線上線下案例式教學(xué)在本科生創(chuàng)新能力培養(yǎng)中的應(yīng)用實(shí)踐
——以“單片機(jī)原理及應(yīng)用”課程為例

江娟娟 諸志龍 婁 柯 陸華才 黃宜慶

（安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院，安徽 蕪湖241000）

0 引言

《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程作為我院自動(dòng)化、電子、通信等專業(yè)必修的且非常重要的一門(mén)專業(yè)課，自動(dòng)化專業(yè)又作為一個(gè)直接面對(duì)工程應(yīng)用的專業(yè)，所以教育部工程認(rèn)證過(guò)程中對(duì)于該專業(yè)畢業(yè)目標(biāo)的要求更加強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生應(yīng)用創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與評(píng)價(jià)體系。而學(xué)生對(duì)《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程學(xué)習(xí)效果的好壞，直接影響到其在工程實(shí)踐中應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的能力，因此《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程的教學(xué)在自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生能力培養(yǎng)中具有非常重要的意義。

隨著學(xué)校辦學(xué)規(guī)模和層次的提高，為了適應(yīng)教學(xué)的發(fā)展，如學(xué)科評(píng)估、專業(yè)認(rèn)證的需求，安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院需要對(duì)《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程不斷建設(shè)和完善，因此單一的教學(xué)方式已經(jīng)越來(lái)越無(wú)法滿足教學(xué)中的需要，而依托平臺(tái)的線上線下案例式教學(xué)方式，可以把線下班級(jí)授課制群體學(xué)習(xí)優(yōu)勢(shì)和網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)個(gè)性化融為一體，是信息技術(shù)與教育教學(xué)深度結(jié)合的有效實(shí)踐方式，本文所完成的教學(xué)研究項(xiàng)目即是以大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目作為學(xué)習(xí)載體、以學(xué)習(xí)通作為線上操作平臺(tái)，通過(guò)線上發(fā)布便于學(xué)生準(zhǔn)備和查閱資料的指導(dǎo)性教學(xué)資源，線下通過(guò)對(duì)相關(guān)案例的小組討論、你講我聽(tīng)、代表發(fā)言、教師總結(jié)性解析等方式，最后通過(guò)科學(xué)合理的學(xué)習(xí)成績(jī)?cè)u(píng)定機(jī)制，針對(duì)《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程中使用案例式教學(xué)在自動(dòng)化專業(yè)本科生創(chuàng)新能力培養(yǎng)中的作用做了積極的探索，最初基于以下幾點(diǎn)思考：（1）隨著互聯(lián)網(wǎng)、信息技術(shù)、人工智能快速的發(fā)展，線上線下相結(jié)合的混合教學(xué)已成為教學(xué)研究和實(shí)踐的重要方式，這種教學(xué)模式需要綜合運(yùn)用不同的學(xué)習(xí)理論、技術(shù)手段和方式，對(duì)教師的教學(xué)資源建設(shè)、教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)管理提出了更高的要求。（2）現(xiàn)在的大學(xué)生都擁有自己的手機(jī)、電腦或平板，隨著5G時(shí)代的進(jìn)一步來(lái)臨，在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中長(zhǎng)大的新生代們，更需要更容易接受多樣化、便利式的學(xué)習(xí)方式和平臺(tái)，因此，線上線下的混合教學(xué)方式更加適合他們的需求，對(duì)學(xué)生積極的學(xué)習(xí)和間接增加學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)間具有十分重要的意義。（3）對(duì)于絕對(duì)注重工程實(shí)踐能力的自動(dòng)化專業(yè)的本科學(xué)生來(lái)說(shuō)，案例式準(zhǔn)備親自實(shí)踐的討論式學(xué)習(xí)方式，更加能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。（4）科學(xué)合理的成績(jī)?cè)u(píng)定機(jī)制，更能夠成就學(xué)生的獲得感，也能促使學(xué)生建立自己的學(xué)習(xí)目標(biāo)。

1 學(xué)習(xí)模式的構(gòu)建

針對(duì)現(xiàn)代大學(xué)生的特征進(jìn)行詳細(xì)分析，在電視、電腦、手機(jī)和5G的這樣一個(gè)精彩的網(wǎng)絡(luò)化時(shí)代，在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中長(zhǎng)大的網(wǎng)生代是敢于自我和表達(dá)個(gè)性的一代，他們不滿足于線下被動(dòng)傳授的學(xué)習(xí)方式的情況下，通過(guò)科學(xué)合理地構(gòu)建符合他們需求的學(xué)習(xí)新模式、新方法和新途徑，可以建立更多的新資源。本文以學(xué)習(xí)通為平臺(tái)構(gòu)建的線上線下相結(jié)合的案例式教學(xué)模型如圖1所示。

圖1 平臺(tái)支持下的線上線下案例教學(xué)模式結(jié)構(gòu)圖

1.1 線上資料推送

首先推送的是教師主導(dǎo)的指導(dǎo)性資源，教師課前提出學(xué)習(xí)任務(wù)和問(wèn)題，為線上學(xué)習(xí)指明主要方向，要充分考慮涉及的任務(wù)的難度，還要考慮到學(xué)生對(duì)問(wèn)題能達(dá)到的認(rèn)知度，以激發(fā)學(xué)生的探索欲望為原則，線上課程資源的設(shè)計(jì)和利用將是決定課程教學(xué)效果好壞的關(guān)鍵性因素，也影響著學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)力和興趣。

1.2 學(xué)生自主學(xué)習(xí)

學(xué)生自主學(xué)習(xí)過(guò)程中，首先要完成教師推送的概念預(yù)習(xí)，對(duì)案例進(jìn)行深入思考，并準(zhǔn)備好闡述自己的理解和看法，為線下課堂做好充分的準(zhǔn)備。

1.3 線下課堂

線下教學(xué)的重點(diǎn)應(yīng)該是引導(dǎo)學(xué)生掌握新信息的方法、途徑和手段，快速掌握不斷更新和變化的新資源的能力和技巧。把教材內(nèi)容分成若干個(gè)專題模塊和線上數(shù)字化資源一起整合，讓學(xué)生隨時(shí)隨地碎片化學(xué)習(xí)。

1.4 教學(xué)評(píng)價(jià)

注重過(guò)程評(píng)價(jià)和結(jié)果評(píng)價(jià)相結(jié)合，課前以概念思考、選擇題的方式作為課前引領(lǐng)的自主學(xué)習(xí)能力評(píng)價(jià)；小組討論中的你問(wèn)我答方式，反映學(xué)生學(xué)習(xí)參與度，以及小組代表發(fā)言作為課中學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)；課后學(xué)生作業(yè)完成態(tài)度評(píng)價(jià)。

2 教學(xué)實(shí)施路徑

為了驗(yàn)證本文所提線上線下相結(jié)合的案例式教學(xué)在本科教學(xué)創(chuàng)新能力培養(yǎng)中的實(shí)際效果，筆者將該方法應(yīng)用在《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程教學(xué)中，實(shí)施過(guò)程中利用了學(xué)習(xí)通作為線上平臺(tái)，具體實(shí)施路徑和關(guān)鍵技術(shù)與傳統(tǒng)的單一線下課程比較如圖2所示。

2.1 基于平臺(tái)的指導(dǎo)性資源設(shè)置

筆者對(duì)學(xué)習(xí)通平臺(tái)的功能與使用進(jìn)行了詳細(xì)的學(xué)習(xí)與功能分析，平臺(tái)中不僅有資料的上傳，而且還有學(xué)習(xí)討論和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的功能。首先，將案例分析在資料中上傳，在討論去設(shè)置引導(dǎo)性問(wèn)題，讓同學(xué)們根據(jù)主題所思所想進(jìn)行積極討論。例如，在講到計(jì)數(shù)器/定時(shí)器的方式以及控制寄存器這個(gè)部分的時(shí)候，可以“基于單片機(jī)控制能實(shí)現(xiàn)彩燈依次循環(huán)點(diǎn)亮”這個(gè)應(yīng)用作為教學(xué)案例上傳到線上平臺(tái)，并提出功能要求和配上簡(jiǎn)單的電路圖。同時(shí)在討論區(qū)發(fā)布如下學(xué)生可以查閱問(wèn)題：?jiǎn)纹瑱C(jī)中有哪些特殊功能寄存器與定時(shí)器/計(jì)數(shù)器有關(guān)系？你能舉出身邊的幾個(gè)單片機(jī)應(yīng)用實(shí)例嗎？定時(shí)器/計(jì)數(shù)器兩個(gè)功能能否同時(shí)使用？如何指定其功能？在應(yīng)用定時(shí)器時(shí)，通過(guò)誰(shuí)來(lái)告訴單片機(jī)？如何告訴？如何調(diào)整定時(shí)時(shí)間？定時(shí)器/計(jì)數(shù)器溢出時(shí)該如何處理？這些問(wèn)題在教師提供的教學(xué)資料中都能找到答案，而這些問(wèn)題的提出則激起了學(xué)生探索欲望。平臺(tái)指導(dǎo)性資源設(shè)置如圖3所示。

圖2 實(shí)施路徑和關(guān)鍵技術(shù)

圖3 指導(dǎo)性資源設(shè)置

管理和學(xué)情統(tǒng)計(jì)如圖4所示。

圖4 學(xué)生管理和學(xué)情統(tǒng)計(jì)

2.2 教學(xué)的準(zhǔn)備與執(zhí)行

課堂教學(xué)的準(zhǔn)備主體包括學(xué)生和老師，當(dāng)教師發(fā)布指導(dǎo)性資源以后，為了讓學(xué)生積極主動(dòng)地參與到準(zhǔn)備過(guò)程中來(lái)，要做到真正幫助學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)獲取更多的相關(guān)知識(shí)，教師必須為學(xué)生提供一個(gè)暢通的溝通和交流渠道，教師可以與學(xué)生約定每天一個(gè)固定的大約半小時(shí)的時(shí)間，圍繞資源中提供的某個(gè)具體問(wèn)題，教師與學(xué)生之間，學(xué)生與學(xué)生之間展開(kāi)具體的討論，這樣可以反饋認(rèn)識(shí)，指導(dǎo)更深入的準(zhǔn)備工作，也可以幫助學(xué)生更順利地做好課前準(zhǔn)備工作。

有了前期的主體準(zhǔn)備工作后，課堂執(zhí)行階段將會(huì)變得更加輕松有趣，教師可以先花少量的時(shí)間講解必要的知識(shí)點(diǎn)，主要把時(shí)間安排在針對(duì)案例進(jìn)行小組討論，暢所欲言，小組討論過(guò)程可以采取代表發(fā)言、你說(shuō)我聽(tīng)的形式，因?yàn)閷?duì)于這節(jié)課的內(nèi)容，大家都是有備而來(lái)，所以課堂定會(huì)更加活躍。課堂最后，老師進(jìn)行歸納總結(jié)，并適當(dāng)串聯(lián)起知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系，這樣便能夠高質(zhì)量地完成本次課程的教學(xué)目標(biāo)。

2.3 教學(xué)評(píng)價(jià)機(jī)制

合理的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)機(jī)制是調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的重要保證，本次項(xiàng)目中的教學(xué)評(píng)價(jià)分為教師對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)的評(píng)價(jià)和學(xué)生對(duì)教師的教學(xué)滿意度評(píng)價(jià)兩個(gè)方面。

學(xué)生對(duì)教師的教學(xué)效果評(píng)價(jià)采取問(wèn)卷式調(diào)查的形式開(kāi)展，筆者對(duì)同一位教師所授課程《單片機(jī)原理及應(yīng)用》原有培養(yǎng)模式下的自動(dòng)化專業(yè)82名學(xué)生和本項(xiàng)目實(shí)踐下的自動(dòng)化專業(yè)83名學(xué)生進(jìn)行了問(wèn)卷式調(diào)查，本次調(diào)查包括以下幾個(gè)方面：學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)、參與師生交流度、學(xué)習(xí)內(nèi)容的飽和度、學(xué)習(xí)方式的方便度、評(píng)價(jià)方式的合理性?？蛇x擇內(nèi)容均包括非常滿意、滿意、一般、不滿意。發(fā)出問(wèn)卷全部收回統(tǒng)計(jì)，并對(duì)兩次問(wèn)卷情況進(jìn)行了比較，結(jié)果如圖5所示。

表1 學(xué)生課中表現(xiàn)平時(shí)成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)表

圖5 兩種培養(yǎng)模式問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果比較

從兩種培養(yǎng)模式問(wèn)卷調(diào)查的比較結(jié)果可以看出，兩種模式下都沒(méi)有收到不滿意的問(wèn)卷，本項(xiàng)目實(shí)踐下的培養(yǎng)模式調(diào)查結(jié)果的非常滿意率明顯高于傳統(tǒng)模式，但在學(xué)習(xí)方式的方便度上非常滿意率低于傳統(tǒng)培養(yǎng)模式，可能的原因是學(xué)生認(rèn)為基于案例的學(xué)習(xí)模式，需要花去更多的課前準(zhǔn)備時(shí)間，但學(xué)生對(duì)這種教學(xué)方式總體上是認(rèn)可的。

3 教學(xué)總結(jié)與教學(xué)反思

本文所實(shí)踐的線上線下教學(xué)模式，由于學(xué)生課前能夠接觸到大量的指導(dǎo)性資源，在上課之前就能熟悉即將學(xué)習(xí)的課堂內(nèi)容，并且已經(jīng)有了在指導(dǎo)性資源的指導(dǎo)下嘗試自行解決課程問(wèn)題的機(jī)會(huì)，這樣使得教師在教學(xué)過(guò)程中能夠更加順利地開(kāi)展工作，一方面可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的目標(biāo)性和積極性，另一方面教師能夠更好地掌握學(xué)生的困惑所在，學(xué)生對(duì)于有備而來(lái)的課堂過(guò)程必然也能使師生關(guān)系更加和諧。

隨著網(wǎng)絡(luò)化社會(huì)的不斷進(jìn)步，以及學(xué)科交叉和學(xué)科應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，傳統(tǒng)的教學(xué)模式已經(jīng)不能完全適應(yīng)當(dāng)代大學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣和需求，更新更有效的教學(xué)方式必然在教學(xué)中發(fā)揮著巨大的潛在優(yōu)勢(shì)，所以，不斷嘗試行之有效的綜合教學(xué)模式也是高校踐行“三全育人”模式的有效探索。

在本次教學(xué)研究項(xiàng)目實(shí)踐中，筆者深刻地體會(huì)到，嘗試一種新的教學(xué)模式在新的課程教學(xué)中的應(yīng)用時(shí)，教師需要完成大量的積累和準(zhǔn)備工作，而且教師前期準(zhǔn)備工作完成的質(zhì)量極大地關(guān)聯(lián)著新教學(xué)模式的實(shí)施效果。一方面，學(xué)生線上準(zhǔn)備的效率直接取決于教師提供的指導(dǎo)性資源內(nèi)容的啟發(fā)性；另一方面，指導(dǎo)性資源與學(xué)生所學(xué)專業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用程度，也將影響著學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，只有讓學(xué)生真正意識(shí)到將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容是學(xué)有所用的，才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力，這樣也才能更好地契合高校對(duì)于課程思政的核心要求。