翻轉課堂在單片機課程教學中的應用

王曉曄 溫顯斌 王春東 楊守瑞

摘? 要： 本文探索了翻轉課堂教學模式在單片機課程教學中的改革，針對單片機教學過程中的現(xiàn)狀和存在的問題，提出了相應的改革措施和案例，學生對翻轉課堂的教學模式反應良好。

關鍵詞： 翻轉課堂;單片機;教學改革

中圖分類號： G642? ? 文獻標識碼： A? ? DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2020.10.080

本文著錄格式：王曉曄，溫顯斌，王春東，等. 翻轉課堂在單片機課程教學中的應[J]. 軟件，2020，41（10）：304305

【Abstract】： This paper explores the reform of flipped classroom teaching mode in the teaching of single-chip microcomputer course. In view of the current situation and existing problems in the teaching process of single-chip microcomputer， the corresponding reform measures and cases are put forward. Students have a good response to the flipped classroom teaching mode.

【Key words】： Flipped classroom; Single Chip microcomputer; Teaching Reform

0? 引言

單片機作為計算機相關專業(yè)中的一門核心課，具有較高的專業(yè)性和實踐性，涉及計算機的硬件和軟件兩部分，要求學生具有較高的理論基礎和實踐動手能力，對于電路的設計和編程能力都有較高的要求，因此學習起來有一定的難度[1-3]。同時根據(jù)往年的教學實踐經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)學生對單片機的學習興趣不高，有一定的畏難情緒。因此，將翻轉課堂的教學理念引入到單片機教學中，教師將教學課件，學習任務提前發(fā)放給學生，學生在課下自學相關教學內容，在課堂上向教師提問、進行小組討論或者做學習匯報，這樣可以大大提高學生的學習興趣，發(fā)揮他們的主觀能動性，促進學生進行專業(yè)探究和實踐。

1? 單片機課程教學的現(xiàn)狀與存在問題分析

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術和移動互聯(lián)技術的迅速發(fā)展，人們獲取信息的渠道更加多樣，獲取信息的成本更加低下，使得人們的視野正在不斷擴大;同時信息技術日新月異的更新，使得單片機相關教師所需不斷學習的知識世界也在不斷的擴張，使得傳統(tǒng)的教育方式已經(jīng)很難適應這種快速的發(fā)展，簡單的課堂教學已經(jīng)不能提起學生的學習興趣。在單片機的課堂教學中，由于其涉及數(shù)字電路、計算機組成、C語言、匯編語言等軟硬件的理論基礎知識，使得課程的理論性強、內容抽象、不易掌握，而且在課堂教學中，因為沒有辦法直接進行實物展示，不直觀，對于缺乏想象力的學生來說，提不起學習的興趣。同時對于理論不扎實的學生會增加難度，降低學生學習的積極性，而且傳統(tǒng)的教學過程，通常的授課模式是教師在講臺上根據(jù)自己的課件講解，沒有辦法兼顧到各個層次的學生的掌握情況，因此輔導也會比較少，影響了教和學的有效銜接。

單片機課程的實踐教學往往是穿插在理論學習之中，主要的實驗內容都是驗證性實驗，學生只需要按照電路圖連線，復制粘貼相關代碼，就可以完成實驗內容，導致學生對所做的實驗認識不深刻，在調試電路和程序方面的能力得不到很好的提高，不能發(fā)揮實踐教學的真正目的。

2? 翻轉課堂教學

網(wǎng)絡提供了豐富多樣的學習資源，通過網(wǎng)絡可以學習著名高校的線上課程，可以通過視頻學習各種電路的搭建和軟件的編程，傳統(tǒng)教育與之相比顯得過于死板。如何讓學生的思維留在課堂上是教學改革的關鍵。這就要求教師精心設計課堂教學內容和組織形式，讓學生在課堂上做必需要的事情，任務要明確，成果要便于評估。 因此，改革課堂的教學內容和形式成為當前亟待解決的問題之一。翻轉課堂的教學模式為教師保持規(guī)律性授課的同時，將課堂的主動權交給學生，使學生成為了課程的主導，學生擁有更多學習自主權，可以自主選擇學習的方式和知識來源，通過小組討論和研究，來解決學習中遇到的各種問題[4-6]。

在翻轉課堂中，教師不需要在課堂上講授知識，大部分的學習內容和知識需要學生在課外自主完成[7-10]。由于單片機是一門比較成熟的課程，在慕課平臺、學堂在線、嗶哩嗶哩等網(wǎng)絡學習平臺上有大量的視頻學習資源，教師依據(jù)培養(yǎng)方案和任務目標將知識碎片化，提前將需要學習的視頻或電子書經(jīng)過篩選提供學生自主學習，教師可以根據(jù)自己班級的學生的理論基礎，錄制相應的短視頻，供學生提前預習課程。在每次上課前發(fā)布學習任務和在課堂上討論的主題。

我院還建設了網(wǎng)絡學習平臺，教師可以將錄制的教學視頻上傳到平臺中，以便于學生搜索和查找知識點。學生也可將學習過程中感興趣的學習資源上傳給教師，經(jīng)教師審核沒問題后，上傳到網(wǎng)絡平臺，從而確保學習資源的豐富化和視角的多樣化。同時在網(wǎng)絡平臺上，每門課程都有討論區(qū)，學生可以利用討論區(qū)，就所學習的知識發(fā)表自己的看法、觀點或者展示自己的學習成果。同時，學生可以提出學習中遇到的各種問題，教師和學生們可以在討論區(qū)一起探討難點和疑點，引導學生們走向解決問題的正確思路。教師可以根據(jù)學生在平臺上的提問、解答、討論等學習活動，為學生的學習能力打分，有利于綜合全面地評價學生的學習能力、實踐能力和團隊協(xié)作能力，為后續(xù)的課程評分提供依據(jù)。

3? 翻轉課堂的實踐教學

傳送帶打包的實驗是單片機實踐教學中的一個綜合性教學項目。實驗的硬件包含復位電路、光敏三極管、中斷系統(tǒng)、定時/計數(shù)器和數(shù)碼管的顯示電路，如圖1所示。光敏三極管用于測試傳送帶上的有沒有產品，定時/計數(shù)器用于統(tǒng)計傳送帶上通過的產品數(shù)量，中斷系統(tǒng)用于啟動打包操作，數(shù)碼管用于顯示當前已經(jīng)打包的包裝數(shù)量。通過對這個綜合性實踐教學進行翻轉課堂的教學設計，圖1中的每個模塊都可以設計成一個子任務，每個子任務又包含若干個知識點，提前將這些子任務布置給學生，能夠讓學生在課前熟悉和掌握實驗中所用到的各個知識點，學生在課前預習的同時，設計自己的任務并且實現(xiàn)相關功能，為后續(xù)的課堂教學做好鋪墊。

傳送帶打包的設計系統(tǒng)教學內容主要用到并行口的輸入輸出、常用的輸入輸出設備、定時/計數(shù)器和中斷系統(tǒng)等內容。在翻轉課堂的設計過程中，對學生按照“提出問題——分析問題——解決問題”的思路進行引導，將學生按照各個模塊進行分組，學生通過積極主動的學習，能夠將各個知識點有序的串連起來，再利用小組討論、協(xié)作的形式，進行系統(tǒng)設計。在項目開始之前，教師可以將知識點的簡短視頻、疑難點、易錯點等發(fā)布在網(wǎng)絡平臺上。課堂上，教師主要起引導作用，參與各個小組的討論、知識點的支撐和問題的解答等，讓學生一步一步地進行完成系統(tǒng)的軟硬件設計，最終解決實際問題。

4? 基于翻轉課堂的單片機教學模式考核

翻轉課堂的教學模式對學生自主學習能力和實踐能力都非常重視，因此現(xiàn)有的教學評價體系有可能會影響教學的效果。本文針對單片機課程的翻轉課堂教學模式考核評價體系進行了改革。第一，學生課程總評的組成需要體現(xiàn)學生的自主學習能力，總評成績包括兩部分，平時成績60%，結課考試成績40%，改變了傳統(tǒng)教學中，只重視結課考試，考前背兩天，就能考試及格的情況。第二、平時成績又被拆解成幾部分，主要包括以下幾點，針對課堂表現(xiàn)和課后作業(yè)的打分，網(wǎng)絡學習平臺討論積極性的打分， 隨機抽取學生撰寫的論文或總結進行評價和提問的打分，讓學生分組討論、思考、設計、回答情況的打分。通過多種形式的考核方式改革，促成了單片機課程的翻轉課堂發(fā)揮到最好的教學效果。

5? 結論

今年疫情期間，所有的課程需要線上教學，使得翻轉課堂的教學模式得到了更好的實施， 翻轉課堂的教學效果比傳統(tǒng)的教學模式有了一定的進步，學生學習有了一定的主動性，而且課堂上學生發(fā)言踴躍，學生的學習積極性有了很大提高，學生對翻轉課堂的教學方式非常滿意。但是，翻轉課堂也給教師的教學工作帶來了很多工作量，包括尋找好的學習資源和視頻，錄制自己的教學視頻，網(wǎng)絡平臺的答疑交流等，占用了教師大量的時間。

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