萬里冰 霍凱

[摘 要]文章針對微機原理與接口技術(shù)課程的特點，對其翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式進行了設(shè)計和實踐探索。圍繞課程教學(xué)內(nèi)容凝練知識點，做好翻轉(zhuǎn)課堂的頂層規(guī)劃，整合包括微課視頻、文檔、課件、習(xí)題等翻轉(zhuǎn)課堂所需的課程資源，通過課程平臺實現(xiàn)學(xué)生和教師的在線互動，形成教學(xué)效果評估的快速反饋與反應(yīng)機制，從而迅捷、準確地把握學(xué)生學(xué)習(xí)效果。為保證翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)質(zhì)量，總結(jié)了翻轉(zhuǎn)課堂實施過程中應(yīng)著重注意的問題。

[關(guān)鍵詞]微機原理與接口技術(shù);翻轉(zhuǎn)課堂;教學(xué)設(shè)計;課程改革

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2019）08-0045-03

一、翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的產(chǎn)生與發(fā)展

傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，教師通過課堂講授實現(xiàn)知識的傳授，通過布置課下作業(yè)、操作或?qū)嵺`讓學(xué)生完成對知識的掌握。翻轉(zhuǎn)課堂則把傳統(tǒng)教學(xué)模式的教學(xué)順序翻轉(zhuǎn)過來，即教師先把學(xué)生需要學(xué)習(xí)的內(nèi)容錄制成視頻并發(fā)給學(xué)生，學(xué)生在上課前通過觀看教學(xué)視頻來學(xué)習(xí)課程知識，知識內(nèi)化則在課堂上經(jīng)老師的幫助與同學(xué)的協(xié)助而完成。大量實踐表明，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式能夠充分發(fā)揮學(xué)習(xí)者的主觀能動性，使學(xué)習(xí)變得更主動、更積極、更有效，進而提高學(xué)習(xí)者的自學(xué)能力、思考能力、人際交往能力、組織能力和團隊協(xié)作能力。

翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)始于高校的教學(xué)研究實踐。1991年，哈佛大學(xué)的物理教授埃里克·馬祖爾創(chuàng)立了同伴教學(xué)法，被認為是最早開始了翻轉(zhuǎn)課堂的實驗。2000年，美國邁阿密大學(xué)的經(jīng)濟學(xué)教授莫林·拉赫在講授“經(jīng)濟學(xué)入門”課程時開始實施翻轉(zhuǎn)課堂的探索和實踐，學(xué)生迅速適應(yīng)和接受了“翻轉(zhuǎn)”學(xué)習(xí)的過程，并普遍反映這一教學(xué)模式有助于他們加深對知識的理解。同年，韋斯利·貝克在第11屆大學(xué)教學(xué)國際會議上提出了實施翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的基本模式：教師通過網(wǎng)絡(luò)工具和課程管理工具呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容并以家庭作業(yè)的形式分發(fā)給學(xué)生，課堂上的時間則被用來安排師生討論和學(xué)生分組討論[1-2]。

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式在美國逐漸拓展到更大范圍。2011年，美國林地公園高中的喬納森·博爾曼和亞倫·薩姆斯總結(jié)了多年的翻轉(zhuǎn)教學(xué)經(jīng)驗，出版了翻轉(zhuǎn)課堂研究專著《翻轉(zhuǎn)課堂：每天抵達每一個班的每一名學(xué)生》，介紹了在實踐教學(xué)過程中摸索出的翻轉(zhuǎn)課堂實施策略，后來翻轉(zhuǎn)課堂的影響逐漸擴展至全美。同年，翻轉(zhuǎn)課堂被加拿大的《環(huán)球郵報》評為“影響課堂教學(xué)的重大技術(shù)變革”，引發(fā)了眾多教育者對翻轉(zhuǎn)課堂教育模式的關(guān)注。其后，可汗學(xué)院為翻轉(zhuǎn)課堂提供免費教學(xué)視頻，慕課（MOOC）也提高了翻轉(zhuǎn)課堂學(xué)習(xí)者的參與性， 翻轉(zhuǎn)課堂的影響逐漸擴展到全球[3]。

二、我國翻轉(zhuǎn)課堂的發(fā)展

我國翻轉(zhuǎn)課堂的發(fā)展是和慕課的發(fā)展緊密結(jié)合的，翻轉(zhuǎn)課堂與慕課互相融合與促進。2012年，由上海市教委主導(dǎo)、上海的30余所大學(xué)共同組建的“上海高校課程中心”平臺建成，實現(xiàn)了29門課程的共享。上海高校共享課程的學(xué)習(xí)采用“翻轉(zhuǎn)課堂”與“混合模式”相融合的方法，教學(xué)團隊包括平臺主講教師、教學(xué)點教師和助教，主講教師對課程總負責(zé)，教學(xué)點教師負責(zé)掌握各教學(xué)點討論課情況，助教負責(zé)集中回答學(xué)生提問，開展小組討論活動。這種團隊配合、分工明確的組織方式，有效保障了學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量，促進了翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的推廣。此后，清華大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、浙江大學(xué)、西安交通大學(xué)、天津大學(xué)等高校陸續(xù)開展了翻轉(zhuǎn)課堂、SPOC（小規(guī)模限制性在線課程）的探索與實踐[4]。

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，以及慕課和微課等在線課程資源的日益豐富，國內(nèi)越來越多的高校紛紛加入到翻轉(zhuǎn)課堂的研究與實踐中，相關(guān)工作主要從翻轉(zhuǎn)課堂的模式、電子支持軟硬件系統(tǒng)、效果評價等方面開展。慕課除了提供翻轉(zhuǎn)課堂所需的支撐材料如視頻、文字和問題等外，還搭建了一個網(wǎng)絡(luò)互動社區(qū)，由此翻轉(zhuǎn)課堂與慕課能夠互為補充、互相促進。微課則突出了課程的知識點，內(nèi)容更加精簡，適用于基于移動設(shè)備的隨時隨地學(xué)習(xí)。實踐證明，新興的課程模式、教學(xué)手段能夠與翻轉(zhuǎn)課堂很好地融合，豐富翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)方式，提高翻轉(zhuǎn)課堂的學(xué)習(xí)效果，為采用翻轉(zhuǎn)課堂模式的教學(xué)提供新的思路和途徑[5]。

三、翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的設(shè)計

“微機原理與接口技術(shù)”是我校機械與電子控制學(xué)院測控技術(shù)與儀器專業(yè)和機械工程專業(yè)的必修課，授課對象是二年級本科生。該課程的教學(xué)目標是使學(xué)生在理解微型計算機基本組成和工作原理的基礎(chǔ)上，掌握單片微型計算機硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理、接口設(shè)計與系統(tǒng)擴展方法，掌握運用匯編語言進行單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)的基本方法與技能。課程強調(diào)理論與實踐相結(jié)合以及對學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。課程組在教學(xué)過程中，雖然也綜合運用了問題教學(xué)、案例教學(xué)、研究性教學(xué)等方式，但授課模式仍是以教師為中心的傳統(tǒng)集中講授為主，作為認知主體的學(xué)生在教學(xué)過程中基本上還是處于受灌輸?shù)谋粍拥匚?，其學(xué)習(xí)的主動性、積極性難以發(fā)揮，因此部分學(xué)生存在上課不專心聽講、學(xué)習(xí)動機不明確、學(xué)習(xí)興趣缺乏、學(xué)習(xí)態(tài)度不認真、大部分課余時間不用在學(xué)習(xí)上等問題。教師講授為主的教學(xué)方法也難以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維與創(chuàng)新能力。因此，課程組將翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式引入本課程，以有效地調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，啟發(fā)其創(chuàng)造性思維，拓展其綜合能力，增加其學(xué)習(xí)樂趣，促進其學(xué)習(xí)與研究的有機結(jié)合。

（一）課程規(guī)劃與知識點梳理

做好頂層規(guī)劃對保證翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)效果具有重要意義。課程組以課程教學(xué)大綱為統(tǒng)領(lǐng)，在分析翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式特點的基礎(chǔ)上，對課程知識點進行了梳理和編排，圍繞重要的教學(xué)內(nèi)容凝練和總結(jié)出知識點，并制訂符合翻轉(zhuǎn)課堂特點和規(guī)律的課程教學(xué)規(guī)劃。

課程組結(jié)合自身所編制的教材，仔細分析多種版本的“微機原理與接口技術(shù)”“單片機原理及其接口技術(shù)”等國內(nèi)外相關(guān)教材后，確定了適合翻轉(zhuǎn)課堂特點的由基礎(chǔ)知識、接口擴展、系統(tǒng)設(shè)計三大部分組成的課程內(nèi)容總體框架，進而對總體框架進行細分，形成框架下的知識點。在基礎(chǔ)知識部分，首先講授機器碼概念和數(shù)制轉(zhuǎn)換，以引起學(xué)生對計算機基礎(chǔ)知識的回憶。其次圍繞CPU、專用寄存器、RAM/ROM、定時控制邏輯、I/O講述單片機硬件組成，引導(dǎo)學(xué)生進入單片微型計算機的微觀世界。這部分內(nèi)容較為抽象，學(xué)生掌握起來有一定難度。隨后介紹單片機指令系統(tǒng)和匯編語言設(shè)計，這部分的主要難點在于將學(xué)生從C語言高級語言環(huán)境中引到低級語言環(huán)境中。最后講授單片機內(nèi)部I/O接口單元，包括4個并行端口、1個串行口、2個16位定時器/計數(shù)器和5個中斷源，其中比較難以掌握的是單片機的中斷工作方式以及定時器/計數(shù)器的應(yīng)用。在完成單片機基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)后，要求學(xué)生基本掌握單片機最小系統(tǒng)的構(gòu)成與工作原理。接口擴展部分包括外部存儲器及其擴展、并行I/O擴展、8位LED數(shù)碼管的連接、行列式鍵盤擴展、DA轉(zhuǎn)換連接、AD轉(zhuǎn)換連接等課程知識點，是對能完成較簡單任務(wù)的單片機最小應(yīng)用系統(tǒng)的擴展連接。系統(tǒng)設(shè)計部分進一步結(jié)合當(dāng)前微機技術(shù)的發(fā)展趨勢和典型應(yīng)用，重點講授單片機C語言程序設(shè)計，以及在Keil C51環(huán)境下的程序開發(fā)過程，并結(jié)合具體案例介紹在Proteus環(huán)境下單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與仿真方法。在課程的三部分主要內(nèi)容中，構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識是接口擴展的支撐，而系統(tǒng)設(shè)計則是在基礎(chǔ)知識和接口擴展的基礎(chǔ)上，通過單片機應(yīng)用系統(tǒng)解決復(fù)雜的工程問題。

（二）課程資源的整合

課程資源作為教師教學(xué)和學(xué)生課下學(xué)習(xí)的重要資源，其內(nèi)容和質(zhì)量對翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)效果影響極大。翻轉(zhuǎn)課堂課程資源主要包括微課視頻、動畫、文檔、課件、習(xí)題等，也應(yīng)包括課前學(xué)生學(xué)習(xí)時可下載或者瀏覽的相關(guān)互聯(lián)網(wǎng)資源。文檔是配合視頻資料的文字說明，應(yīng)嚴謹、簡潔明了，在規(guī)劃設(shè)計視頻資料時同時設(shè)計生成相關(guān)文檔。每一個課程單元需配合一定數(shù)量的習(xí)題，圍繞知識點多角度難易結(jié)合，進一步加深學(xué)生對知識點的理解和掌握，可以將習(xí)題資源設(shè)計為習(xí)題庫，學(xué)生課上、課下均可練習(xí)。

在整合課程資源的基礎(chǔ)上，課程組按照重要知識點構(gòu)思了翻轉(zhuǎn)課堂討論題目。小組討論與師生互動是翻轉(zhuǎn)課堂課上的主要環(huán)節(jié)，要重視討論與互動問題的設(shè)計，以保證翻轉(zhuǎn)課堂課上教學(xué)質(zhì)量。研討題目應(yīng)具有一定綜合性，難易得當(dāng)，適合在師生之間、學(xué)生之間充分交流。課程組結(jié)合課堂工程案例、研究性專題以及答疑環(huán)節(jié)常見問題準備和設(shè)計了課堂討論題目，題目與課程知識點密切相關(guān)。將翻轉(zhuǎn)課堂討論與課程已經(jīng)進行了多年的學(xué)生專題研究相結(jié)合，不僅有助于加深教師對翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的理解，更便于教師在翻轉(zhuǎn)課堂上引導(dǎo)學(xué)生思考，縮短理論學(xué)習(xí)與實際工程應(yīng)用的差距。

（三）課程平臺的建設(shè)

翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)質(zhì)量與學(xué)生的課前學(xué)習(xí)、課上討論以及課后師生在線互動密切相關(guān)，因此要重視課程平臺建設(shè)。課程平臺不僅需集成翻轉(zhuǎn)課堂相關(guān)課程資源，還應(yīng)提供盡可能多的交流互動、展示工具和案例，學(xué)生在課程學(xué)習(xí)全過程中均可通過課程平臺進行自主學(xué)習(xí)，并完成討論、交流、練習(xí)等活動。任課教師在課堂教學(xué)中可借助課程平臺將在線練習(xí)、小組協(xié)作、交流討論、互動答疑等活動有機結(jié)合起來，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性。課程平臺增強了師生課上和課下的在線互動交流，信息反饋及時，針對性強，教師能更快捷、準確地把握學(xué)生學(xué)習(xí)情況和翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)效果，及時發(fā)現(xiàn)教學(xué)中的問題并加以調(diào)整。

四、翻轉(zhuǎn)課堂實施過程中應(yīng)解決的問題

在實施翻轉(zhuǎn)課堂過程中，學(xué)校、教師和學(xué)生作為翻轉(zhuǎn)課堂的參與者，其任務(wù)均與其在傳統(tǒng)教學(xué)過程中所承擔(dān)的任務(wù)存在差異。學(xué)校是翻轉(zhuǎn)課堂的開展場所，應(yīng)提供比傳統(tǒng)教學(xué)更多的軟硬件資源和技術(shù)支持。學(xué)生利用數(shù)字化設(shè)備進行自主學(xué)習(xí)是實施翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的首要環(huán)節(jié)，這就要求學(xué)生具有較強的學(xué)習(xí)積極性和主動性，教師則由學(xué)生學(xué)習(xí)的指揮者變成學(xué)生學(xué)習(xí)的組織者、指導(dǎo)者和幫助者。為保證翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)質(zhì)量，翻轉(zhuǎn)課堂實施過程中應(yīng)著重解決好以下問題。

從學(xué)校層面講，需重視教學(xué)的信息化建設(shè)和教學(xué)硬件設(shè)備的更新，應(yīng)采取一定措施鼓勵和積極推進教師進行翻轉(zhuǎn)課堂模式的教學(xué)實踐。學(xué)校應(yīng)加大經(jīng)費投入，完善智慧教室的建設(shè)，積極進行慕課、微課的建設(shè)，為翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的開展奠定堅實的基礎(chǔ)。另外，學(xué)校也應(yīng)根據(jù)不同的課程特點和學(xué)生實際情況，循序漸進地推進翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的開展，不可操之過急?？梢韵仍诓糠终n程的部分教學(xué)單元中進行嘗試，邊嘗試邊調(diào)整，在教學(xué)實踐中使翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式逐漸成熟。

從教師層面講，需對自己進行重新定位，重新思考、認可自己在翻轉(zhuǎn)課堂中的角色。教師的教育觀念應(yīng)從“以教定學(xué)”轉(zhuǎn)變到“以學(xué)定教”上來，在思想上解除對“課前傳授，課上內(nèi)化”的教學(xué)方式的疑慮。翻轉(zhuǎn)課堂以信息技術(shù)為依托，教師不僅要掌握計算機的基本技能，還要學(xué)會錄制與剪輯教學(xué)視頻、在線交流與追蹤反饋等操作，這是對教師信息技術(shù)素養(yǎng)的考驗。教學(xué)重心的“翻轉(zhuǎn)”，會使教師覺得學(xué)生“更難掌控”，課堂組織“更有難度”，這無疑對教師的教學(xué)能力和課堂管理能力提出了更大挑戰(zhàn)。

從學(xué)生層面講，需改變對上課就是“老師詳細講解，學(xué)生認真聽講”的認知，逐步養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣。受中國傳統(tǒng)教學(xué)模式的影響，學(xué)生對教師的依賴性非常強。翻轉(zhuǎn)課堂對學(xué)生的自學(xué)能力、學(xué)習(xí)自覺性、學(xué)習(xí)習(xí)慣等非智力因素提出了更高要求。想要有高效的“翻轉(zhuǎn)”，學(xué)生就必須具備良好的自我控制能力、自學(xué)能力、發(fā)現(xiàn)并準確表達問題的能力以及積極討論和合作研究的能力，這些與當(dāng)前學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和對學(xué)習(xí)的認知有一定差距。對于翻轉(zhuǎn)課堂這種對學(xué)生的自制能力要求很高的教學(xué)模式，許多學(xué)生還不能適應(yīng)。加之我國工科類專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)任務(wù)本來就很繁重，課前如果還要求他們完成觀看教學(xué)視頻、預(yù)習(xí)、準備問題等會占用學(xué)生更多的課外時間，加重其學(xué)習(xí)負擔(dān)，從而影響其學(xué)習(xí)態(tài)度與學(xué)習(xí)效果。五、結(jié)語

教師講授為主的傳統(tǒng)教學(xué)方法難以發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和創(chuàng)新型人才的成長。將翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式引入微機原理與接口技術(shù)課程，以課程知識點為基礎(chǔ)，在微課視頻、文檔、課件、習(xí)題等課程資源的支持下，通過課前學(xué)生自主學(xué)習(xí)、課上師生討論研討、課后借助課程平臺實現(xiàn)學(xué)生和教師的在線互動交流。實踐證明，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，促進了學(xué)習(xí)與研究的有機結(jié)合。課程平臺對教學(xué)效果評估的快速反饋與反應(yīng)機制，有利于教師及時方便地掌握學(xué)生學(xué)習(xí)情況與教學(xué)問題，并采取改進措施。采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式雖然對教師和學(xué)生的能力提出了新要求，但其所具有的優(yōu)點仍值得對其進行教學(xué)探索。

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