《微机原理与接口技术》混合课堂建设与思考

贾小云 田延安 王长浩

本文为2017年陕西省高等教育MOOC中心在线课程转化教改项目（17MZ08）

【摘 要】 本文依托陕西省高等教育MOOC中心2017年SPOC定制项目“《微机原理与接口技术》MOOC（SPOC）+翻转课堂”的教学实践项目，从传统教学模式和混合课堂的优缺点入手，分析了项目实施的必要性、迫切性;从SPOC资源建设、翻转课堂实施方案、即时通讯工具QQ群配合课堂教学等方面入手，详细介绍了教学改革的思路、实践过程;从与其他平行班级的对比入手，以学生问卷和考试成绩的实际效果，总结了项目的突出成效和进一步推进的必要性。

【关键词】 MOOC;SPOC;微机原理与接口技术;混合课堂

一、前言

陕西科技大学电气与信息工程学院共有10个专业近千名同学，培养计划于第7学期开设《微机原理与接口技术》。该课程培养学生理解微型计算机，掌握其基本组成、工作原理、输入输出控制方法等内容，并深刻理解微机系统整體概念，提升学习和应用的兴趣和技能，能够进行初步的软硬件开发的能力。混合课堂的研究目的，是针对之前课程教学普遍存在的教学任务重、学生学习目标不明确、学习积极性不高、学习能力差、厌学等问题，改变传统课堂”老师教、学生听”的教学模式，引入多样化的教学实践。2016年12月，课程团队申报了“《微机原理与接口技术》MOOC（SPOC）+翻转课堂”的项目，获得了“2017年陕西省高等教育MOOC中心在线课程转化教改研究项目”批准。

在线开放课程MOOC是通过互联网信息技术与教育的全面、深度结合引起了一场教育变革，[1]具有大规模、完全开放、完全在线等特征，可以近距离实现接触“名校、名师、名课”的优秀教学资源。但MOOC的大规模特性，使师生之间难以互动，容易引发质量危机。

按照项目研究设计，翻转课堂作为一种“学习知识在课外，内化知识在课堂”的新型教学模式，与传统的教学过程相结合的混合课堂可以达到更好的效果。混合课堂的理念符合SPOC模式的特点，两者的结合能有效避免传统教育中学习内容的强制性和思维过程的依赖性，使学生的协作能力和创新能力较传统课堂有了更大的提升空间。

二、MOOC（SPOC）+翻转课堂的实施

1、《微机原理与接口技术》MOOC+翻转课堂教学模式构建

翻转课堂的SPOC模式可为学生提供优质的教学资源，通过数据分析，全方位地了解每个学生的学习情况，开展个性化的交互辅导，在相互协作的学习过程中全程提供学习支持。课题组结合翻转课堂的特点，构建了SPOC教学模式，如图1所示。

图1 翻转课堂的SPOC教学模式

2、《微机原理与接口技术》混合教学实践

《微机原理与接口技术》混合教学实践按SPOC教学模式展开。

资源组织以教学大纲为框架合理划分线上线下教学任务。在 SPOC 模式中，学生的课外自主学习是必要环节，而如何为学生提供一个学习资料充足、知识结构清晰的自主学习平台，是教学设计者需要考虑的重点问题。我们设计了5个部分的线上学习和6次翻转课堂如图1所示，其余全部线下教学。

在传统教学中，教师往往按照教材的编排顺序进行线性教学;而在 SPOC 模式下，教师要打破固有的线性教学模式，将理论教学与实践教学紧密融合，把整合后的知识点分解为若干个工作任务，以任务驱动为核心，建立相关的工作任务列表。[2]比如在微机系统概述学习中，要求同学们完成两项任务：讨论主题“为新生配置一台计算机”考查微机的硬件组成和微机系统概念的理解;主题讨论“INTEL微处理器家族”考查对日新月异硬件的发展历程和目前的发展状况与趋势的了解;“我与汇编语言的故事”让大家学习了完成汇编程序设计后，讲讲体会与发现，更深入学习汇编程序设计等等，教学内容和教学目标巧妙地隐含其中，并根据任务开展的需要对教学内容进行重新调整和优化，理顺各知识点之间的关联性，设计一些知识竞赛小游戏，使 SPOC 模式下的课堂教学环节更加富有挑战性，学生的学习积极性也能得到有效激发。

整合SPOC 微视频，设计视频中断题目。线上重点主要为概念引入、阐述解释、典型实例、知识总结等教学关键环节，使学生能较为系统地完成一个知识点的学习内化。对于较复杂、视频时长大于8分钟的知识点，我们适当地设计了一些小问题中断视频学习，加深细微知识点的回顾，刺激学生关注度，在问题回答完毕后继续观看视频课程。

SPOC课堂采用“视频+作业+翻转课堂”的形式开展学习，学生课前学习任务包括三个环节。第一，课前在线认知。在这个阶段，课程组在课程优化教学资源的基础上，提前一周发布课程任务——学习视频、测试题目、调查问卷、线下课堂分组讨论题目等工作，同时在QQ群营造学习气氛、发布学习数据统计情况，线上资料发布预告等手段督促学习效果。第二，提交线上作业。作业即与教学视频相关的配套练习，学生完成作业后将作业提交给自动评分系统。我们对作业进行了精心的设计，以期能实现既保证学习任务又不打击积极性的原则，合理设计难度，在线下课堂或者QQ群实施调查。第三，调查解决主要矛盾。通过了解学生的学习状况，以便设计出更有针对性的课堂教学活动。调查内容包括对各个知识点的掌握程度、目前尚存的难点、感兴趣的相关知识等。

实践中的线下进阶任务主要分四部分，一是查阅发展前沿，拓展视野以便提升讨论主题的质量;二是通过QQ作业布置，按周通过QQ照片的形式提交批改;三是就一些碎片化的知识引导学生做思维导图，以便梳理知识点深入理解系统内容;四是在翻转课堂上提倡学生积极研讨，各组间展开辩论，组间总结并互相评价，各组做总结发言，讨论主题成果展示评奖发奖等环节刺激学习热情，提高学习质量。课程组针对SPOC翻转课堂内容设计了6个讨论主题，学生可以根据自己的实际情况，以学习小组为单位开展讨论组织内容在翻转课堂上予以展示。小组同学通过线上研究讨论、线下协作实践等方式来完成;教师根据学生展示和协作讨论的交流记录，进行课堂点评;学生将最终完成的实践成果，以图形、文字、动画、视频等多种形式在课堂上展示。我们将实施班级分为3人一组共7组展开讨论与答辨，教师现场主持、引导和进行必要的解惑工作，把问题在课堂上消化。

过程支持模块对于在SPOC模式下开展课外自主式学习的大学生来说，必须有学习过程支撑，这将直接影响到自主学习能否持续、有效地开展。适当做思维导图增加知识点关联。《微机原理与接口技术》课程知识点零碎繁杂而且逻辑关联不大。在学生自主学习过程中容易对知识点造成机械的记忆，容易遗忘也使得学习过程枯燥容易厌倦。而思维导图的使用可以较好地避免这种情况的发生。

学习分析是以评估学业成就、预测未来表现、发现潜在问题为目的，对学生产生和收集的大量数据进行阐释的过程。在SPOC模式下，通过学习分析，对这些数据进行测量、收集和分析，挖掘出学习者的特征、学习需求、自主学习规律、交互行为模式等，并以此为学生定制个性化的学习策略和学习方法，改进教学计划，优化教学效果。

SPOC教学提供学习数据统计、课程数据统计、学生成绩管理、学习行为分析等功能。便于课程组及时了解学生学习状态、学习效果、学习态度和学习风格以及学习效果。将教学重心由“教”的怎么样转移到了“学”的怎么样上，真正关注了教学效果。另外也可以对学习者学习行为进行分析，在传统课堂中，教师可以直接对学生在教学过程中的学习行为进行“监控”。课程教学实践中，凭借教学数据与学习行为分析，课程组通过QQ群发或公告的形式完成教学实践的全过程管理。

3、《微机原理与接口技术》混合课堂教学考核

在课程建设期间，考虑到学习过程的特点，课程组设计的期末考核比例：线上学习数据占10%，线上测试成绩5%，翻转课堂（5%）以及传统课堂（5%），而线下实验室实验过程以及实验报告等占20%，期末考试占55%。这一比例的设置一方面考虑新模式的特点，又考虑学生日后的奖学金评定和优秀研究生生源计划等公平性问题，既保证考核机制内容全面性，还实现了学习考核评价的科学性和公正性。

三、《微机原理与接口技术》混合课堂的主要特色

教学中引入现代教学模式，取得了较好效果，特别是混合课堂的效果最好。这种课堂教学模式的主要特色突出了以下几点。

1、实现教学资源融合

在教学准备阶段，一方面组织学生认识MOOC平台，使用MOOC课堂，开展网上主题讨论，打破了学校课堂局限。另一方面课程团队实施课程建设，认真筛选调整视频资源，精心策划课堂翻转主题，整合周测试题，使SPOC课堂更契合我院教学实际。

2、教学实践饱满富有成效

教学过程发布教学内容61讲，单元测试10次，设计翻转课堂6次，线下作业6次，思维导图2次、线上讨论几十次。教学中分组讨论，合作完成每次翻转课堂的分享及讨论、知识小游戏等，小组竞争综合评奖，营造積极欢乐的学习氛围。其中微机硬件结构之为新生配置新电脑、日新月异的微处理器家族、我与汇编语言的故事、存储器的前世今生、我要更大的内存、I/O接口的那些事儿等翻转主题，紧密结合课本，又不拘泥于课本，既让学生回顾发展历史又探索技术前沿，既理解原理又联系生活实际，学以致用，学生很有成就感。

3、实现全过程管控

从教学前的SPOC公告、邮件通知模式下发，到课程QQ群公布，从QQ公告中明确说明教学重难点及注意事项，需要预习、讨论的难重点，到教学后三种习题（随机课堂练习、SPOC周测试和每2周QQ作业群发）以及SPOC视频数量和时长等数据统计及奖惩，实现全过程管理，激励了学习热情，保证了学习质量。

4、学习评价更科学富有引导性公正性

传统课堂期末总评，平时分10%，实验20%，期末考试70%。混合课堂期末考试55%，平时线上线下占25%，既保证调动学生线上学习状态持续性，又保证了学习内容全面性，还实现了学习考核评价的科学性。期末的调查问卷也收到满意的效果，其中喜欢混合课堂的学生占71%，认为混合课堂对自身学习的能力提高有帮助的占67%。

四、结语

混合课堂教学实践历时一学期，收到了良好的教学效果，实现了传统教学方式的改变，增强了学生学习兴趣和课堂参与意识。课堂上通过内容回顾、课堂游戏、知识拓展和专题讨论等环节，学生参与度与参与热情显著提高;专题讨论和演讲，学生们有精彩的主题、奇妙的创意，激发了学习热情，又增加了对知识点的独到理解，提高了教学质量。这次教学实践，课堂教学效果、学生自主学习态度、参与热情、学生调查问卷等方面，均取得了令人欣喜的效果，期末考试成绩理想，这种课堂模式将会在我们的教学中继续实践推广。

【参考文献】

[1] 黄岚，袁钢等.基于 SPOC 理念的计算机组成原理课程互动教学研究[J].计算机教育，2015.13.15-18.

[2] 王盛.基于翻转课堂的高校SPOC模式构建[J].现代教育，2016.10.100-105.

【作者简介】

贾小云（1971—），副教授，硕士，研究方向：图形图像处理，软件工程.

田延安（1978.10—），陕西科技大学讲师，研究方向：模式识别.

王长浩（1980.10—），陕西科技大学讲师，研究方向：深度学习.