基于翻转课堂的单片机原理及应用课程项目化教学模式研究与实践

付克兰 邹承俊

摘要：为了培养学生的实际工作能力与创新能力，本文尝试在高职农业物联网专业的单片机原理及应用课程中依托项目教学，制定项目任务包，采用多维度的教学评价体系开展翻转课堂的教学探索，构建具有中国特色的高职翻转课堂的教学模式，并据此模式对项目进行了教学设计与实践。结果表明，该教学模式有助于提高教学质量、教学效率，有助于促进大学生的全面发展及教师的专业能力和教学能力的提高。

关键词：翻转课堂；单片机；项目化教学；教学模式；实践

中图分类号：G712 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）11-0232-03

近些年，随着物联网技术的飞速发展，传统农业的模式已远不能适应农业可持续发展的需要，而物联网农业为现代农业、智慧农业的发展提供了一条光明之路。为了更好地培养服务于农业物联网的应用型人才，目前，国内许多高职院校已开设了农业物联网专业，针对如何培养学生在特定应用领域的实际工作能力及创新能力的问题，笔者尝试将“翻转课堂的项目化”教学运用于农业物联网专业的单片机原理及应用教学中，把培养学生知识应用能力、创新能力落实到课堂教学中去。

一、翻转课堂概念

翻转课堂是一种新型的教学模式，学生在课前通过观看教师提供的教学视频，自主完成课程知识传授的任务，在课堂上通过小组讨论、协作探究、问题解决以及课堂作业等完成知识的内化[1]。这种教学模式的优点是，学生可以在课外根据个人的能力和水平来分配自己的时间，调整学习策略，实现个性化学习；在面对面的课堂，学生有机会通过问题探究和小组活动变为主动学习而不是被动地听课；教师可以把更多的课堂时间用来观察学生的表现并为学生提供即时的帮助和反馈[1]。

二、实施翻转课堂教学的必要性

2013年教育部发布了《教育信息化十年发展规划》，《规划》中对教学信息化发展做出了指示，要以教育理念创新为核心，将优质教育资源和信息化学习环境作为发展的基础，发展的核心是创新的学习方法和教学模式。

高职院校招生对象为普高、职高、中职生，学生的基础参差不齐，学习能力比本科生弱。实施翻转课堂，有利于因材施教，有利于教师个性化的指导，有利于学生变被动学习为主动学习，激发学习的热情。

单片机技术是电子、物联网及自动化等领域的一门主流技术。随着人们生活及生产方式的自动化、智能化程度的提高，单片机技术早已融入到我们生活的每个角落。很多同学学完单片机技术后总觉得似懂非懂，遇到项目很茫然，无从下手。实施翻转课堂的项目化教学有利于通过实战项目引导学生由浅入深、循序渐进地学习单片机实际开发的电路设计和编程思路，把抽象的理论知识与应用有效地综合应用，把培养学生应用实践能力、探究创新思维能力落实到课堂教学中去。

三、基于翻转课堂的项目化教学模式设计

翻转课堂采用先进信息技术，打破传统以教师为中心的教学模式，在整个学习过程中教师起辅导作用，层层有效引导、答疑解惑，学生作为学习的主体，自主或协作完成项目任务。翻转课堂对学生的自主学习能力和信息素养能力提出了更高的要求，学生需要提高信息技术的感知与应用能力，注重协作与参与，逐步提高自己的环境适应能力，学会学习，培养自己自主学习的能力，创新能力和独立分析问题、解决问题的能力[2]。因此，将“翻转课堂的项目化”教学模式运用于高职培养应用、创新型人才是非常适合的。根据探究式教学模式特点，结合校情和单片机技术教学的实际情况，笔者总结了高职翻转课堂的项目化教学模型，见图1。

在翻转课堂中为了保证大学生的培养质量，设计基于实践问题的课堂教学活动、构建有效的知识呈现形式及创造指向深度学习的学习环境成为教师的主要任务[3]。

四、基于翻转课堂的单片机原理及应用课程项目化教学模式应用

根据以上问题的分析、结合基于翻转课堂的项目化教学模式，笔者以农业物联网专业学生为对象（班级人数约40人），安排学生4人一组，对单片机设计秒表项目进行实践研究，主要探讨该教学模式在教学过程中的具体实施和学生综合能力的培养。

1.课前知识传授。教师根据教学大纲和教學目标制作项目的PPT、教案，项目中的重点和难点内容录制微课，提供网易云课堂、微课程等网络资源。根据高职学生的认知特点，以及他们的学习基础、学习能力各不相同的问题，教师把项目分解为多个子任务，让学生由浅入深、探究任务的知识和技能，循序渐进完成整个项目。分层子任务设计如下：（1）单片机可以通过软件编程实现延时，为什么还要用定时器/计数器实现延时；（2）8051单片机内部有几个几位的定时器/计数器，加1定时器还是减1定时器；（3）定时器/计数器的组成；（4）定时器/计数器用作计数器时，对什么计数；用作定时器时对什么计数；（5）定时器/计数器的方式寄存器（TMOD）和控制寄存器（TCON）每位的含义及功能；（6）定时器/计数器的方式寄存器（TMOD）和控制寄存器（TCON）的初始化；（7）用定时器/计数器的方式0、方式1、方式2、方式3分别实现1秒的延时；（8）定时器/计数器设计一个秒表；（9）扩展项目交通灯控制，自主设计；任务1到任务6必做。

学生认真学习教师提前七天通过QQ共享的教学资料，根据自身的学习能力选做老师布置的分层任务，遇到问题与同学、老师等相互交流讨论或借助网络完成课前任务。

2.课上知识内化。课上以“单片机定时计数器设计秒表项目”为主线，知识与技能隐含在子任务中。子任务采用了启发式提问和反问的设计方式。学生作为学习的主体，教师起引导、指导和监管作用；教师时刻关注每组的项目进展动态，关注同学交流、讨论的主题是否偏离项目、设计思维是否正确，出现问题及时给予引导。例如，在巡视每组情况中发现同学普遍对计数溢出采用JB指令查询，这时教师及时提问JB和JBc的区别，启发引导学生的正确思维；对同学的提问，因材施教，循序渐进地引导、讲授或个性化辅导。课堂中采用启发式、讨论式、参与式、协作式教学方式；注重“学中做，做中学，做中教，学做教创一体化”；大大提高了学生的自主学习能力、实践动手能力、交流能力、团队合作精神和创新能力。

为了激发学生的学习兴趣和积极性，项目完成后，小组进行成果展示、汇报、交流和互評。在此过程中，大家在交流分享项目设计思路、解决方案的同时，使各组成员得到新的启发，促进大家共同进步、发展。项目成绩评价贯穿于整个学习中，采取过程性评价与结果性评价相结合的评价方式，包括个人评价、组内评价、组间评价、教师评价；重点考察学习态度、小组协作深度、汇报表现、项目完成情况等。

3.课后知识的巩固、扩展与迁移。课后同学优化完善项目，借助网路自主扩展单片机的学习或参加本校创客班进行课外科技创新活动。教师进行教学反思和总结，对学生的优秀项目作品收集整理后分享给学生，并作为新的教学范例，不断完善教学资料、教学设计，不断向学生共享学习资源，为学生不断提供行业新动态，使课堂教学得以巩固和延伸，同时促进教师专业能力和教学能力的提高，从而提高教学质量。

五、翻转课堂存在的问题

翻转课堂能激发学生的学习热情、积极主动性，有助于培养学生独立探究问题、解决问题、沟通协调能力和团队合作精神；提高了学生知识的应用能力和创新能力，提高了教师的教学能力，提高了教学质量和教学效率。但在实施过程中发现了一些问题：（1）因对班级学生基础了解不透彻，在整个教学任务的设计中虽进行了分层，但任务梯度深度不够。（2）在引导学生问题时，课堂讲解的度要把握好，高估学生的能力，分析得过于简单，学生不能透彻地理解知识，失去学习的兴趣；低估学生的能力，分析得过于透彻，失去培养学生探究问题、解决问题的能力，达不到教学效果[4]。（3）对于缺乏学习主动性的学生，教师应加强督促和检查。（4）不能过度弱化教师的作用，把主体回归的课堂变成了主体放任自流的课堂，教师要时刻关注学生讨论的内容是否围绕主题，否则翻转课堂的优势不但没有发挥出来，就连传统教学中教学任务都无法完成。

参考文献：

[1]陈子超，蒋家傅.高校翻转课堂教学模式探索与实践[J].现代教育技术，2014，24（12）：112-117.

[2]郑瑞强，卢宇.高校翻转课堂教学模式优化设计与实践反思[J].高等教育管理，2017，11（1）：97-103.

[3]李赟，林祝亮.高等教育翻转课堂教学效果分析与思考[J].电化教育研究，2016，（2）：82-87.

[4]马浩旻.中职机电一体化专业“任务驱动教学法”的探索和实践——以浙江椒江职业中专《单片机应用技术》为例[D].浙江工业大学，2016.