慕課背景下的基于卓越工程師培養(yǎng)的單片機(jī)課程改革探索

金昊+蔣鳴東

摘要：在卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃的大背景下，為了培養(yǎng)具有較強(qiáng)創(chuàng)新能力和高水平電類各專業(yè)工程技術(shù)人才，該文研究將慕課（MOOC）引入到電類專業(yè)開設(shè)的單片機(jī)技術(shù)課程中，研究課程設(shè)置，課堂教學(xué)和慕課在教學(xué)中的比例，規(guī)劃理論和實(shí)踐課程課時(shí)，保證足夠理論學(xué)時(shí)，研究在慕課背景下的課內(nèi)課外教學(xué)安排，對(duì)單片機(jī)技術(shù)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：卓越工程師；慕課（MOOC）；課程改革；單片機(jī)課程

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）16-0150-02

為了培養(yǎng)大批能夠適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，創(chuàng)新能力強(qiáng)的高水平各類工程技術(shù)人才，教育部在2009年啟動(dòng)了 “卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”，這是我國發(fā)展為創(chuàng)新型工業(yè)國家、建設(shè)創(chuàng)新型國家和人才強(qiáng)國的重大戰(zhàn)略計(jì)劃。[1]為了實(shí)施卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃，教育部制定了相關(guān)培訓(xùn)計(jì)劃，提出了人才培養(yǎng)模式的改革，我們高校必須改革教育模式。為了使電類專業(yè)課程能跟上行業(yè)的需求，提高畢業(yè)生的就業(yè)競爭能力，新課程將持續(xù)開設(shè)。如何利用有限的時(shí)間，在合理的范圍內(nèi)做到高校與企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)人才，保證足夠?qū)W習(xí)時(shí)間，進(jìn)行相關(guān)教育實(shí)踐改革研究其理論基礎(chǔ)，這是本文研究的重點(diǎn)。

本文將慕課（MOOC）的概念引入到培養(yǎng)計(jì)劃中[2]，相關(guān)課程系統(tǒng)地融入到課程體系中，打破了原有的課程之間的界限，避免重復(fù)的教學(xué)知識(shí)點(diǎn)。慕課是近幾年逐漸興起的一種在線課程開發(fā)模式，本意為“大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)開放課程”。[3]慕課的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在“視頻的時(shí)間較短，可以設(shè)置多個(gè)課后測試練習(xí)和實(shí)例，方便教師和學(xué)生通過視頻進(jìn)行互動(dòng)，基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)，讓學(xué)生了解很多課外知識(shí)點(diǎn)，教學(xué)內(nèi)容是免費(fèi)的，可分割”。慕課的出現(xiàn)為基于卓越工程師培養(yǎng)的電類課程體系的重構(gòu)與改革提供了契機(jī)和方向。[4]

單片機(jī)技術(shù)是電類專業(yè)的一門專業(yè)必修課，單片機(jī)技術(shù)這門課程的改革以往多體現(xiàn)在教學(xué)模式創(chuàng)新、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段和教學(xué)方式。[5]以慕課（MOOC）為背景的該門課程改革不光可以利用慕課的資源和各種多媒體教育技術(shù)，以“微課”為基本教學(xué)單元，優(yōu)化教學(xué)中的“教”與“學(xué)”關(guān)系；以“微課”驅(qū)動(dòng)教學(xué)，對(duì)課堂教學(xué)進(jìn)行重新規(guī)劃，改進(jìn)課內(nèi)外的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的設(shè)計(jì)。

1 慕課（MOOC）對(duì)專業(yè)教學(xué)的優(yōu)勢

1.1 利用慕課（MOOC）思想改革課程知識(shí)體系

傳統(tǒng)的單片機(jī)教學(xué)是教學(xué)遵循線性系統(tǒng)，通過學(xué)習(xí)單片機(jī)的內(nèi)部資源，從最小的單片機(jī)的控制電路設(shè)計(jì)到簡單的單片機(jī)控制電路分析的漸進(jìn)的學(xué)習(xí)過程。當(dāng)學(xué)生第一次接觸單片機(jī)課程，因?yàn)槿狈こ探?jīng)驗(yàn)，學(xué)習(xí)理論又都是抽象性的，難以開始，逐漸失去學(xué)習(xí)單片機(jī)的意愿，喪失了學(xué)習(xí)信心。MOOC的方式也可以運(yùn)用于平時(shí)的課堂教學(xué)中，教師把教學(xué)目標(biāo)的理解、教學(xué)內(nèi)容由針對(duì)性地學(xué)習(xí)單片機(jī)課程的重點(diǎn)、難點(diǎn)，教學(xué)內(nèi)容以“微課”為基本教學(xué)細(xì)胞，細(xì)化分解課程，教學(xué)設(shè)計(jì)碎片化并利用網(wǎng)絡(luò)共享學(xué)習(xí)資源和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的便捷性，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力和興趣[7]，圖1是慕課（MOOC）的核心特征。

1.2 利用慕課（MOOC）改革教學(xué)方法引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)

MOOC的核心是開放、共享。在高等教育改革背景下，培養(yǎng)優(yōu)秀的工程師需要將教師的單向教學(xué)轉(zhuǎn)化為學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)?！澳秸n”平臺(tái)的出現(xiàn)，可以實(shí)現(xiàn)更大范圍的資源共享，同時(shí)把教與學(xué)的結(jié)合發(fā)展到了課堂之外。學(xué)生可以通過慕課的網(wǎng)絡(luò)資源快速且沒有地點(diǎn)限制的進(jìn)行信息交流。而授課教師可以通過在線視頻，提交作業(yè)和檢查每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。教師可以對(duì)每個(gè)學(xué)習(xí)單元設(shè)置相應(yīng)學(xué)習(xí)成果檢驗(yàn)，利用計(jì)算機(jī)分析和評(píng)價(jià)結(jié)果，對(duì)不同學(xué)生提出了下一步的學(xué)習(xí)的教學(xué)建議。

1.3 利用慕課（MOOC）提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生創(chuàng)新能力

單片機(jī)的學(xué)習(xí)應(yīng)與其他課程相結(jié)合，共同學(xué)習(xí)，比如數(shù)字電子技術(shù)、高級(jí)程序設(shè)計(jì)和電路板設(shè)計(jì)等。單片機(jī)課程在大學(xué)的課程體系建立相應(yīng)的學(xué)科位置，通常學(xué)生只了解整個(gè)體系中的某一個(gè)課程環(huán)節(jié)并不了解全部體系結(jié)構(gòu)，學(xué)生只按課程的設(shè)置來進(jìn)行相應(yīng)的學(xué)習(xí)。按照學(xué)校的課程安排，學(xué)生很難同時(shí)進(jìn)行多門的課程學(xué)習(xí)，有些課程也安排在不同學(xué)期和系部，這樣一來學(xué)生學(xué)習(xí)很難具有時(shí)效性和針對(duì)性。利用MOOC可以引導(dǎo)學(xué)生選擇網(wǎng)絡(luò)上的慕課資源擴(kuò)展學(xué)生知識(shí)面，學(xué)習(xí)最新的知識(shí)，補(bǔ)充學(xué)生需要的技術(shù)知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)資源選擇課程，學(xué)生可以了解到相關(guān)知識(shí)的最新技術(shù)并且學(xué)生的需要。由被動(dòng)轉(zhuǎn)為主動(dòng)，從而引導(dǎo)學(xué)生具有創(chuàng)新的能力。

2 慕課（MOOC）對(duì)單片機(jī)課程教學(xué)的設(shè)計(jì)探索

2.1 單片機(jī)慕課（MOOC）建設(shè)思路和在線教學(xué)設(shè)計(jì)

單片機(jī)課程應(yīng)充分發(fā)揮MOOC的優(yōu)勢，努力為學(xué)生提供豐富的教學(xué)資源以及良好的學(xué)習(xí)環(huán)境。教育部“愛課程”網(wǎng)是為中國大學(xué)（MOOC）的教學(xué)平臺(tái)，我們使用類似的網(wǎng)絡(luò)課程平臺(tái)建設(shè)單片機(jī)的MOOC課程的網(wǎng)上教學(xué)資源，充分利用現(xiàn)有的教學(xué)和實(shí)施，教學(xué)上采用慕課和傳統(tǒng)教學(xué)結(jié)合的方式。對(duì)于單片機(jī)的課程采用混合式教學(xué)模式的課程教學(xué)模式，實(shí)施時(shí)結(jié)合在線教學(xué)平臺(tái)和翻轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)模式，利用卓越工程師的培養(yǎng)方式來設(shè)計(jì)教學(xué)，以進(jìn)一步促進(jìn)傳統(tǒng)教學(xué)的改革，提高教學(xué)質(zhì)量。

教師要研究學(xué)生在網(wǎng)上學(xué)習(xí)情況，教師對(duì)單片機(jī)知識(shí)在線教學(xué)模塊劃分合理，按照以周為單位進(jìn)行教學(xué)單元設(shè)計(jì)，合理安排教學(xué)進(jìn)度，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生學(xué)習(xí)情況來合理控制教學(xué)內(nèi)容的發(fā)布時(shí)間。 另外單片機(jī)MOOC課程改變傳統(tǒng)的考核方式，建立多樣化的考核形式，在整個(gè)過程中，從單片機(jī)課程學(xué)生學(xué)習(xí)理論知識(shí)，實(shí)踐能力和學(xué)習(xí)質(zhì)量的方面掌握學(xué)生學(xué)習(xí)情況，在線課程設(shè)置見圖2，教室應(yīng)及時(shí)檢查學(xué)生在線慕課學(xué)習(xí)情況，及時(shí)批改作業(yè)以提高教學(xué)質(zhì)量。

2.2 單片機(jī)慕課（MOOC）具體教學(xué)設(shè)計(jì)

1）課前階段：由于MOOC面向眾多不同的學(xué)習(xí)者，在課程開始之前可以了解每一個(gè)學(xué)生專業(yè)課程基礎(chǔ)學(xué)習(xí)情況，教師可以根據(jù)學(xué)生設(shè)計(jì)一些在線測試內(nèi)容，以便確定學(xué)生的課程基礎(chǔ)情況，單片機(jī)課程建議要有數(shù)模電基礎(chǔ)知識(shí)才能學(xué)習(xí)，因此教師可以考查學(xué)生數(shù)模電基礎(chǔ)知識(shí)方面情況，這樣做可以一定程度避免學(xué)生參與度低的問題。單片機(jī)MOOC不要直接使用校內(nèi)教學(xué)的課程大綱，因?yàn)榫€上和線下的學(xué)習(xí)環(huán)境條件是不同的，教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)要根據(jù)學(xué)生的情況不同來進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2）課中階段：制作好MOOC課程視頻，視頻不宜過長，教師可以將教學(xué)內(nèi)容與文字、圖片、動(dòng)畫、3D模擬和仿真等內(nèi)容相結(jié)合，例如在單片機(jī)課程中有關(guān)芯片內(nèi)部組成的教學(xué)內(nèi)容很難讓學(xué)習(xí)者理解，教師可以使用動(dòng)畫與簡潔的文字、圖片相結(jié)合，這樣很容易讓學(xué)生接受教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情。通過在MOOC教學(xué)過程中加入與課堂學(xué)習(xí)緊密結(jié)合的知識(shí)點(diǎn)聯(lián)系和在線學(xué)習(xí)以增強(qiáng)教學(xué)互動(dòng)增強(qiáng)教學(xué)互動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者積極參與適量練習(xí)并及時(shí)檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。[6]

3）課后階段：使用多種網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的學(xué)習(xí)，每章內(nèi)容進(jìn)行討論或補(bǔ)充學(xué)習(xí)，使學(xué)生知識(shí)更結(jié)構(gòu)化、模塊化。單片機(jī)是一門實(shí)戰(zhàn)性比較強(qiáng)的課程，需要學(xué)習(xí)者結(jié)合自身實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)心得進(jìn)行交互式學(xué)習(xí)。學(xué)生由于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)而敢于提出更多問題，教室也可以根據(jù)這些大量的問題調(diào)整后續(xù)授課計(jì)劃，并且更容易提高生對(duì)課程學(xué)習(xí)的興趣。豐富考核方式，傳統(tǒng)的考試是達(dá)不到理想的學(xué)習(xí)效果的，要考查學(xué)生是否能掌握課程的依據(jù)應(yīng)該是是否能夠?qū)嶒?yàn)操作，MOOC教學(xué)平臺(tái)上，教學(xué)中的教與學(xué)是分離的，在MOOC我們通過虛擬軟件為學(xué)生提供相關(guān)虛擬軟件的使用，可以記錄跟蹤學(xué)習(xí)者的過程和結(jié)果，為教師提供使用者學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，進(jìn)而完善教學(xué)設(shè)計(jì)，這樣同時(shí)能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以及提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。

3 總結(jié)

隨著工業(yè)4.0時(shí)代的到來，高校以培養(yǎng)卓越工程師為目標(biāo)的教學(xué)改革勢在必行，卓越工程師強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的深入掌握和對(duì)專業(yè)知識(shí)的熟練應(yīng)用。如今的互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，傳統(tǒng)單片機(jī)教學(xué)逐漸落伍，慕課（MOOC）帶來的新的希望，將MOOC引入單片機(jī)課程中增強(qiáng)了課程的實(shí)踐性和實(shí)用性，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，利用學(xué)生大量的課余時(shí)間，碎片化學(xué)習(xí)，線上線下共同完成課程學(xué)習(xí)任務(wù)，為學(xué)生在今后的實(shí)習(xí)與工作奠定良好的基礎(chǔ)，也開創(chuàng)培養(yǎng)工程師類的綜合性人才的一種很好的教學(xué)模式。

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