí)復(fù)習(xí)和講解。以定時(shí)器為例，從圖2測(cè)試結(jié)果可知，學(xué)生通過(guò)SPOC視頻學(xué)習(xí)，能夠較好掌握定時(shí)器基本概念，但對(duì)寄存器設(shè)置及計(jì)算存在困難，需對(duì)此進(jìn)行重點(diǎn)講解和練習(xí)。基于此項(xiàng)環(huán)節(jié)，使老師講解和學(xué)生學(xué)習(xí)都有了側(cè)重點(diǎn)，能夠有效提高課堂效率。

圖2 定時(shí)器課前學(xué)習(xí)知識(shí)隨堂測(cè)試統(tǒng)計(jì)結(jié)果

BOPPPS教學(xué)模型的核心是參與式教學(xué)，教師一方面可邀請(qǐng)同學(xué)對(duì)所學(xué)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行歸納總結(jié)，提高學(xué)生的課堂參與度；另一方面，可便捷地利用雨課堂，開展實(shí)時(shí)問(wèn)答和互動(dòng)，并利用超星平臺(tái)進(jìn)行課程資源管理和課后作業(yè)上傳批改，以解決洗衣機(jī)工程項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生展開研討、發(fā)散思維。首先，引導(dǎo)學(xué)生提出方案、畫電路、寫程序設(shè)計(jì)流程圖，如圖3所示，進(jìn)行項(xiàng)目需求分析，并提高其分析和解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。進(jìn)而結(jié)合Proteus實(shí)驗(yàn)演示，加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解。在原理分析的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生從成本、環(huán)境等角度，討論項(xiàng)目功能分解、參數(shù)計(jì)算、程序設(shè)計(jì)與調(diào)試等工程問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)學(xué)以致用。

圖3 單片機(jī)定時(shí)中斷硬件及程序流程圖

（三） 潤(rùn)物無(wú)聲，融入思政元素

從國(guó)內(nèi)外單片機(jī)芯片發(fā)展形勢(shì)、龍芯發(fā)明者人物故事、軟件發(fā)展人物故事、創(chuàng)新實(shí)踐等多個(gè)維度提煉思想政治教育內(nèi)容，將思政教育元素自然地融入課程教學(xué)內(nèi)容。通過(guò)課堂講授、科學(xué)短視頻觀摩、課堂提問(wèn)互動(dòng)、布置課后作業(yè)等教學(xué)環(huán)節(jié)，既要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、精益求精的工匠精神以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，又要激發(fā)學(xué)生責(zé)任意識(shí)和科技報(bào)國(guó)的家國(guó)情懷，部分課程章節(jié)與其對(duì)應(yīng)的思政內(nèi)容如表2所示。

表2 單片機(jī)原理與應(yīng)用思政融入案例

（四） 深化課程內(nèi)容，自制項(xiàng)目化實(shí)踐模塊開放實(shí)踐場(chǎng)地

課程團(tuán)隊(duì)出版的教材《單片機(jī)原理與應(yīng)用-基于實(shí)例驅(qū)動(dòng)和Proteus仿真》已更新到第3版，并在仿真基礎(chǔ)上自制了單片機(jī)最小系統(tǒng)及其對(duì)應(yīng)各章節(jié)的項(xiàng)目化硬件模塊，各模塊內(nèi)容設(shè)為基礎(chǔ)和擴(kuò)展兩部分，例如單片機(jī)IO口的LED燈基礎(chǔ)和擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)如圖4所示?；A(chǔ)部分要求所有學(xué)生必須完成，擴(kuò)展實(shí)踐則留給學(xué)有余力的學(xué)生自主選擇。以實(shí)現(xiàn)讓具有不同基礎(chǔ)的學(xué)生都能各盡其能，各取所需。同時(shí)，將模塊資料和單元實(shí)踐模塊發(fā)給學(xué)生，并開放實(shí)踐教學(xué)場(chǎng)地。學(xué)生除了在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行基礎(chǔ)實(shí)踐，課后仍可以在寢室、教室或者開放的實(shí)驗(yàn)室做未完成的實(shí)踐內(nèi)容或擴(kuò)展自己感興趣的實(shí)踐內(nèi)容。這一改進(jìn)不但提高了學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，還激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生始終有前進(jìn)的方向。并且所有實(shí)驗(yàn)報(bào)告都上傳到超星平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化教學(xué)過(guò)程管理。

圖4 單片機(jī)LED燈基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)

（五） 重視過(guò)程評(píng)價(jià)，優(yōu)化考核評(píng)價(jià)機(jī)制

SPOC和超星平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)在于學(xué)生可以自發(fā)地完成作業(yè)、測(cè)試并得到實(shí)時(shí)考評(píng)成績(jī)。過(guò)程考評(píng)可有效調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性并形成正反饋，從而促進(jìn)知識(shí)的理解和吸收。

用“全過(guò)程綜合性評(píng)價(jià)”考核代替?zhèn)鹘y(tǒng)的一卷定勝負(fù)的終結(jié)性考核方式，在期末考試的基礎(chǔ)上，引入在線測(cè)評(píng)、課堂研討、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等形式，形成全過(guò)程、多元化的考核評(píng)價(jià)機(jī)制。與此同時(shí)，習(xí)題的難度應(yīng)循序漸進(jìn)，不同的作業(yè)應(yīng)于不同階段布置。如模仿即可完成的簡(jiǎn)單題型應(yīng)該作為課前針對(duì)自學(xué)內(nèi)容的作業(yè)，同時(shí)題量也不應(yīng)過(guò)多；需要思考完成的填空式作業(yè)應(yīng)該作為課堂練習(xí)及測(cè)試且題目范圍應(yīng)針對(duì)課堂的講解內(nèi)容；綜合實(shí)踐應(yīng)用的作業(yè)應(yīng)于課后布置，幫助學(xué)生復(fù)習(xí)鞏固所學(xué)知識(shí)。學(xué)習(xí)過(guò)程的合理考評(píng)方式對(duì)教學(xué)效果影響巨大，同時(shí)，按章節(jié)測(cè)試有利于督促學(xué)生掌握學(xué)習(xí)進(jìn)度，鞏固學(xué)習(xí)內(nèi)容。

只有充分調(diào)動(dòng)學(xué)生在課程學(xué)習(xí)過(guò)程中的積極性，才能發(fā)揮混合教學(xué)的優(yōu)勢(shì)。由此，單片機(jī)原理與應(yīng)用課程過(guò)程考核分為3個(gè)部分。平時(shí)作業(yè)、測(cè)試占比30%，考慮到本課程以實(shí)踐性和設(shè)計(jì)性為特點(diǎn)，課程設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告占比30%，期末閉卷考試占比40%。

二 教學(xué)實(shí)踐結(jié)果分析

本課程針對(duì)浙大寧波理工學(xué)院18級(jí)電子信息工程專業(yè)和通信工程專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行了成績(jī)分析，通信工程采用傳統(tǒng)教學(xué)模式，而電子信息工程專業(yè)采用基于BOPPPS的線上線下混合教學(xué)模式。成績(jī)分布如圖5所示，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表3所示。從圖5考試成績(jī)分布來(lái)看，電子信息工程專業(yè)的分?jǐn)?shù)明顯高于通信工程，效果還是比較明顯的。表3的統(tǒng)計(jì)結(jié)果也符合圖5的成績(jī)分布結(jié)果。

圖5 學(xué)生成績(jī)分布比較圖

表3 學(xué)生期末成績(jī)對(duì)比

本課程需要支撐工程教育專業(yè)認(rèn)證的指標(biāo)點(diǎn)2.3，3.1，4.2和5.2，即能夠運(yùn)用所教學(xué)的基本原理對(duì)電子信息領(lǐng)域工程問(wèn)題的影響要素、核心環(huán)節(jié)進(jìn)行系統(tǒng)分析、仿真、調(diào)試、設(shè)計(jì)方法，通過(guò)調(diào)研進(jìn)行需求分析，解決復(fù)雜工程問(wèn)題。課程支撐目標(biāo)達(dá)成度分析結(jié)果如表4所示，雖然課程能夠較好地支撐觀測(cè)指標(biāo)3.1和5.1，但教學(xué)目標(biāo)1和教學(xué)目標(biāo)3仍有待提高。主要原因在于平時(shí)作業(yè)為開卷練習(xí)，考試為閉卷形式。考試內(nèi)容主要為基于基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)的計(jì)算和應(yīng)用，不少學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)記憶不夠牢固，仍需通過(guò)知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用和練習(xí)來(lái)提高相應(yīng)指標(biāo)點(diǎn)的達(dá)成度。

表4 課程支撐觀測(cè)指標(biāo)、教學(xué)目標(biāo)、支撐權(quán)重及達(dá)成情況

由此可見，本文的教學(xué)模式融合了在線教學(xué)與面授教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，融入了課程思政，深化了教學(xué)內(nèi)容，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和家國(guó)情懷，產(chǎn)生1+1>2的教學(xué)效果，有助于使學(xué)生成為課堂的主動(dòng)學(xué)習(xí)者。這種新的探索模式將學(xué)習(xí)目標(biāo)由原先單純的學(xué)習(xí)知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)槔盟鶎W(xué)理論解決實(shí)際問(wèn)題，這種學(xué)習(xí)目標(biāo)的轉(zhuǎn)變有利于學(xué)生在新時(shí)代背景下既擁有創(chuàng)新能力，又具有高尚品質(zhì)。

三 結(jié)語(yǔ)

教學(xué)團(tuán)隊(duì)依托國(guó)家精品課程SPOC平臺(tái)、超星平臺(tái)、口袋實(shí)驗(yàn)室等資源，在BOPPPS模型的每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)都引入了線上線下混合教學(xué)理念，并總結(jié)出一套系統(tǒng)的教學(xué)流程?；贐OPPPS模型的線上線下混合教學(xué)模式，將線下課堂實(shí)踐與線上資源的自主學(xué)習(xí)相結(jié)合，并融入課程思政內(nèi)容，可以達(dá)到減少線下教學(xué)時(shí)間、拓展教學(xué)深度和廣度的目標(biāo)；項(xiàng)目化教學(xué)法將學(xué)生對(duì)問(wèn)題的自主學(xué)習(xí)與教師在課上的點(diǎn)評(píng)和講解相結(jié)合，提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)了工匠精神，激發(fā)愛(ài)國(guó)熱情。切實(shí)深化了學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解及應(yīng)用，培養(yǎng)了學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。