慕课背景下的基于卓越工程师培养的单片机课程改革探索

金昊+蒋鸣东

摘要：在卓越工程师培养计划的大背景下，为了培养具有较强创新能力和高水平电类各专业工程技术人才，该文研究将慕课（MOOC）引入到电类专业开设的单片机技术课程中，研究课程设置，课堂教学和慕课在教学中的比例，规划理论和实践课程课时，保证足够理论学时，研究在慕课背景下的课内课外教学安排，对单片机技术教学内容和教学方式进行设计。

关键词：卓越工程师；慕课（MOOC）；课程改革；单片机课程

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）16-0150-02

为了培养大批能够适应社会经济发展需求，创新能力强的高水平各类工程技术人才，教育部在2009年启动了 “卓越工程师培养计划”，这是我国发展为创新型工业国家、建设创新型国家和人才强国的重大战略计划。[1]为了实施卓越工程师培养计划，教育部制定了相关培训计划，提出了人才培养模式的改革，我们高校必须改革教育模式。为了使电类专业课程能跟上行业的需求，提高毕业生的就业竞争能力，新课程将持续开设。如何利用有限的时间，在合理的范围内做到高校与企业联合培养人才，保证足够学习时间，进行相关教育实践改革研究其理论基础，这是本文研究的重点。

本文将慕课（MOOC）的概念引入到培养计划中[2]，相关课程系统地融入到课程体系中，打破了原有的课程之间的界限，避免重复的教学知识点。慕课是近几年逐渐兴起的一种在线课程开发模式，本意为“大规模网络开放课程”。[3]慕课的特点主要体现在“视频的时间较短，可以设置多个课后测试练习和实例，方便教师和学生通过视频进行互动，基于移动互联网，让学生了解很多课外知识点，教学内容是免费的，可分割”。慕课的出现为基于卓越工程师培养的电类课程体系的重构与改革提供了契机和方向。[4]

单片机技术是电类专业的一门专业必修课，单片机技术这门课程的改革以往多体现在教学模式创新、教学内容、教学手段和教学方式。[5]以慕课（MOOC）为背景的该门课程改革不光可以利用慕课的资源和各种多媒体教育技术，以“微课”为基本教学单元，优化教学中的“教”与“学”关系；以“微课”驱动教学，对课堂教学进行重新规划，改进课内外的教学内容和教学方法的设计。

1 慕课（MOOC）对专业教学的优势

1.1 利用慕课（MOOC）思想改革课程知识体系

传统的单片机教学是教学遵循线性系统，通过学习单片机的内部资源，从最小的单片机的控制电路设计到简单的单片机控制电路分析的渐进的学习过程。当学生第一次接触单片机课程，因为缺乏工程经验，学习理论又都是抽象性的，难以开始，逐渐失去学习单片机的意愿，丧失了学习信心。MOOC的方式也可以运用于平时的课堂教学中，教师把教学目标的理解、教学内容由针对性地学习单片机课程的重点、难点，教学内容以“微课”为基本教学细胞，细化分解课程，教学设计碎片化并利用网络共享学习资源和移动互联网的便捷性，充分调动学生学习动力和兴趣[7]，图1是慕课（MOOC）的核心特征。

1.2 利用慕课（MOOC）改革教学方法引导学生自主学习

MOOC的核心是开放、共享。在高等教育改革背景下，培养优秀的工程师需要将教师的单向教学转化为学生主动学习。“慕课”平台的出现，可以实现更大范围的资源共享，同时把教与学的结合发展到了课堂之外。学生可以通过慕课的网络资源快速且没有地点限制的进行信息交流。而授课教师可以通过在线视频，提交作业和检查每个学生的学习情况。教师可以对每个学习单元设置相应学习成果检验，利用计算机分析和评价结果，对不同学生提出了下一步的学习的教学建议。

1.3 利用慕课（MOOC）提升学生学习兴趣，提高学生创新能力

单片机的学习应与其他课程相结合，共同学习，比如数字电子技术、高级程序设计和电路板设计等。单片机课程在大学的课程体系建立相应的学科位置，通常学生只了解整个体系中的某一个课程环节并不了解全部体系结构，学生只按课程的设置来进行相应的学习。按照学校的课程安排，学生很难同时进行多门的课程学习，有些课程也安排在不同学期和系部，这样一来学生学习很难具有时效性和针对性。利用MOOC可以引导学生选择网络上的慕课资源扩展学生知识面，学习最新的知识，补充学生需要的技术知识，引导学生通过网络资源选择课程，学生可以了解到相关知识的最新技术并且学生的需要。由被动转为主动，从而引导学生具有创新的能力。

2 慕课（MOOC）对单片机课程教学的设计探索

2.1 单片机慕课（MOOC）建设思路和在线教学设计

单片机课程应充分发挥MOOC的优势，努力为学生提供丰富的教学资源以及良好的学习环境。教育部“爱课程”网是为中国大学（MOOC）的教学平台，我们使用类似的网络课程平台建设单片机的MOOC课程的网上教学资源，充分利用现有的教学和实施，教学上采用慕课和传统教学结合的方式。对于单片机的课程采用混合式教学模式的课程教学模式，实施时结合在线教学平台和翻转课堂等教学模式，利用卓越工程师的培养方式来设计教学，以进一步促进传统教学的改革，提高教学质量。

教师要研究学生在网上学习情况，教师对单片机知识在线教学模块划分合理，按照以周为单位进行教学单元设计，合理安排教学进度，根据教学内容和学生学习情况来合理控制教学内容的发布时间。 另外单片机MOOC课程改变传统的考核方式，建立多样化的考核形式，在整个过程中，从单片机课程学生学习理论知识，实践能力和学习质量的方面掌握学生学习情况，在线课程设置见图2，教室应及时检查学生在线慕课学习情况，及时批改作业以提高教学质量。

2.2 单片机慕课（MOOC）具体教学设计

1）课前阶段：由于MOOC面向众多不同的学习者，在课程开始之前可以了解每一个学生专业课程基础学习情况，教师可以根据学生设计一些在线测试内容，以便确定学生的课程基础情况，单片机课程建议要有数模电基础知识才能学习，因此教师可以考查学生数模电基础知识方面情况，这样做可以一定程度避免学生参与度低的问题。单片机MOOC不要直接使用校内教学的课程大纲，因为线上和线下的学习环境条件是不同的，教学活动的设计要根据学生的情况不同来进行设计。

2）课中阶段：制作好MOOC课程视频，视频不宜过长，教师可以将教学内容与文字、图片、动画、3D模拟和仿真等内容相结合，例如在单片机课程中有关芯片内部组成的教学内容很难让学习者理解，教师可以使用动画与简洁的文字、图片相结合，这样很容易让学生接受教学内容，激发学习热情。通过在MOOC教学过程中加入与课堂学习紧密结合的知识点联系和在线学习以增强教学互动增强教学互动，引导学习者积极参与适量练习并及时检验学生的学习效果。[6]

3）课后阶段：使用多种网络教学平台的学习，每章内容进行讨论或补充学习，使学生知识更结构化、模块化。单片机是一门实战性比较强的课程，需要学习者结合自身实战经验心得进行交互式学习。学生由于网络平台而敢于提出更多问题，教室也可以根据这些大量的问题调整后续授课计划，并且更容易提高生对课程学习的兴趣。丰富考核方式，传统的考试是达不到理想的学习效果的，要考查学生是否能掌握课程的依据应该是是否能够实验操作，MOOC教学平台上，教学中的教与学是分离的，在MOOC我们通过虚拟软件为学生提供相关虚拟软件的使用，可以记录跟踪学习者的过程和结果，为教师提供使用者学习数据，进而完善教学设计，这样同时能激发学生的学习兴趣以及提高学习者的学习动机。

3 总结

随着工业4.0时代的到来，高校以培养卓越工程师为目标的教学改革势在必行，卓越工程师强调学生对专业基础知识的深入掌握和对专业知识的熟练应用。如今的互联网时代，传统单片机教学逐渐落伍，慕课（MOOC）带来的新的希望，将MOOC引入单片机课程中增强了课程的实践性和实用性，充分调动了学生学习的积极性和主动性，利用学生大量的课余时间，碎片化学习，线上线下共同完成课程学习任务，为学生在今后的实习与工作奠定良好的基础，也开创培养工程师类的综合性人才的一种很好的教学模式。

参考文献：

[1] 李涛.精品课程药用植物学慕课（MOOC）建设与应用[J].药学教育，2015（2）：32.

[2] 覃新和.基于MOOC课程平台的教学设计策略探讨——以计算机网络基础课程为例[J].广西师范学院学报：自然科学版，2015（3）：31.

[3] 王宏昊，于春雨，崔阳.慕课背景下电子技术课程体系的构建与研究[J].高师理科学刊，2015（3）：23.

[4] 陈行，刘林峰，张建德，等.模块化课程集群和慕课在卓越工程师培养计划中的实践[J].科技创新导报，2015（10）：32-35.