“MCU原理与应用”课程混合式教学改革——基于 “超星学习通”的 APP教学软件

李 颖，郑新旺，王 敏，杨光松

(1.集美大学诚毅学院；2.集美大学信息工程学院，福建 厦门 361021)

随着“互联网+技术”的应用，涌现了很多种教学APP软件。借助这些软件，教师可以构建课程教学互动平台，对课堂教学进行补充，跟踪学生学习轨迹，监控学习效果，查漏补缺，设计适合学生特点的课前、课堂、课后混合式的教学模式。

“超星学习通”是超星网推出的面向智能手机、平板电脑等移动终端的教育和学习APP[1]。用户可以通过移动终端的应用商店(安卓)或 App Store(苹果)下载“超星学习通”APP，注册后即可在线自助浏览、查阅和下载海量视频、书籍、PPT、图片等资料，参与课程学习、论坛讨论等在线学习活动。

“超星学习通”资源丰富、使用便捷、互动性好，打破传统教学的局限性，增加“慕课”“测验”“反馈”“督学”“抢答”“直播”“问卷”“通告”“讨论”等创新型功能，拓展教学渠道，激发学生学习兴趣，培养自主学习的能力，满足个性化、多样性的教学需求[2]，大大提升学习效率和教学效果，对解决传统教学中存在的教学方法单一、教学内容枯燥、评测体系简单等问题，提供有效的借鉴[3]。

一 “MCU原理与应用”传统教学状况

“MCU原理与应用”是电子信息类专业的专业基础课程，具有很强的综合实践要求。该课程涵盖电路、数电、模电和程序设计等多门学科，知识量丰富，梯度大，新器件、新技术层出不穷，对学生的专业基础知识、自主学习和动手实践能力都有较高的要求，也是高校中公认难教、难学的课程之一[4]。

据调研，该课程在传统教学中普遍以教师课堂讲授为主，学生被动接受知识。这种教学模式下，很难激发学生学习积极性，课堂参与度低，也无法培养创新实践能力[5]。如果学生学习主动性不高，课前没有预习，课堂偶尔开小差，课后又没有及时复习，很难跟上教学进度，加上课程难度逐级递增，遇到难点、疑点缺乏克难攻坚的毅力，知难而退，学生在课程学习中很容易从听不懂逐渐发展到不愿听，最终丧失学习兴趣。因此“MCU原理与应用”课程是高校电子信息类专业学生通过率较低的专业基础课之一，在教学座谈反馈中，学生普遍反映该课程知识点多、学习难度较大、理解和接受知识有困难，这给教师的教学工作提出挑战。因此“MCU原理与应用”的课程改革刻不容缓。

二 基于 “超星学习通”教学改革实践探索

课程组在“超星学习通”平台上建设“MCU原理与应用”在线课程，在我院2016级通信工程专业本科生开展基于超星学习通的“课前-课堂-课后”混合式教学改革探索模式,如图1所示。教师根据教学目标，着力裁剪教学内容，按照教学计划中章节和课时的安排，规划线上“慕课”和线下课堂的知识点配比和教学环节，并将配套慕课学习视频、PPT、习题库等学习资源上传到课程平台，作为课堂教育教学的补充和延展。学生着力关注课前“慕课”预习、课堂互动讨论、课后总结巩固[6]。最后，教师通过学习通的测评数据反馈和课堂测试掌握了解学生的学习效果并及时调整更新教学内容和进程，有效改进教学质量和效果。

图1 “课前-课堂-课后”混合式教学

(一)课前预习准备

课前教师完成 “慕课”视频、教学文档、测试作业的录制和设计，并上传到“超星学习通”平台。 学生根据“通告区”中教师布置的预习要点，点击学习通中对应章节，学习配套 “慕课”视频和配套教学文档。接着，在学习通“讨论区”和“群聊区”对知识点的疑难问题进行线上讨论和答疑。最后，通过“慕课”后的测试作业对知识点进行消化和巩固。

在课程开展初期，学生的理解能力相对较弱，不太习惯线上教学方式，甚至产生抵触情绪。教师需要付出更多的时间和耐心，尽量细化明确各个预习要点。除了“通告区”的线上公告，教师需要在课堂中对学生多鼓励、多强调，课后在“群聊区”多提醒、多关心。多次没有完成预习任务的学生需要特别关注，启用“督学”提醒，甚至面谈。总之，运用多种方式关心和帮助学生调整心态，同时对如期完成学习任务的同学给予一定的奖励，循序渐进地引导学生习惯并认同线上学习的新方式。

随着课程的进展，学生渐渐感受到使用“学习通”进行线上预习的便捷，重点、难点、疑点可以重复观看教学视频，直到听懂为止，辅助线上习题和论坛答疑，对知识的掌握更扎实。因为拥有了正确的学习方法和渠道，学习过程变得顺畅、高效。学生也逐渐认同这种线上预习的新方式，并积极参与进来。

(二)课堂互动教学

根据我院学情特点，让学生自行发现问题、提出问题从而组织讨论存在一定困难，所以课堂教学采用以教师讲授引导和学生互动讨论相结合的“部分翻转”的模式。

课前，教师登录“学习通”PC机端的网络教学平台，进入本课程教学区，点击“统计/学生管理”，系统会以图表形式清晰呈现学生线上学习情况，或登录“学习通”手机端，点击“班级”，同样可以获得学生的学习情况，如图2。教师根据视频学习进度、作业完成正确率、讨论区互动、签到率等数据分析学生的学习行为，了解学生的知识点掌握情况以及学习习惯。在课前，设计并发布问卷或测试，根据测验反馈预习情况，查漏补缺，优化课程教学设计。例如，在讲解“电平中断”这节内容前，借课前 “问卷/电平变化中断和外部中断的区别”来考查学生对“电平变化中断”知识点的预习情况以及对 “外部中断”知识点的巩固程度，如图3。根据反馈数据，了解到学生对“触发中断源的跳变”和“睡眠SLEEP指令使用范围”两部分知识点理解不够全面。于是，教师重新编排和调整课堂教学环节，引导学生用“电平变化中断”和“外部中断”两个中断源分别完成 “牛奶瓶计件打包”的编程设计，并用Proteus软件仿真验证，加深学生对两种中断源中断触发条件理解以及睡眠指令的应用范围的掌握。

课堂教学中，采用“部分翻转”的教学方式。一方面是核心内容的讲授和演示，另外一方面借助“学习通”上推题、抢答和随机选人等功能组织学生互动讨论，最后由教师纠错、补充、提炼和总结。讨论主要包括课前预习、课堂讲授以及设计思路等内容的理解和辨析，从易到难，层层递进。由于 “选人”和“抢答”都随机点名且快问快答，学生必须紧跟教师教学节奏才能回答上问题，可督促学生课前预习，把学生“赶上线”，同时也提高学生课堂学习的专注力。在思辨和讨论的过程中，学生通过对知识点精细加工和复述，将新、旧知识融会贯通，学生成就感和热情被点燃，课堂参与度大大提高。教师分析反馈数据如图4，包括显示答题人数，得分情况等，实时掌握学习动态，合理规划进度，高效开展后续课程。

图2 某学生“学习通”的学情反馈

图3 “学习通”课前预习问卷反馈

图4 “学习通”课堂答题反馈

(三)课后巩固提升

知识的巩固必须采取强化措施，有效地识记并应用所学知识。课后，学习通平台推送“测验”和 “任务”来巩固知识，并设置提交截止时限，未按时提交作业的同学会收到“督学”提醒，不合格的作业系统会自动退回重做。未完成规定学习任务或学习不达标的学生名单系统会显示在后台“学习预警区”，提醒教师关注，如图5。“测验”以单选题、多选题和判断题为主，主要测验对理论知识的理解。“任务”以编程设计题目为主，引导学生思考，提高知识综合应用能力。错误比较集中的典型作业和设计有特色的优秀作业都会通过学习通中“评分区”分享推送给学生，让学生换位做教师来评分，并发表评语，学生积极性大大提高。教师则根据学生打分和评语来分析学生对知识点的掌握程度，整理难点和疑点在讨论区作回复，同时作为后续教学设计的参考依据。

图5 督学对象选择界面

(四)实验实践教学

借助学习通“视频”和“直播”工具实现混合式实验实践教学。教师录制完整的实验教学视频，课前上传到“学习通”学习平台。从第一个实验开始，学生可以线上观看实验指导视频，视频“手把手”地教授学生实验的方法和具体步骤，进入实验室前学生就可以完成实验仿真的内容。经过课前预习，学生到实验室很快就能进入状态，提高实验效率。教师除了对学生具体设计进行答疑指导外，也注重启发诱导。教学过程中发现，当学生掌握一定的动手能力，就跃跃欲试，动手积极性大大提高。此时，教师就会鼓励学生完成多个实验的组合，创新创造，实现新的功能，增强学生自我效能感。创新作品定期会在 “直播”或“论坛”上进行展示，营造创新实践的良好氛围。

(五)教学考核评价

传统的教学考核通常以理论考试成绩为主，对实践应用不做考查。部分学生一味追求高分或及格，考前背诵习题，从而忽略对理论知识深入理解和实践应用环节。为了培养学生工程实践能力，提高综合应用知识的能力，在本次改革中教学考核成绩由三部分组成：实操考核成绩占15%(如表1)；翻转课堂表现成绩占25%(如表2)；理论考试成绩占60%(如表3)。

表1 实操考核分值配比

表2 基于“学习通”翻转课堂分值配比

表3 理论考试分值配比

三 教学效果分析

根据“超星学习通”数据统计，“MCU原理与应用”课程平台共发布任务166个；讨论数5 431个，人均55次；章节访问量34 813次，人均352次；课堂组织活动240次；签到率85%；“慕课”视频学习完成率84%；发布作业/测验165次，答题完成率86%，学生平均得分87分，基本达到教学的知识掌握目标。课程结束后组织班级学生填写调查问卷，发出99份，收回有效问卷91份，74.73%的同学认为“学习通”对“MCU原理与应用”课程的学习非常有帮助，“超星学习通”得到大部分学生的认可(见图6)。

图6 “学习通”使用满意度调查结果

(一)学生方面

1.“诱导”学习，激发学习兴趣。在课堂教学过程中，平均10-15分钟设计推送一次问题，要求学生马上反馈答案，学习通统计答题情况。学生代表性的观点，还会在 “论坛”或“评分区”展示出来，学生对此非常重视。大部分习题的设置都是与预习和课堂讲授的内容直接挂钩，难度不大，学生只要做好课前预习，并且上课认真听讲，都能做出来。即问即答，循序渐进，诱导启发，学生上课注意力显著提升。从课前答题正确率来看，大部分同学都进行了课前的预习且上课认真听讲。课堂上听得懂、跟得上、答得对，大大激发学生的学习兴趣，于是学生想学习，享受学习，也就乐于学习。

2．自觉学习，规范教学秩序。课堂上频繁互动问答的设计，让师生从最初的拘谨逐渐过渡到积极活跃。学生从最初的个别参与到大部分参与，渐渐开始愿意在课堂上表达自己的想法且乐于表达自己的想法，自觉地遵守教学规则。意犹未尽的，甚至延续到课外，学生会在学习通“群聊”或“论坛”上继续讨论。部分学生主动要求在学习通直播平台或论坛上展示自己的创新作品。学生学习自觉性提高，传统课堂上睡觉、发呆、玩手机的情况逐渐变少，随着课程进展，这种情况基本不存在，进一步规范教学秩序。

3．自主学习，提高教学成效。新模式下的教学互动，师生交流不再只局限在课堂。只要一部手机或平板，学生就可以随时随地点开“学习通”进行课程学习，遇到不懂的可以重复观看教学视频，或通过“论坛”“群聊”随时随地向教师和同学请教探讨。新模式下的自主学习和师生互动，使师生间教学配合更加默契，学生的学习成绩有所提升(见图7)。

图7 普通班和改革班成绩对比

4.个性学习，培养实践创新能力。学习兴趣一旦被激发后，学生就像海绵式主动汲取新知识的养分，萌发个性化的学习需求。学生除了完成课程安排的8个即定实验任务外，课外自行设计和搭建完成 “文本编辑器”“抽签器”“超声波密码锁”“智能小车”等创新作品，知识涉及自动控制、模式识别、传感器技术、电子、电气、计算机、机械等多个学科，这些超越课程教学内容的扩展，使学生创新实践能力大大提升。

(二)教师方面

从教师的角度来说，通过新模式教学的锻炼，自身的业务水平得到一定的提高。借助学习通平台实时客观掌握学情，反省自身教学的不足，综合兼顾学生基础、兴趣、心理和自学能力，动态优化教学方案，针对性地设计适合各层次学生需要的问卷、测验和讨论题等。在紧张而密集的动态教学调整过程中，教师对课程教学的理解和课堂组织能力得到一定程度提高。

四 总结和展望

基于“超星学习通”“MCU原理与应用”的线上线下混合式教学模式，全面覆盖课前、课堂和课后的教学过程，推进优质资源的共享和开发，打破时空局限，随时随地进行学习，符合现代大学生学习的习惯，是一种新兴高效的教学体验 。实践证明这种教学模式符合教学规律，教学过程能够激发学生学习兴趣，培养自主学习的能力，实现个性化教学，提升实践创新能力，教学质量和教学效果进步明显。然而实践过程仍存在一些不足，例如，跨学科项目案例不够丰富，还不能完全满足学生个性化学习需求；线上学习活动参与的真实性较难监控等等，有待后续工作中不断探索和改进。