新形势下高职院校单片机混合教学模式的创新与实践

田亚芳　王云飞　张凯　裴慧霞

摘 要：在全球新冠肺炎疫情肆虐的背景下，为了确保“停课不停教、停课不停学”，线上教学成为2020年初高职院校最普遍的教学方式。本文借助单片机的“职教云”线上课程教学+线上仿真，实现在疫情防控期间单片机课程教学的全过程，探索出一条行之有效的“职教云+腾讯会议+口袋实验室+线下实操”的混合式教学模式。

关键词：单片机;混合教学;教学创新;网络视频课

中图分类号：TP368.1-4;G712 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2021）05-0010-03

Abstract： In the context of the global COVID-19 pandemic， in order to ensure "no suspension of classes and no suspension of classes"， online teaching has become the most common teaching method in higher vocational colleges in early 2020. This paper used the "Vocational Education Cloud" online course teaching + online simulation of the MCU to realize the whole process of MCU course teaching during the epidemic prevention and control period， and explored an effective hybrid teaching mode of "Vocational Education Cloud + Tencent Conference + Pocket Lab + Offline practical operation".

Keywords： single chip microcomputer;mixed teaching;teaching innovation;network video course

2020年初，突如其來的一场疫情打乱了人们的生活。为了应对疫情，教育部下发《教育部关于2020年春季学期延迟开学的通知》，全国所有高校推迟开学，也就意味2020年春季学期的所有课程都不能在线下完成。为了确保完成春季学期的课程，教育部应对新型冠状病毒感染肺炎疫情工作领导小组办公室发布《应对新型冠状病毒感染肺炎疫情工作领导小组办公室关于在疫情防控期间做好普通高等学校在线教学组织与管理工作的指导意见》，给出指导意见，免费开放相应的国家在线开放课程及虚拟仿真实验课程，保证疫情防控期间教学质量与教学进度，实现“停课不停教、停课不停学”[1]。全国各高校相继开展线上教学，保证学生能够正常进行线上上课，虽然线上教学成效不错，但也存在若干问题，如线上部分教学视频、课件等并没有经过精细认真的加工，教学资源没有经过严格的审核等。

1 单片机线上教学存在的问题

《单片机应用技术》课程是电类相关专业必修的一门实践类专业教学课程，以笔者所在学校为例，一般开课时间在学生学习过《模拟电子技术》《数字电子技术基础》课程之后。课程主要学习单片机的基本框架及原理、单片机的汇编语言及C语言、单片机的外围接口技术以及单片机的系统扩展等内容，课程以实践操作为主，着重培养学生实践动手能力及软件编程思想，引导学生从实践案例着手，逐步培养学生使用单片机解决工程实际问题的能力。由于疫情的突然性，所有高校紧急采用适应新形势的网络视频课来完成所有课程的教学任务。经过近一个学期线上单片机网络视频课的教学，虽然取得了不错的教学效果，但是单一的线上单片机网络视频课教学也存在一些问题，面临一些挑战。

1.1 单片机线上网络视频课教学的特点

单片机课程通常采用以实践为主、理论和实践相结合的课程教学模式。在传统的单片机课程教学中，理论课占绝大部分课时，课程内容以汇编语言入手并逐步过渡至C语言，在讲理论课的同时，同步进行实验教学，即使理论+实际相结合，但绝大多数学生难以跟上课程的节奏。虽然网络视频课教学适应新形势，但是对于没有事先准备线上教学的单片机课程来讲，挑战非常大，学生在家没有实验设备，绝大部分学生没有计算机进行实验部分的训练，纯粹的理论教学让学生对单片机知识的掌握难之又难。

1.2 单片机线上网络视频课教学存在的问题

单片机的线上网络视频课教学一般采用视频素材和文字素材作为课堂教学的重要组成部分，另外，课堂上使用QQ群直播、腾讯会议或者钉钉群直播进行直播教学。虽然上课前教师准备得比较充分，但是由于这不是面对面教学，每个人的网络状况也各不相同，在提问和互动环节经常出现学生断网、无响应等情况，直播时学生是否认真听课也存在较大的不确定性，所以纯线上教学期间，教师很难把控课堂的教学进程及课堂动态，存在一定的漏洞。由于单片机课程的实践性及专业性，定力不足的学生很难学完汇编语言，继而萌生不想学的念头。对绝大多数学生而言，学习单片机仅仅是为了完成专业课程拿到学分，并非对单片机的学习感兴趣，所以纯理论的线上教学就难以吸引学生的注意力。

1.3 单片机线上教学考核的弊端

线上考核一般会采取题库试题随机组题考核或线上上传试卷进行考核两种方式。对于闭卷考试来说，即使能通过视频监控学生的考试，但一些学生会使用各种方法逃避监控。因此，对于闭卷考试的课程而言，若必须使用线上方式进行考核，则需要使用多机位、良好网络以及多重监控手段来保证考试的公平性。

2 新形势下单片机混合式教学模式的构建

单片机课程对学生有很高的要求，学生应具备较强的实践操作能力、逻辑思维能力及软件编程能力。学生要充分掌握这门课程，仅仅在课堂上学一点理论知识是远远不够的。传统的线下教学模式及适应新形势的网络视频课教学都很难满足现阶段的单片机课程教学要求。虽然传统的线下单片机教学模式实验条件、上课环境都非常充分，也可以采取多种方法进行课堂教学，但学生平时成绩的记录、灌鸭式的课堂教学模式让教师会做许多重复性的工作，因此新形势下构建单片机混合式教学模式显得尤为重要。

2.1 课前教学组织环节

在课程开始之前，教师通过职教云平臺上传教学PPT、微课、视频资料及动画资料，按照教学大纲规划本学期单片机课程的理论课、实验教学流程以及教学安排。上课前，教师在云平台上推送课前预习内容，让学生在规定时间内在云平台上自主学习完成，学生通过“线上答疑”“线上提问”模块可以将课前遇到的问题汇总后在课堂上进行解答。学生通过课前在云平台上学习，在上课时能够非常轻松地跟上教师的节奏，教师也能够在线下课堂上与学生进行更多的交流和互动，面对面地解答问题，也能够更清楚地掌握学生的学习情况，以便随时调整教学进度及教学内容。

2.2 课中教学组织环节

传统的线下课堂教学模式绝大多数属于灌鸭式的强制性传授模式，学生课堂参与度不高、学习兴趣提不上去，即便是手机全部上交，部分学生仍处于“梦游”状态，课堂效果极差。线下上课期间，通过线上线下混合式教学方式，教师可以随时在云平台的课堂教学中设置上课签到、课堂讨论、课堂小测验、随机提问、头脑风暴及小组博弈等环节，让学生在课堂教学中实现“学中玩、玩中学”。课堂增加单片机实验练习环节，先动手敲代码再学习理论知识，理论与实践相结合，把枯燥的理论学习变为有趣的动手实践操作。教师可以经常在课堂上组织单片机小知识点编程博弈大赛，让比赛获胜的前几名同学作为组长，带领进度慢的学生共同学习、共同进步，逐步调动学生学习单片机的积极性。

2.3 课后教学组织环节

单片机线下课程结束后，教师既可以在职教云平台中进行作业评测，又可以提前布置学生下次课前需要学习的内容，让学生充分利用云平台消化理解所学知识。如果学生对课堂中所讲的知识不太理解或者有疑问，就可以通过云平台与教师进行互动，教师针对学生提出的疑问进行个性化的辅导，促使学生在课堂教学结束后能够全方位地理解和巩固知识。

3 新形势下单片机教学的创新

新形势下，如果单片机课程仍采取传统的教学方法进行教学，将很难达到预期效果。教师可以合理使用混合式教学模式，改变常规的教学模式，采用“口袋实验室”和线下实验室实操相结合的动起来的训练模式，积极引导学习程度较好的学生参加单片机类比赛及科技创新活动，将学生参加单片机类学科竞赛的项目拆解后分组让学生在课堂上消化和吸收，以达到深入学习单片机课程的目的。

3.1 “口袋实验室”+线下实操

一场疫情打破了实操较多的课程在学校实验室集中做实验的场面，许多学生在线上只能学习理论知识，高校的实验室空置了一个学期。许多学校及公司积极探索线上实验室建设问题，但线上实验室的建设需要投入大量的精力和财力，一般院校很难对个别课程投入资金进行建设。基于单片机的“口袋实验室”就是简单的单片机实验板或者简易的实验箱，方便学生携带，投入不大，只要学生有计算机，就能在宿舍、自习室或者教室随时随地地进行编程学习与开发，这对于实验室里体积较大的单片机实验箱来说是一个很好的补充。

3.2 大赛项目分解促进“项目化教学”

教师要将单片机相关学科竞赛的比赛真题进行分解，拆解的项目以任务为导向，将书上理论知识融合在每一个小任务中，从小任务着手，一步步将分解出来的项目完成。项目化教学要以学生为主体，让学生全程参与到所分解的项目中，每个项目都针对一个知识点进行，增加学生的参与度，提高学生的自主学习能力。

3.3 积极引导学生参加科技创新及学科竞赛

要鼓励学生利用业余时间进行单片机扩展项目的训练，开放电工电子实训基地、大学生科技创新实验室，让思维敏捷、课堂小竞赛排名靠前及对单片机有兴趣的学生利用“口袋实验室”在学校开放实验室开展科技创新活动。要积极引导实力较强且愿意学习的学生参加单片机类相关学科竞赛，如参加蓝桥杯全国软件和信息技术专业人才大赛“单片机设计与开发”及“嵌入式设计与开发”项目、全国大学生电子设计竞赛等竞赛项目[2]。这样既检验了学生对单片机知识的掌握情况，又培养了学生利用单片机进行科技创新的兴趣。

4 结论

新形势下，单片机课程采用混合式教学模式进行课程的改革及创新[3]，这给单片机教学带来了新的机遇和挑战，对教师的理论教学和实践教学能力提出了更高的要求。教师利用线上线下混合式教学模式开展教学，不仅能使单片机课程的教学资源越来越丰富，师生之间的沟通越来越通畅，还能利用单片机“口袋实验室”和线下实验室交叉训练，提高学生学习单片机的积极性，同时锻炼学生的动手实践操作能力，提升学生的科技创新能力及科技素养。

参考文献：

[1]王雪燕，张强.疫情之下高校思政课教学存在问题及应对举措[J].福建茶叶，2020（4）：266-267.

[2]王云飞，张凯，田亚芳，等.基于STM32的简易多功能液体容器的设计与制作[J].电子制作，2020（19）：21-24.

[3]杨璐，江可.疫情防控期间高职院校线上教学的现状、问题与反思[J].教育与职业，2020（13）：99-103.