基于“金课建设”的“单片机原理与应用”线上线下混合教学研究

邢玉清 吴莉莉 滕红丽 潘健斌

摘要：随着5G网络的扩展，大数据与人工智能技术深入到教育领域，也给高校课程教学带来了机遇与挑战。针对传统模式单片机原理与应用教学存在问题，贯彻落实“金课”建设的“两性一度”标准，从有机融入课程思政、创新教学资源、混合式教学改革与互动实施3个方面探索单片机原理与应用线上线下混合教学模式设计，最后探讨如何进行学生成绩评价与教学成效评估。

关键词：大数据信息技术融合应用教学

中图分类号：TP368.1-4;G434文献标识码：A     文章编号：1672-3791（2022）05（a）-0000-00

Research on Online and Offline Blending-teaching for Principle and Application of Single Chip Microcomputer Based on the Construction of Excellent Course

XING Yuqing1，2WU Lili1TENG Hongli1PAN Jianbin1

（1. College of Sciences， Henan Agricultural University， Zhengzhou，Henan Province， 450002 China;2. Information Engineering University， Zhengzhou，Henan Province， 450001 China ）

Abstract：With the development of 5G network， big data and artificial intelligence technology go deep into the field of education， which also brings opportunities and challenges to college curriculum teaching. In view of the problems existing in the traditional mode of single chip microcomputer principle and application teaching， this paper implements the “High Order，Innovation&Challenge” standard of excellent course construction， and explores the design of single chip microcomputer principle and application online and offline mixed teaching mode from three aspects： organic integration into curriculum thoughts and politics， innovative teaching resources， mixed teaching reform and interactive implementation， Finally， we discuss how to evaluate students' achievement and teaching effectiveness.

Key Words：Big Data; Information Technology; Integrated Application; Teaching

教育部2018年4月印发了《教育信息化2.0行动计划》[1]。该《计划》强调办好网络教育，积极推进“互联网+教育”发展。2018年11月，教育部高教司吴岩司长在《建设中国金课》的主题报告，提出了“金课”的“两性一度”标准，即高阶性、创新性和挑战度。十九届五中全会将建设教育强国作为2035年远景规划教育目标，并确定“十四五”期间把建设高质量教育体系作为主题。2021年政府工作报告又明确了路径——实施教育提质扩容工程，并进一步细化为“发展更加公平更高质量的教育”。2020年在其他国家受疫情冲击无法正常教学的背景下，我国依托教育信息化，疫情期间广泛开展大规模线上教学，单片机原理与应用课程的教学也顺应时代潮流进行线上线下混合教学研究与实践[2]。

近年来，河南農业大学“单片机原理与应用”课程团队，以“金课”建设的“两性一度”标准[3]，对“单片机原理与应用”课程的教学改革进行了深入系统的思考与实践。基于智能化技术，从教学内容、教学设计、教学形式、教学评价等多维度构建并实践了“以学生为中心”的“单片机原理与应用”线上线下混合教学改革[3，4]。截止到2021年10月，已连续开展了6期的线上线下混合教学实践，实践表明，在“金课”建设的“两性一度”标准下开展线上线下混合教学改革，有助于拓展学生的个性化知识的宽度，有助于培养学生的自主探究思维习惯，有助于提高学生实践能力的梯度。

1传统教学模式下单片机原理与应用教学存在的问题

传统线下课堂教学由于时空所限只能够提供有限的信息量。在教学主体上以教师为中心，教学内容上强调具有明确界定的内容结构，教学方式上采用整体教学、参考教科书和定期测试的方法。“粉笔加黑板，课本加笔记”的课堂教学方式，在有限的时间内提供很少的信息量，不能够满足信息爆炸时代学生的需求。

传统线上教学过程由于缺少面对面交流，主要存在两方面的问题：一方面教师和学生的沟通存在问题，即学生没有听到教师的提问或者没有理解教师的意图;另一方教师无法全面了解学生的学习情况，即不能仅依靠作业的完成情况判读学生的学习效果[5]。

2单片机原理与应用线上线下混合教学模式设计

为解决上述所提到的问题，线上线下混合教学模式这一兼顾线上线下优势的教学模式被提出。混合教学模式融合线下面授的交流与线上教学的便捷，既能利用丰富在线教学资源拓展学员的学习时间和空间，又能将短暂的课堂时间用来开展高效的讨论交流和精讲难点，从而有效提升学生的学习效率。

2.1有机融入课程思政

“课程思政”是指课程教育与思想政治理论培训相结合，以“育人育德”为基本培养目标的教育理念。习近平总书记指出要坚持显性教育和隐性教育相统一，挖掘课程和教学方式中蕴含的思想政治教育资源，实现全员全程全方位育人。明确目标追求与功能任务，实现立德与树人、育人与育才的有机结合，将思想政治教育内容写入教学大纲。要坚持原则性的思想政治教育理念，积极将其融入其他教学活动中去。在理论联系实际的基础上，落实到每一节课的实践中去[2]，实现专业课程思政改革。结合单片机原理与实现特点主要从历史经典实例和实时前沿发展两方面融入教学过程中。例如，经典实例中引入应用在航空、航天和导弹等武器装备中的“两弹一星”，我国科学家开发控制系统用到的单片机。实时前沿发展实例中导入玉兔号月球车、“天问一号”火星车、“天宫”空间站，激发学生爱国热情和学习的动力[6]。

2.2 创新教学资源设计

单片原理与应用课程以创建一流课程项目为契机，以教学资源库建设和单片原理与应用新教材建设为抓手。自2017 年春季学期本课程的在线 SPOC课程在“爱课程”网上线以来，课程从单片机应用角度出发，以80C51单片机为主线，主要内容包括：80C51单片机的体系结构、工作原理、指令系统、功能部件、程序设计、系统扩展、输入输出通道设计、人-机接口设计、通信技术、抗干扰以及应用系统设计实例等。

课程资源建设包括单片机课程的在线教学视频、教师录制的微课、学生的学习档案库、在线习题测试集、互动讨论和实验项目库、校内精品课程网站、相关知识网络链接以及教师自行设计的相关动画或课件等。立体化的新编教材对编写内容和形式都进行了改革创新，项目实践和技术理论前沿贯穿每章，采取二维码，把教材与在线开放课程打通，提供高效的学习体验。

此外，课程立足于新农科，在项目实践过程中结合农业应用，充分体现电子技术服务于农业的特色的资源建设。举例来说，应用于现代农业温室大棚的农作物种植以及牲畜的饲养，借助先进的农业物联网技术能够对生产环境质量进行实施监督与控制，通过信息采集设备对农作物的生长情况进行监测，以便于工作人员及时了解农作物的生长环境的变化情况。

2.3 混合式教学改革与互动实施

将现代信息技术应用于实际教学中，从教学方法、课程模块设计、课堂互教互学、课后任务、在线互动、课程考核等多方面进行了改革与实践，具体如下。

（1）进行单片机原理与应用的教学改革，进行混合式课程教学的组织。

（2）针对知识难易分级开展课堂教学，积极开展“双线”教学。

（3）将传统课堂与网络教学相结合，采用自主与相互学习、讨论式学习、项目案例分享等新型学习方式。

（4）利用在线互动平台，提供在线测试和讨论专区。

（5）以学科竞赛为载体，促进教学模式改革。

課程在实施过程中采用线上知识传授、线下知识内化以及实践项目检验相结合的方法，整个教学过程分为课前、课中、课后三部分。

课前教师分解项目任务、组建项目团队、指定项目负责人，将制作好的教学资料上传教学网站供学生学习;学生课前利用互联网获得更多更优质的教育资源，了解项目任务，学习相关学习资料、初步掌握相关知识要点，将有疑问知识点进行反馈。

课中教学根据情况包括知识点讲解、课堂讨论、答疑、小组汇报、考核、教师评价分析等多个环节。课堂上老师的任务则是引导学生运用知识解决问题。学生在课堂上学习重点、难点，进行小组协作，共同讨论分析项目的实施，解决疑难问题，完成项目任务，进行项目汇报。

课后教师总结学生提出的问题、依托农业物联网工程中心搭建创新实验平台用“数据诊断”替代“经验判断”，用一生一单的必要练习替代统一布置的日常作业，随时随地满足学生个性化学习需求，为学生提供优质资源学生完成课后项目任务、总结和整理报告、明确下一阶段的任务[7]。

借助学科竞赛，实现了创新育人、创新大赛、创新实践一体化。积极围绕“互联网+”“挑战杯”“人工智能挑战赛”和物联网设计等全国综合性创新创业竞赛。构建以创新大赛为平台，以创新能力培养为重点，积极打造电子信息特色显明的创新育人实践平台。结合学校创新学分体系和学分认定制度，进行了创新育人、创新创业大赛、创新实践一体化创新型人才培养推进。

3成绩评价及教学成效

以创新为驱动改革考核机制，全方位多渠道做好课后评价，考核方式引入项目动手实战、学生互评、自我总结、教师考评等多种评价指标。

课程以形成性评价作为学业成绩，注重过程性评价。混合式教学按照线上30%、线下70%的比例设计了8个维度的评分;反映线下教学效果的4个维度是：课堂出勤、课堂表现、项目实践和期末考试;反映线下教学效果的4个维度是：线上单元测试、作业，线上讨论和线上期末考试。将形成性评估和终结性考核相结合，使整个考核贯穿教学的全过程，通过跟踪教学过程，根据教学信息反馈来调整教学，以此确保教学质量。尤其是线下课程考核中的实践项目，可以有效地提高学生动手能力，培养科学思维和创新能力[8]。

课程把原来单一的接受式学习变为自主、探究和合作式学习，真正实现了以教师为主导，学生为主体的双边教学;不仅突破了传统教学时间和空间的局限，还有效地增强了师生间的互动，提高了学习效率，提升了教学效果。

4 结语

单片机原理与应用教学革新的方向是力求建立多元化的教育方式，为学生提供最合适的学习方法。更新教学理念和方法，将思政教育融入课程教学中，树立爱国情怀，激发创新意识。在“知识、能力、人格”三位一体教学理念的基础上，创建基于“金课建设”的“单片机原理与应用”线上线下混合教学教学法，最终为社会培养有用人才。

参考文献

[1]    邢玉清，吴莉莉，潘健斌.基于大数据开展“单片机原理与应用”教学深度融合研究[J].科技资讯，2020，18（5）：116-117，119.

[2]    吴莉莉，李宝方，邢玉清，等.新农科背景下农业院校电子信息类专业实践教学改革探讨[J].教育现代化，2020，7（56）：73-75.

[3]    吴莉莉，滕红丽，邢玉清，等.慕课背景下电子信息类专业课程教学改革探索与研究[J].大学教育，2020（3）：83-85.

[4]    Pape L . Blended Teaching & Learning[J]. School Administrator， 2010， 67（4）：16-21.

[5]    王辉，吴平，朱浩，等.基于“金课”建设的“大学物理”线上线下混合教学实践[J].大学物理，2021，40（3）：51-55，61.

[6]    余佳佳，陈雄飞，黎静，等.“新工科”背景下现代测试技术线上线下混合教学与实践研究[J].南方农机，2021，52（5）：126-127.

[7]    肖慧，朱振波，肖卉，等.《雷达原理与技术》线上线下混合式教学模式探究[J].科技风，2021（7）：41-43.

[8]    龚珊珊.智慧课堂背景下语文线上线下混合式教学的要点分析[J].高考，2021（9）：13-14.