黃恒一,付三麗

(三亞學(xué)院,海南 三亞 572022)

0 引言

嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用課程是課程教學(xué)內(nèi)容與工程實(shí)際緊密聯(lián)系,應(yīng)用性很強(qiáng),是一門在理論指導(dǎo)下,偏重于實(shí)際應(yīng)用的課程。通過該課程的學(xué)習(xí),可以了解嵌入式系統(tǒng)技術(shù)的基本概念、特點(diǎn)分類,掌握嵌入式系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)的基本方法。課程注重培養(yǎng)實(shí)際應(yīng)用能力,以達(dá)到“學(xué)習(xí)嵌入式,使用嵌入式”的目的,能夠?qū)⑦@些知識(shí)用于解決嵌入式系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)中的復(fù)雜工程問題。

本文重點(diǎn)介紹嵌入式系統(tǒng)原理及應(yīng)用課程改革中“線上”和“線下”教學(xué)涉及的篩選課前預(yù)習(xí)資料、課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課后作業(yè)和考核方式等方面的設(shè)計(jì)初衷,根據(jù)教育部一流課程“兩性一度”要求和三亞學(xué)院“混合線上線下教學(xué)改革項(xiàng)目”標(biāo)準(zhǔn),在分析學(xué)生學(xué)情的基礎(chǔ)上,開展基于信息技術(shù)的教育教學(xué)改革,將“以學(xué)生為中心”教育理念融入教學(xué),利用雨課堂及學(xué)堂在線優(yōu)質(zhì)MOOC資源,設(shè)計(jì)線上線下混合教學(xué)方法,將兩種授課形式有機(jī)融合、取長(zhǎng)補(bǔ)短,以此提高學(xué)生的主觀能動(dòng)性,充實(shí)課堂內(nèi)容,讓學(xué)生忙起來(lái),進(jìn)而提高課堂教學(xué)效果[1]。

1 課程“線上”+“線下”建設(shè)

《三亞學(xué)院課程“三度”建設(shè)指導(dǎo)性意見》(三亞院教字〔2018〕57 號(hào)) 文件提出課程“三度”是指課程的飽和度、深度、緊張度[5]。課程將課堂教學(xué)和實(shí)踐環(huán)節(jié)融合,綜合運(yùn)用多媒體手段,在課堂授課以電子發(fā)燒友網(wǎng)、CSDN網(wǎng)絡(luò)學(xué)院等網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源的基礎(chǔ)上,通過課前App項(xiàng)目視頻的播放、電子硬件科研項(xiàng)目的講解、電子硬件實(shí)物App項(xiàng)目的動(dòng)手演示等方式加強(qiáng)學(xué)生在該課程課堂學(xué)習(xí)的飽和度;同時(shí),課程在講授基本知識(shí)的同時(shí),綜合利用網(wǎng)絡(luò)資源,通過課堂上的嵌入式實(shí)物動(dòng)手小項(xiàng)目講解引起學(xué)生對(duì)嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用課程的興趣,實(shí)施“以學(xué)生為中心的教與學(xué)”,通過學(xué)生自學(xué)網(wǎng)絡(luò)視頻課程、分組討論、教師正確引導(dǎo)、鼓勵(lì)制作小作品,讓學(xué)生參與到授課的全過程,著重培育學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力,幫助學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí),提升自學(xué)能力,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[2]。

1.1 學(xué)情分析

在嵌入式課程的教學(xué)過程中,發(fā)現(xiàn)學(xué)生普遍屬于“眼高手低”型,上課講到重難點(diǎn)時(shí),老師會(huì)反復(fù)強(qiáng)調(diào)要求掌握,大部分學(xué)生的課上回應(yīng)也能跟上老師的講解節(jié)奏,但測(cè)試和實(shí)踐效果則不理想。說(shuō)明學(xué)生的理解應(yīng)用能力不強(qiáng)、學(xué)習(xí)的主動(dòng)性較弱,這是學(xué)生學(xué)習(xí)成效差的主要原因。嵌入式課程對(duì)于學(xué)生的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐水平要求較高,傳統(tǒng)課堂以講授為主,實(shí)驗(yàn)實(shí)踐為輔。這種課堂授課形式較為傳統(tǒng),學(xué)生在集中學(xué)習(xí)的情況下被動(dòng)接受知識(shí),容易造成學(xué)習(xí)動(dòng)力不足、不重視動(dòng)手能力培養(yǎng)的現(xiàn)象,即便學(xué)生能夠熟練掌握理論知識(shí),但也只會(huì)“做試卷,拿高分”,這對(duì)一門實(shí)踐能力要求很高的課程而言顯然不能達(dá)到教學(xué)目標(biāo)[3]。

為了解決以上問題,本文設(shè)計(jì)了線上線下混合教學(xué)的方法,將兩種授課形式有機(jī)融合、取長(zhǎng)補(bǔ)短,以此提高學(xué)生的主觀能動(dòng)性,充實(shí)課堂內(nèi)容,讓學(xué)生忙起來(lái),進(jìn)而提高課堂教學(xué)效果。

1.2 課程簡(jiǎn)介

“嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用”課程是測(cè)控類專業(yè)高年級(jí)學(xué)生學(xué)習(xí)的一門面向應(yīng)用的專業(yè)方向課,課程的教學(xué)內(nèi)容與工程實(shí)際緊密聯(lián)系,應(yīng)用性很強(qiáng),是一門在理論指導(dǎo)下、偏重于實(shí)際應(yīng)用的課程。課程以“理論與實(shí)踐”相結(jié)合的教學(xué)方法為核心,以為國(guó)家培養(yǎng)有較強(qiáng)學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力的嵌入式硬件開發(fā)人才為目的,是電子測(cè)控類學(xué)生需要掌握嵌入式技術(shù)必備的基礎(chǔ)知識(shí)[4]。

1.3 課程教學(xué)目標(biāo)

通過本課程線上線下教學(xué),使學(xué)生具有從事嵌入式領(lǐng)域工程技術(shù)工作所需的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí),可以了解嵌入式系統(tǒng)技術(shù)的基本概念、特點(diǎn)分類,掌握嵌入式系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)的基本方法。課程注重培養(yǎng)實(shí)際應(yīng)用能力,以達(dá)到“學(xué)習(xí)嵌入式,使用嵌入式”的目的,能夠?qū)⑦@些知識(shí)用于解決嵌入式系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)中的復(fù)雜工程問題。

課程在參考其他學(xué)科教學(xué)改革的基礎(chǔ)上,根據(jù)“三度課程”標(biāo)準(zhǔn),利用雨課堂及學(xué)堂在線優(yōu)質(zhì)MOOC資源,開展“芯位教育平臺(tái)”為載體的“線上+線下”混合式教學(xué)模式探索,本著“以學(xué)生為中心”的教育理念,進(jìn)行了一系列的線上線下相結(jié)合的教學(xué)改革[5]。

2 改革方案設(shè)計(jì)

本著“以學(xué)生為中心”的教育理念,按照設(shè)定的改革目標(biāo),針對(duì)現(xiàn)有學(xué)生的層次和能力,改革“嵌入式系統(tǒng)原理及應(yīng)用”原有的傳統(tǒng)講授式的教學(xué)模式,采用“線上課堂自學(xué)+線下課堂仿真設(shè)計(jì)”的混合式教學(xué)模式,利用雨課堂在線平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)資源,使學(xué)生利用“線上課堂”進(jìn)行知識(shí)的學(xué)習(xí)、梳理、練習(xí)和討論?；旌鲜浇虒W(xué)方法遵循“任務(wù)主線、教師主導(dǎo)、學(xué)生主體”的課前、課中及課后三段教學(xué)模式。圍繞該教學(xué)改革教學(xué)模式,教學(xué)內(nèi)容組織實(shí)施過程可分為以下幾種教學(xué)方法[6]。

2.1 案例引入法

通過嵌入式相關(guān)技術(shù)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的興趣,通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)案例講解每個(gè)技術(shù)涉及的知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容。學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)推薦的課程資源和相關(guān)網(wǎng)絡(luò)視頻資源,利用VMware10、MIT APP Inventor2進(jìn)行相關(guān)嵌入式Linux系統(tǒng)分析,并在此基礎(chǔ)上加一些小模塊進(jìn)行功能上的創(chuàng)新[7]。

2.2 團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目法

引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)推薦課程資源、瀏覽相關(guān)網(wǎng)站和學(xué)習(xí)往年比賽作品,要求學(xué)生完成本課程小作品的制作,組織并鼓勵(lì)學(xué)生積極參加各種相關(guān)比賽,鼓勵(lì)學(xué)生參與老師的相關(guān)領(lǐng)域科研活動(dòng)。

2.3 線上資源法

通過雨課堂平臺(tái)上的教學(xué)視頻資源加強(qiáng)學(xué)生知識(shí)點(diǎn)的理解,通過平臺(tái)習(xí)題強(qiáng)化學(xué)生的學(xué)習(xí)效果;通過平臺(tái)上的自測(cè)數(shù)據(jù)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況數(shù)據(jù),便于教師進(jìn)行后續(xù)動(dòng)態(tài)教學(xué)情況的調(diào)整。

3 教學(xué)改革實(shí)施

嵌入式課程具有教學(xué)內(nèi)容多、學(xué)時(shí)短、操作難等問題,因此采用“線上”“線下”促進(jìn)“教”和“學(xué)”相督促,注意啟發(fā)式、范例式課堂教學(xué),增加師生互動(dòng)環(huán)節(jié)、傳統(tǒng)講授與直播回放、學(xué)生實(shí)時(shí)回顧復(fù)習(xí)的教學(xué)模式。

3.1 課前指導(dǎo)性的學(xué)習(xí)

(1)每次課前,學(xué)生需要30～60 min用來(lái)預(yù)習(xí)教材內(nèi)容、閱讀指定的經(jīng)典書目,并撰寫讀書筆記以及上網(wǎng)查閱資料等。課程結(jié)束后需要及時(shí)復(fù)習(xí)。

(2)每次課堂的前一天,通過QQ群發(fā)布嵌入式科技前沿產(chǎn)品,如我國(guó)發(fā)射的“嫦娥4號(hào)”月球背面無(wú)人探測(cè)車、美國(guó)2004 年發(fā)射的“勇氣號(hào)”無(wú)人探測(cè)車等。課程科技前沿視頻的發(fā)布,主要目的是為了提高學(xué)生對(duì)科技前沿技術(shù)的了解,擴(kuò)大知識(shí)視野[8]。

3.2 課中引導(dǎo)性的學(xué)習(xí)

(1)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)理論的講解平臺(tái)采用騰訊課堂進(jìn)行演示。為了最大限度地保證教學(xué)效果,課堂正式開始前30 min調(diào)試設(shè)備,并提前10 min發(fā)布騰訊課堂的網(wǎng)絡(luò)入口鏈接地址,通過簽到掌握學(xué)生進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)課堂的出勤率,講解過程中通過互動(dòng)題目激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,每次課程結(jié)束時(shí)通過騰訊課堂的成員導(dǎo)出列表掌握學(xué)生課堂參與學(xué)習(xí)情況的數(shù)據(jù)信息,從而掌握并了解學(xué)生每次課程的學(xué)習(xí)狀態(tài)分析,以更好地開展教學(xué)工作。

(2)線下的理論課會(huì)講解重難點(diǎn),學(xué)生根據(jù)教學(xué)要求做好相關(guān)筆記。理論講解部分采用案例引入法、講練結(jié)合法加深學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論知識(shí)點(diǎn)的掌握及理解[9]。

3.3 課后歸納性的總結(jié)

(1)線下課堂后要求學(xué)生完成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)雨課堂及芯位在線教育平臺(tái)的每章作業(yè)。通過雨課堂、芯位在線教育平臺(tái)和線下課堂教學(xué),使學(xué)生真正完成“了解—思考—理解—解惑—掌握”的學(xué)習(xí)過程,實(shí)時(shí)公布芯位在線平臺(tái)和雨課堂的成績(jī),讓學(xué)生實(shí)時(shí)知道自己的學(xué)習(xí)情況。

(2)課后每次作業(yè)的發(fā)布可以促使學(xué)生檢測(cè)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度,同時(shí)也使得老師更好地了解學(xué)生知識(shí)點(diǎn)的掌握情況,便于教師更好地采取應(yīng)對(duì)措施,最大程度地為學(xué)生的學(xué)習(xí)考慮。每次課堂的預(yù)習(xí)心得及作業(yè)都是通過雨課堂平臺(tái)發(fā)布。

3.4 線下改革措施

(1)學(xué)生根據(jù)上課所講內(nèi)容,完成雨課堂平臺(tái)課前預(yù)習(xí)和課后單元測(cè)試題,對(duì)出錯(cuò)較多的知識(shí)點(diǎn),進(jìn)行重點(diǎn)習(xí)題的講解。教師根據(jù)批改作業(yè)時(shí),學(xué)生的完成情況以及出現(xiàn)的普遍問題,有選擇性地進(jìn)行課后習(xí)題講解。學(xué)生課下自主線上學(xué)習(xí)完成自己選擇的嵌入式應(yīng)用案例制作,教師有選擇性地解答學(xué)生遇到的嵌入式應(yīng)用案例產(chǎn)品制作過程中遇到的疑難問題。

(2)學(xué)生通過教師提供的推薦課程資源,選擇雨課堂課程資源進(jìn)行線上自主學(xué)習(xí),按時(shí)完成單元測(cè)試和期末考試。老師學(xué)期末收取學(xué)生雨課堂學(xué)習(xí)情況的證明材料,根據(jù)學(xué)生的完成情況酌情提高其平時(shí)成績(jī)和實(shí)驗(yàn)成績(jī)。

3.5 評(píng)價(jià)

(1)過程化、全覆蓋的評(píng)價(jià)。改革原有“平時(shí)20%+實(shí)驗(yàn)10%+考試70%”的考核方式,突出考核的過程化和全覆蓋。將課程的整體學(xué)習(xí)任務(wù)按類型、分階段分解,讓學(xué)生可以更好地克服對(duì)學(xué)習(xí)的畏懼,同時(shí)也使學(xué)生所有的努力都能得到反饋,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性。

② 通過改革,學(xué)生的平時(shí)成績(jī)由雨課堂線上(50%)、線下(50%)兩部分的占比情況組成,其中雨課堂在線平時(shí)成績(jī)考核方式為:作業(yè)占比50%,線上期末占比50%。

4 教學(xué)改革成果

4.1 學(xué)生端的改革效果

通過“線上”+“線下”的同步教學(xué),學(xué)生端主要取得的效果如下。

(1)學(xué)生養(yǎng)成了自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣。學(xué)生根據(jù)需要學(xué)會(huì)了充分利用雨課堂平臺(tái),通過網(wǎng)絡(luò)課程擴(kuò)充知識(shí)儲(chǔ)備,堅(jiān)持自主學(xué)習(xí),養(yǎng)成終身學(xué)習(xí)的習(xí)慣[10]。

(2)學(xué)生更加關(guān)注學(xué)習(xí)過程。通過雨課堂發(fā)布客觀測(cè)試題目,能立即提交即知答題成績(jī),幫助學(xué)生可以實(shí)時(shí)查看自己的平時(shí)成績(jī),對(duì)于答題有疑惑的,可及時(shí)與老師和同學(xué)探討,這也極大地激發(fā)了年輕人不服輸?shù)膶W(xué)習(xí)勁頭,如圖1—2所示。

圖1 雨課堂學(xué)習(xí)資源

圖2 學(xué)生答題數(shù)據(jù)照片

4.2 教師端的改革成果

通過教學(xué)改革,教學(xué)端取得的效果如下。

(1)借助MOOC資源再學(xué)習(xí),對(duì)嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用課程有了更深的理解。課堂上引入大創(chuàng)項(xiàng)目,促進(jìn)了“教”與“研”的進(jìn)一步結(jié)合,也對(duì)自己的科研活動(dòng)起到了促進(jìn)作用。

(2)方便了解學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況。老師在授課過程中關(guān)注騰訊課堂互動(dòng)欄、雨課堂彈幕及QQ班級(jí)群,能及時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況、及時(shí)調(diào)整授課進(jìn)度及重難點(diǎn)。每次課程有課堂測(cè)試,課后系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)總結(jié)出每次課程的“優(yōu)秀學(xué)生”和“預(yù)警學(xué)生”,方便教師及時(shí)與聽課狀態(tài)不佳的學(xué)生溝通。

4.3 持續(xù)改進(jìn)措施

經(jīng)過本輪教學(xué)模式的改革探索還發(fā)現(xiàn)了一些需要改進(jìn)的地方:根據(jù)課上上課情況,發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生課前預(yù)習(xí)不夠深入;對(duì)于優(yōu)質(zhì)MOOC資源和知識(shí)體系的調(diào)整是否合適還有待時(shí)間的檢驗(yàn);結(jié)合三亞學(xué)院計(jì)算機(jī)中心的實(shí)驗(yàn)室條件,加強(qiáng)騰訊課堂、雨課堂教學(xué)平臺(tái)中優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的建設(shè),使學(xué)生在理論和實(shí)驗(yàn)兩個(gè)維度都能享受優(yōu)質(zhì)資源[9-10]。

5 結(jié)語(yǔ)

嵌入式技術(shù)的創(chuàng)新和應(yīng)用推動(dòng)了教學(xué)自動(dòng)化和信息化的進(jìn)程,嵌入式AI相關(guān)技術(shù)應(yīng)用的快速發(fā)展對(duì)信息技術(shù)人才提出了更高的要求。嵌入式課程開設(shè)的20 年來(lái),社會(huì)需求與行業(yè)發(fā)展發(fā)生了較大變化,也給課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及教學(xué)目標(biāo)提出了新的要求,傳統(tǒng)的授課方式已不能滿足目前的課堂需要,不能滿足學(xué)生的需求。本文通過對(duì)課程教學(xué)模式的深入改革,設(shè)計(jì)線上線下混合式教學(xué)方法,切實(shí)貫徹“以學(xué)生為中心”的授課理念,改革授課方式,將線上內(nèi)容與線下授課有機(jī)結(jié)合,培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力,繼而提升學(xué)生的工程創(chuàng)新能力。