线上+线下协同创新微机原理及应用教学模式探索*

胡志强 郭华锋 梁良 赵蕊 陈跃

徐州工程学院机电工程学院 江苏徐州 221018

0 引言

“互联网+”时代，在线教育迅速发展壮大，课程体系不断完善，课堂模式日趋人性化，将在线教育资源有效地和传统教育融合已经成为时代发展的需要，线上线下混合学习已成为一种新的教与学方式。混合式教学的发展经历了三个阶段[1]，第一阶段是技术应用阶段，糅合传统的面对面教学和在线学习各自独立的教学模式，重点强调技术在教与学中的核心作用；第二阶段是技术整合阶段，把混合教学与“纯面授”和“纯在线”教学区别开，重点关注学习环境给交互带来的变化以及相应的教学设计，实现学生与学生、学生与教师、学生与资源的现场交互与在线交互的结合；第三阶段是“互联网+”阶段，移动技术的应用被正式纳入混合式教学，强调不仅是面对面教学与在线教学的混合，更是“以学生为中心”的学习环境下教学与辅导方式的混合。

目前，各高校“线上+线下”教学模式的发展不尽相同，但是大部分高校处于第三阶段的混合式教学。究其原因，主要是2012年以来，MOOC热潮引起了国内高等教育界的极大关注。

2014年，网易和“爱课程”联手打造国内最具影响力的在线开放课程学习平台“中国大学MOOC”。部分高校在没有考察本校实际情况的前提下盲目跟风，开展基于“中国大学MOOC”的混合式教学，实际教育教学效果不佳[2-5]。中国大学MOOC在为国内高等教育带来生机的同时，带来一些弊端[6]，教师层面，教师的备课时间加倍，推行过程中会遭遇各种困难；学生层面，学生平均52.8%的额外时间被占用。这就导致混合式教学的熵值一直在增加，在互联网+时代，课堂确实可以发生一定的变化，但是不能忽略人类固有的学习习惯。

因此，如何扬长避短，改造和优化传统课堂；如何设计“线上+线下”混合教学模式，提高单位时间学习质量才是混合教学的真命题。基于此，研究“线上+线下”协同创新的教育模式在这个“互联网+大数据”的时代具有重要的意义。

1 核心概念及其界定

1.1 线上教学

线上教学是指在“互联网+大数据”环境下，以在线开放课程、微视频等网络资源进行授课的教学模式。在线开放课程[7]（Massive Open Online Course,MOOC），中文译名“慕课”。2008年，加拿大爱德华王子岛大学的Dave Cormier和Bryan Alexander提出了“MOOC”这一术语[8]。随后国内外许多高校纷纷发布“MOOC”课程，国内典型的MOOC平台有：中国大学MOOC、爱课程、学堂在线、智慧树等[9]。微视频是以微课（Micro Lecture）为主要授课形式，由美国新墨西哥州San Juan College的David Penrose[10]于2008年秋首创，其核心组成内容是课堂教学视频、课例片段，它以一定的组织关系把与每个教学主题相关的教学设计、教学素材、练习测试和学生反馈等教学资源整合，并以一个个主题式的小单元呈现。互联网+大数据时代，利用线上资源进行教学模式改革，不断反思和重构教学模式是时代发展的必然选择。

1.2 线下教学

线下教学是指传统的教学模式，基于一定的教学目标，采用教师与学生面对面，以教材为主线进行授课的教学模式。

1.3 微机原理及应用

微机原理及应用是机械电子工程专业的一门专业核心课程，具有较强的实践性，是实现机电一体化的核心技术基础，在工程技术领域应用广泛。本课程包括计算机基础知识、单片机的硬件系统和软件系统三部分内容，以培养学生综合运用微型计算机知识和技术解决工程和日常生产生活中的检测与控制问题为目标，通过理论讲授与实验教学相结合，使学生理解微型计算机的基本组成、功能结构和工作原理，掌握单片机的指令系统、编程语言、接口技术和实际应用技能，及时了解国内外有关微型计算机的发展水平及发展趋势，培养学生逻辑思维能力和解决工程实际问题的能力，并为后续涉及检测、控制和自动化技术问题的课程学习打下良好基础。

2 创新教学模式的设计

2.1 教学理念

从教学理念的操作层面出发，针对《微机原理及应用》传统教学过程中存在的问题：统一的教学进度安排忽略了学生学习能力差异；教材中人为划分章节割裂了事物联系，不利于知识应用。同时面对慕课、微课、在线课程等众多互联网教育模式，不应不加批判和未经协调就接受过多革新，从而造成教学行为碎片化、教学理念不连贯、管理工作负担过重，而应开创全新互联网教学理念。

2.1.1 基于互联网的“精熟教学法”，可以摆脱固定进度限制，自主学习

打破一般互联网教学视频在内容的编排、时间的进度以及教师讲课的方式上仍承袭传统课堂的教学模式，梳理《微机原理及应用》课程的知识点，制作每个视频只有短短几分钟，只讲一个知识点，并且要借助生活实例，讲解得生动有趣，非常好懂，只要点开一段教学视频，都像开启了一段属于自己的探索旅程。

2.1.2 知识地图教学法，凸显知识之间的联系，牢固掌握，灵活运用

教学不仅要呈现不同知识点，还要按照课程中各知识点之间循序渐进的关系重新梳理和组合，并编写适用的教材。教学过程应更加看重人的尊严和学习主动性的激励，对于学习努力、效果佳的学生，帮助学生参加“蓝桥杯”全国软件和信息技术人才大赛和“全国大学生电子设计大赛”等比赛，通过学生获奖激励学生，以点带面促进学生学习的积极性和兴趣。

2.2 课程目标

课程目标制定如图1所示，首要任务是搞清楚两个问题：第一什么才是有效教学？第二如何制定目标？以学生真正学懂为目标的教学，才是有效教学；科学地制定课程目标就决定了学生能学到什么，微机原理及应用课程目标应满足四个条件：第一有场景、第二有距离、第三有抓手、第四有阶梯。

图1 课程目标制定

所谓“有场景”是指目标达成以后，要有地方验证，学会一样东西，至少能在一个地方用，有场景的目标才是好目标，没有场景的目标将只是良好的愿望；所谓“有距离”是指课程的总体目标和每个环节的小目标要与学生现状有一点距离，目标和现状太近，就难见成效，太远又会丧失学生奋斗的动力，应该是学生跳一跳能够得着的距离；所谓“有抓手”就是要有实施的抓手，具体可入手的地方，执行对象是什么，例如微机原理及应用课程的抓手，可以是“微视频+虚拟仿真系统”的执行时间、数量和完成度；所谓“有阶梯”是指课程各目标的实现要有递进，第一层阶梯是什么，第二层阶梯什么样，要有不同但有递进。

2.3 教学设计

针对微机原理及应用课程特点制定“任务式”学习体系，教学设计如图2所示，包括理论教学设计和实践教学设计。理论教学由“线上”碎片化移动学习和“线下”课堂重难点教学组成，线上教学要充分利用学生碎片化的时间，根据学校的学科发展和学生培养定位，有针对性地制作适合本校学生的知识短视频，从而真正实现碎片化移动学习；线下教学是针对学生在线上学习过程中的共性问题和知识的重难点进行讲解。实践教学以虚拟实训、实验室实训和项目实训为抓手，真正实现案例模拟-任务驱动-实践创新全链条训练；虚拟实训是通过教师开发的基于KEIL+Protus软件搭建虚拟仿真平台实现，主要锻炼学生C语言和汇编语言程序编程能力；实验室实训是在单片机实验室的实训台上进行，锻炼学生软件编程能力和硬件电路设计能力，以及软、硬件结合设计具体测控系统的能力；项目实训是将电子技术、电子线路设计和微机原理及应用等课程有机结合起来，从而实现项目创新能力的培养。

图2 教学设计

2.4 教学组织与实施

教学的组织与实施如图3所示，它是教学设计实现的保障，教学组织与实施突出学生中心地位，理论与实践相结合、线上线下相结合。依托建好的在线课程知识点视频、修订的教材、搭建的虚拟仿真系统和实验平台等资源，建立“课前预习讨论-课堂问题导入-课堂重难点讲解-课堂知识加深-课堂知识延伸-课堂实际案例分析-课堂总结提升-虚拟仿真实训-实验室实训-项目实训”的过程体系。合理设计教学活动环节，积极开展混合式教学，提高教学效率。

图3 教学组织与实施

2.5 课程管理与评价

管理与评价是课程教学模式有效实施的保障，微机原理与应用采用全过程多维度的综合评价体系。评价体系如图4所示，包括三部分：课堂评价体系、期末评价体系和项目评价体系。课堂评价体系由课前学习评价、课中学习评价和课后学习评价三个子体系构成，其中课前学习评价体系以超星平台短视频为抓手，通过学生对课程视频的执行时间、执行数量和完成质量进行量化评价；课中学习评价体系以课堂表现为抓手，一方面通过理论课堂中学生的出勤率、随堂测试成绩以及翻转课堂中学生的表现进行量化评价，另一方面通过实验课堂中学生实验过程、实验结果和答辩成绩进行量化评价；课后学习评价体系以开发的虚拟仿真平台为抓手，通过学生在平台上的执行时间、执行数量和完成质量的情况进行量化评价。期末评价体系包括作业和实验报告的完成质量以及期末试卷成绩进行量化评价。项目评价体系以课程实训为抓手，通过硬件电路设计、焊接，软件程序的编写和实训报告及答辩成绩进行量化评价。

课程管理与评价要科学且可测量，才能保证学生成绩的客观公正，才能促进学生学习的积极性和管理的有效性，实现教学理念和课程目标的达成。

图4 课程管理与评价

3 结束语

教育是国家的立国之本，而教学模式是现代教育实施的根基。面对“互联网+”教学模式对传统教学模式的冲击，应批判地继承、革新，应根据各个学校的层次和定位构建创新适合的线上+线下教学模式。以学生为中心，创新实践需求，以工程教育专业认证标准为指导，构建以在线网络课程为核心的新教育时代大学课堂教学范式，实现互联网+和大数据技术与教育教学深度融合，促进我国教育事业的发展。