基于SPOC的课堂翻转教学设计模式在单片机课程中实践探索

孙雷

【摘 要】单片机课程是电子信息类专业的核心课程，为了提高这门课程的教学效果和教学质量，提出新的教学方式来探索教学改革，SPOC将优质的MOOC资源与传统课程的优势相结合，具有小规模私有定制、线上MOOC、线下课堂接受导师辅导的特点。借鉴SPOC实现单片机课程的教学流程的重构与创新，赋予学生有效的学习体验，提升学生的创新素质。

【关键词】SPOC；课堂翻转；教学模式

0 引言

海口经济学院作为应用型本科大学，培养的学生应具备高素质技术和技能，我们正在探索人才培养和行业、社会的无缝对接，多种形式的教学改革是提高人才培养的有效途径，本文分析了我校电子信息工程专业的单片机课程教学存在的问题，利用SPOC教学平台把传统的课堂教学方式的优势和在线学习的优势结合起来，对教学模式进行了探索和实践。

1 单片机课程的性质和特点

1.1 课程的性质

单片机课程是电子信息工程专业的核心课程之一，课程任务是从应用的目的出发，通过对51系列单片机结构的剖析，使学生获得有关单片机的硬件基本概念、基本知识和单片机应用系统的设计编程知识；使学生能用C51进行程序设计，培养学生分析问题和解决问题的能力。

1.2 课程的要求

（1）基本要求：通过理论教学与实验教学，让学生了解单片机的基本工作原理；掌握51单片机的硬件结构、系统组成、C51程序设计以及单片机系统的应用技术。

（2）提高性要求：熟悉单片机硬件系统与扩展电路的设计；能够采用汇编语言或C51编程自行设计单片机应用系统。

（3）技能性要求：通过学习MCS-51单片机原理及应用技术课程，培养学生应用与之类似的系列单片机技术，通过学习单片机技术来实现电子产品的智能化，培养学生的创新意识。

2 当前单片机课程教学存在的问题

2.1 “以教为主”的单一方向知识传播，不能激发学生的积极创造能力

以教师为课程主体的教学方式，是多年的传统教学方式，理论教学中，如果老师讲授的时间超过15分钟，一些学生的注意力就会发散；课程的实验教学中，一些学生只是反复模仿老师的示范操作，为了快速完成实验，不求甚解，缺乏思考和反复验证推敲。所以， “以教为主”的单一方向传播知识的方式，已经不能适应现在的教育教学需求。

2.2 实践教学环节薄弱，不利培养学生实践综合能力

这门课程的实践性非常强，固有的实验学时已经不能满足部分学生的求知欲望，有些学生经常在课下继续进行实验的验证和探求。现有的教学模式中，理论授课占60%，先理论后实验，而且基本为验证性实验，难以培养学生的开发和设计能力。实验课程中，主要采用KeilC51编程软件和仿真软件Proteus结合使用，在后期的课程设计中使用实验开发板来进行，实验课堂的时间有限，学生只能按照老师的规范操作，下载程序后，在仿真软件或者开发板上观察实验效果。

2.3 以考代评，缺乏对学生的真实能力的评价环节

单片机课程的考核方式以闭卷笔试为主，采用“3+7”模式，即实验成绩30分，期末笔试成绩70分。并且实验成绩也主要以书写实验报告来评定成绩，由于课上时间有限，老师不能一一的检查、验收每位学生真实的实践操作水平，所以传统的以试卷来考核的方式也存在弊端。

3 基SPOC的MOOC与翻转课堂结合的教学模式设计与实施

3.1 MOOC与SPOC的有效结合构建课程

现代先进的教育技术大量涌现，只有高效、具有强大生命力的教学方法才能满足我们的教学需要，满足学生的求知渴望。如今，MOOC的传入在教育领域的兴起，给高等学校的教育带来了新方法、新机遇、新挑战。MOOC（ Massive Open Online Course） 即大規模开放性在线课程，又称“慕课”，由加拿大学者 Dave Cormier 和 Bryan Alexander 于 2008 年提出[2]。我们借助MOOC实现单片机课程教学效果提升，其思路就是： 转变为课堂教学工具，进入SPOC时代，将传统的 “堂上听、堂下答疑” 翻转为 “堂上讨论、线上学习”。SPOC（small private online courses），即小规模私有在线课程，由哈佛大学继MOOC之后提出的，SPOC中的small和private相对于MOOC中的massive和open而言[2]，SPOC是MOOC的发展和补充，在教学理念上较相似。SPOC是MOOC与学校课堂教学的深度结合与应用，SPOC更加能满足线上（on line）与面对面（face to face）混合教学的需要，可以适当的降低教学成本，加强教学质量，提升学生的学习效率。

应用MOOC的成果和SPOC的教学管理模式，逐渐改革单片机课程的教学。首先进行MOOC课程资源建设：一是，按照教学大纲的授课顺序制作PPT课件，将知识点模块化、项目化；二是，录制讲解短视频，精讲、透彻；三是，提供电子文档，围绕知识点详细介绍；四是，编制典型练习题，与知识点同步，突出重点；五是，借助学校的网络平台，上传资料；六是，在线回答学生提出问题。

图1 基于SPOC的单片机课程建设构成

基于SPOC的单片机课程的建设具有以下特点：

（1）人数规模适中：一个班学生一般在30人左右，符合SPOC中的small标准。

（2）学生知识结构相似：学生为同专业或相近专业学生，他们的知识结构、学科基础等因素基本相同，符合private的标准。

（3）课程的知识点专题性强，知识点容易索引，适合MOOC课程的专题建设。

（4）学校成熟的网络平台：使用学校现有网络平台，相关在线课程资料，如：PPT、短视频、电子书等，方便上传和下载，维护便利。endprint

3.2 基于SPOC的翻轉课堂构建单片机教学

单片机课程的翻转课堂构建是对传统课堂教学的一种逆序创新，将知识传授和知识内化两个阶段颠倒[3]，具体实施是学生在课前观看新课程新知识点的短视频和电子资料；课堂上进行问题讨论，完成相应实验；课后完成作业，对课程内容深入理解，对疑问的问题教师可以在线答疑。这样的构建方式，让学生选择最适合自己的方式接受新知识，赋予了学生更多的自由； 而把知识内化的过程放在课堂内，以便于同学之间、师生之间有更多的交流。

图2 单片机课程翻转课堂构成教学模式

3.3 案例实践

按照上述的构建模式，选择单片机课程中的“定时/计数器”专题来进行案例例证，这节课的特点是：需要记忆性的概念、知识点多，实践性要求也高。

课前：通过海口经济学院校园网，发布知识点的PPT、短视频、“定时/计数器”的设计案例、电子文档、开发软件等。要求学生反复观看短视频，了解这个专题的知识点，观摩实例“利用定时/计数器T0的工作方式1，产生10ms的定时，输出周期为20ms的方波”，在开发软件中自己实践，提出问题，做好课前准备。

课中（课堂翻转）：由学生来讲解“定时/计数器”的基本概念、相应的寄存器介绍、实例演示等，在这个过程中，其他同学和教师可以随时提出问题，学生们一起来讨论解决。课堂的实践练习时间，根据教师提前发布的关于定时/计数器的拓展任务，例如：如何更改程序，实现输出周期为1s的方波，学生在原有程序上进行修改调试，完成任务，这需要学生对硬件结构和软件编程非常熟悉。这样的教学过程做到了教师引导，学生主导。

课后：根据课堂中的授课情况，改进课程难点的引导方式方法，整理教学素材，规范教学资源，使后续的课程更加简明有效，演示清晰，效果最佳。教师同时在线批改学生作业，答疑解惑。期末学生成绩，教师可以由学生课中的表现、课后的作业完成综合评定。

4 小结

根据教学实践，基于SPOC的课堂翻转教学模式仍有许多问题值得深入探讨。课前，教师需要建立课程资源，独立的教师个体是无法完成的，这需要一个教学团队来进行，教师的工作量大大提高了；课中，教师对学生的指导需要授课教师对该知识体系非常熟悉，知识面也要非常广阔，对教师的教学能力和知识水平提出了更高的要求；课后，教师要定期布置作业，答疑，使学生能更好吸收掌握这部分内容。

总之，SPOC教学使我们应用型本科教学发生了革命性变革，根据学生自己的学习计划自主选择学习时间，打破了学习进度、学习空间和学习时间的约束，增强了学生的自主学习能力，增强了师生交流解决问题的时间，激发了学生的创新意识。课程资源的建设也有利于资源共享，加强了师生的联系，同时也促进了专业教师教学团队的建设。

【参考文献】

[1]康叶钦.在线教育的新时代—SPOC[J].清华大学教育研究，2014（1）：38-41.

[2]A.McAuley，B.Stewart，G.Siemens and D.Cormier.The MOOC Model for Digital Practice[EB/OL].University of Prince Edward Island，Social Sciences and Humantities Re-search Councils Knowledge Synthesis Grants on the Digital Economy（2010）.http：/ /davecormier.com/edblog/wpcon-tent/uploads/MOOC_Final.pdf.

[3]Philips J M，Gully S M.Role of goal orientation，ability，need for achievement，and locus of control in the self-efficacy and goal-setting process[J].Journal of Applied Psychology，1997，82（5）：792-802.

[4]张志洲.基于SPOC的航天电子设计课堂翻转教学设计[J].高等教育研究学报，2015（4）：61-63.

[5]曹育红.“翻转课堂”在软件技术实训中的创新应用[J].中国电化教育，2014（4）：116-120.

[6]苏小红.基于MOOC_SPOC的混合式教学的探索与实践[J].中国大学教学，2015（7）：60-65.

[7]康叶钦.在线教育的“后 MOOC 时代”—SPOC 解析[J].清华大学教育研究，2014，5（1）：85-93.

[8]贺斌，曹阳.SPOC：基于MOOC 的教学流程创新[J].中国电化教育，2015（3）：22-29.endprint