《C51單片機編程與仿真項目課程》線上教學改革與實踐

夏曉玲

（鄂州職業(yè)大學 電子電氣工程學院，湖北鄂州436099）

疫情期間為阻止病毒蔓延，大部分行業(yè)處于停擺狀態(tài)。教育卻以其行業(yè)的特殊性繼續(xù)前行，在教育部的“停課不停學，停課不停教”文件精神的指導下，全國開啟了“云端教育”模式。

周期性的教學診斷工作要求專業(yè)課程教學診斷從混合式教學、課堂活力、創(chuàng)意創(chuàng)新意識、課程思政滲透、勞動意識、課程成績、學生與教師距離，學生技能比賽成績等方面進行分析和總結(jié)。特殊時期的純線上課程教學從教學內(nèi)容、教學設(shè)計、教學模式、教學評價、資源建設(shè)、教學方式、教學手段、教學組織等方面存在的問題給課程診斷與改進提供了新的診改要點?！癈51單片機編程與仿真項目課程”是應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)核心課程，集硬件和軟件設(shè)計仿真于一體，是一門典型的理論和實踐相結(jié)合的課程，本課程線上教學的改革與實踐研究對應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)課程診斷與改進有著重要的意義。

一、線上教學存在的弊端

（一）師生不能真實面對面

英國心理學家菲德瑞克·巴特萊認為學習是一種建構(gòu)活動。[1]線上教學和線下教學是兩種不完全相同的建構(gòu)活動，區(qū)別在于“教”和“學”兩端之間的傳輸途徑和傳輸距離不同，線上教學不如線下教學交流方式多、溝通效率高、教學情境真實。線上教學給教師駕馭課堂增加了困難，教師在組織教學時不能及時全面地了解到每一名學生的聽課和訓練情況，不利于及時做出相應(yīng)教學策略的修正，學生在學習中存在的疑問得到教師解答和回復的周期加長，教學效果受到影響。“C51單片機編程與仿真項目課程”進行到第二周后的問卷調(diào)查和教學平臺反饋的數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明師生線上教學需要多渠道短周期的溝通和交流。

（二）學生不能全面動手實踐

課程教學目標是否實現(xiàn)是評價一門課程教學質(zhì)量的唯一標準。[2]“C51單片機編程與仿真項目課程”教學目標包括知識目標、能力目標和素質(zhì)目標，其中能力目標是學生通過本課程的學習能夠搭建單片機小型系統(tǒng)，能夠運用C51語言編寫單片機小型系統(tǒng)控制程序，能使用電路軟件設(shè)計并繪制出產(chǎn)品及系統(tǒng)的原理圖，能夠完成簡單的單片機控制產(chǎn)品的軟硬件設(shè)計、開發(fā)及調(diào)試。這些能力目標的實現(xiàn)必須通過訓練完成。本課程本應(yīng)采用線上線下混合教學模式完成課程教學目標，純線上教學不利于學生技能的訓練，部分學生由于沒有電腦不能動手實踐。

（三）網(wǎng)絡(luò)教學資源與課程貼合不夠

對于高職課程教學來說，所有公共的網(wǎng)絡(luò)教學資源只能起到輔助教學的作用。中國慕課、職教云和我要自學網(wǎng)等課程平臺上單片機課程教學資源（課件、視頻、音頻和圖片）很多，但這些教學資源中部分不適合高職學生的學習，部分高職教學資源也與我校應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)的“C51單片機編程與仿真項目課程”融合度不夠高，現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)教學資源不能滿足本課程的教學需要。

（四）網(wǎng)絡(luò)平臺擁堵

線上教學依賴于網(wǎng)絡(luò)平臺?！耙咔椤逼诰W(wǎng)絡(luò)平臺用戶激增，造成網(wǎng)絡(luò)信道極其擁堵，使得超星學習通平臺、職教云平臺和騰訊平臺等多種教學平臺直播卡頓，教學資源上傳速度慢，短時間內(nèi)給教師組織和實施教學帶來了困擾。

二、課程改革方法

（一）創(chuàng)新建構(gòu)教學活動

瑞士心理學家皮亞杰提出了認知是一個外界信息與個體已有圖式同化和適應(yīng)的過程。在此基礎(chǔ)上，美國認知心理學家雅娜·溫斯坦和梅根·史密斯指出，教學意味著教師不僅需要將知識教給學習者，同時還需要教授其學習策略。[1]目前，基于教育行政部門的強力推進，高職院校普遍重視“三教”改革，即教師、教材、教法，更重要的是要站在學生的角度去重視“三學”改革，即學生、學法和學材。本課程針對線上教學存在的問題，兼顧學生“疫情”期間的心理因素，在專業(yè)標準和課程標準的指導下修正教學策略，重新選擇教學項目并細化教學任務(wù)，修訂教學實施計劃，改革教學設(shè)計、教學組織、教學實施和教學評價等一系列教學活動，以“三學”為出發(fā)點，引導學生掌握線上學習策略，從而打造線上高效課堂。

1.重構(gòu)教學項目，細分教學任務(wù)

將本課程原有的線上線下混合教學項目修改為適合線上教學的項目，為了提高學生的硬件電路設(shè)計能力和編程能力，增多了適合Proteus軟件仿真的各種霓虹燈效果的項目任務(wù)，利用“開關(guān)控制交通燈”、“廣告燈”和“生日音樂彩燈盒”等任務(wù)承載C語言編程和單片機I/O口應(yīng)用的教學內(nèi)容，利用“數(shù)字鐘”、“數(shù)字萬用表”和“雙機通信”等任務(wù)的硬軟件設(shè)計和仿真讓學生學會單片機應(yīng)用系統(tǒng)中顯示、中斷、定時計數(shù)以及串行通信等模塊電路設(shè)計和軟件編程。

教育心理學研究的學生對知識的接受能力與學習知識所用的連續(xù)時間之間的函數(shù)關(guān)系表明學生的注意力持續(xù)集中時間不能太長。據(jù)此科學地將教學任務(wù)細分成微任務(wù)以便適應(yīng)線上教學，比如，將“數(shù)字鐘的設(shè)計與實現(xiàn)”這個教學任務(wù)拆分成“簡易電子秒表的設(shè)計與實現(xiàn)”、“帶按鍵的電子秒表的設(shè)計與實現(xiàn)”和“全功能數(shù)字鐘的設(shè)計與實現(xiàn)”等任務(wù)，又將“簡易電子秒表的設(shè)計與實現(xiàn)”任務(wù)進一步細分成“一位計數(shù)器的設(shè)計與實現(xiàn)”、“多位計數(shù)器的設(shè)計與實現(xiàn)”和“一位電子秒表的設(shè)計與實現(xiàn)”等遞進式小任務(wù)。讓學生在小步學習中獲得成就感，從而提高學生學習興趣，吸引學生注意力，緩解“疫情”帶來的壓力。

2.創(chuàng)新教學設(shè)計，把握教學環(huán)節(jié)

提前了解“疫情”期學生的心理，站在他們的角度，根據(jù)他們的要求，精心設(shè)計好教學過程中課前、課中、課后三個環(huán)節(jié)。

課前在網(wǎng)絡(luò)平臺上發(fā)布下次課的教學資源、教學任務(wù)和教學重難點，利用小游戲式的測試幫助學生了解重點知識，在后臺查詢觀看進度，教師提前了解學生課前預習情況并適當引導。課中將發(fā)布的教學任務(wù)細分成微任務(wù)，利用點對點、小視頻、小討論、小測試、小評價等，一段一段向前推。同時，在課程中巧妙對學生進行防疫心理疏導，進行正確引導和正能量教育。課后布置拓展學習任務(wù)，在教學平臺上實時交流和答疑。每上完一次課讓學生在網(wǎng)課平臺上反饋學習情況并給出課程評價，及時獲取學生的滿意程度和要求，結(jié)合教學目標，修訂下一次課的教學實施方案。通過螺旋式上升的方法，不斷完善和改進教學實施方案，把握課堂中各個教學環(huán)節(jié)從而完成課程的教學目標，將網(wǎng)絡(luò)課堂打造成高效課堂。

3.實施線上教學，駕馭網(wǎng)絡(luò)課堂

網(wǎng)絡(luò)教學中做不到與每名學生面對面，但可以利用直播平臺做到點對點教學。第一個點對點是用小任務(wù)承載知識點和技能點，利用示范法、講解法和問題導向等教學方法，完成一個個小知識點和技能點的教學，從而有效駕馭課堂。比如，教師利用QQ屏幕分享示范“控制汽車轉(zhuǎn)向燈”任務(wù)時，利用Proteus和Keil軟件，邊畫電路邊講解電路設(shè)計要點，整個過程中夾著提問和討論，從開關(guān)控制電路的硬件設(shè)計和編程到汽車轉(zhuǎn)向燈的硬件構(gòu)成和軟件設(shè)計，一點點地向前推進，利用小步快進法讓學生學會如何進行硬件和軟件設(shè)計的同時掌握了為什么要這么設(shè)計和調(diào)試，完成教學的知識、能力和素質(zhì)教學目標。另一個點對點是學生在拓展訓練任務(wù)時，利用點對點教學，教師對學生進行單獨指導和答疑，通過QQ遠程控制進入學生電腦單獨指導他們完成拓展訓練任務(wù)。

4.形成性考核和終結(jié)性考核相結(jié)合

課前布置學生觀看視頻和課件，老師后臺查詢進度，將每次進度納入考核中。課中每學完一個小知識點和技能點后，設(shè)置一個小討論和一個小測試，根據(jù)學生參與和回答問題的積極度以及在課堂中體現(xiàn)的個人素質(zhì)進行考核評價。課后根據(jù)學生完成拓展任務(wù)的程度進行考核。形成性考核成績和終結(jié)性考核成績構(gòu)成學生本門課程的最后成績。[3]

（二）創(chuàng)設(shè)虛擬實踐環(huán)境

本課程是一門理實一體化課程，實踐教學在本門課程中占有40%的比重。要通過線上教學完成實踐教學環(huán)節(jié)就要利用虛擬仿真，“C51單片機編程與仿真項目課程”用Proteus和Keil兩個軟件創(chuàng)設(shè)了仿真環(huán)境，利用硬軟件聯(lián)合仿真和調(diào)試完成實踐教學任務(wù)。

將學生分成有電腦組和無電腦組進行分層教學，在學練任務(wù)和拓展任務(wù)的訓練中要求有電腦組的同學在Proteus和Keil兩個軟件中完成硬件和軟件設(shè)計并能進行在線聯(lián)合調(diào)試，如有疑問立即在課程學習QQ群提出，老師實時給出回復和指導。無電腦組的同學用筆紙畫出電路圖和編寫程序并拍照發(fā)到QQ群，點對點安排成績好且有電腦的同學將他們的設(shè)計用軟件實現(xiàn)，并在QQ群里展示每一步調(diào)試過程，在老師的監(jiān)控下他們經(jīng)過反復調(diào)試完成教學任務(wù)，同時安排有電腦組和無電腦組的同學課后搭對學習，相互幫助和討論，最終學生們都掌握了對應(yīng)的知識點，學會了對應(yīng)的技能點。

（三）重組和建設(shè)教學資源

1．重組教學資源

篩選優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)教學資源，根據(jù)本課程的教學設(shè)計在優(yōu)秀的PPT資源基礎(chǔ)上重新制作便于本課程實施的PPT，利用喀秋莎軟件（Camtasia Studio）對優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)課程視頻進行錄屏并剪輯，重組生成滿足本課程教學設(shè)計的教學視頻，提高了網(wǎng)絡(luò)平臺教學資源與本課程的融合度。

2．建設(shè)教學資源庫

利用正在建設(shè)應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)教學資源庫的機會，將本課程每一個任務(wù)分成整體設(shè)計、硬件設(shè)計與仿真、軟件設(shè)計與調(diào)試、總結(jié)和拓展四部分，每部分錄制一個微課視頻并制作PPT，將難點內(nèi)容制作成動畫視頻，以課程目錄為脈絡(luò)將這些視頻、動畫和PPT等教學資源上傳到學習通平臺形成貼合本課程的教學資源庫。

（四）嘗試和篩選教學平臺

線上教學要提前嘗試和篩選學習平臺。開課初期對多個教學平臺進行嘗試和比較，最終選擇了“學習通”平臺承載教學資源和開展教學活動，利用晚上信道不擁堵時上傳課程教學資源材料供學生課前自主學習和課后復習，選擇QQ作為直播教學工具，以便直播講解、答疑或操作演示等，選擇中國慕課（MOOC）、職教云和我要自學網(wǎng)等平臺作為學生拓展學習資源平臺。

三、結(jié)語

“疫情”期間線上教學發(fā)現(xiàn)了課程診改中新的診改點和問題，本課程針對在教學設(shè)計、教學實施和教學資源等方向的問題量身定制了新的課程改革方案，并融入課程思政，實時修正教學策略，使得線上教學的弊端得到改善，更好地完成了課程教學目標，達到課程教學改革的目的。