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《C51單片機(jī)編程與仿真項(xiàng)目課程》線上教學(xué)改革與實(shí)踐

2020-03-21 14:19:31夏曉玲
鄂州大學(xué)學(xué)報(bào) 2020年3期
關(guān)鍵詞:編程教學(xué)資源單片機(jī)

夏曉玲

(鄂州職業(yè)大學(xué) 電子電氣工程學(xué)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(xué),停課不停教”文件精神的指導(dǎo)下,全國(guó)開啟了“云端教育”模式。

周期性的教學(xué)診斷工作要求專業(yè)課程教學(xué)診斷從混合式教學(xué)、課堂活力、創(chuàng)意創(chuàng)新意識(shí)、課程思政滲透、勞動(dòng)意識(shí)、課程成績(jī)、學(xué)生與教師距離,學(xué)生技能比賽成績(jī)等方面進(jìn)行分析和總結(jié)。特殊時(shí)期的純線上課程教學(xué)從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)模式、教學(xué)評(píng)價(jià)、資源建設(shè)、教學(xué)方式、教學(xué)手段、教學(xué)組織等方面存在的問(wèn)題給課程診斷與改進(jìn)提供了新的診改要點(diǎn)?!癈51單片機(jī)編程與仿真項(xiàng)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(jì)仿真于一體,是一門典型的理論和實(shí)踐相結(jié)合的課程,本課程線上教學(xué)的改革與實(shí)踐研究對(duì)應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)課程診斷與改進(jìn)有著重要的意義。

一、線上教學(xué)存在的弊端

(一)師生不能真實(shí)面對(duì)面

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

(二)學(xué)生不能全面動(dòng)手實(shí)踐

課程教學(xué)目標(biāo)是否實(shí)現(xiàn)是評(píng)價(jià)一門課程教學(xué)質(zhì)量的唯一標(biāo)準(zhǔn)。[2]“C51單片機(jī)編程與仿真項(xiàng)目課程”教學(xué)目標(biāo)包括知識(shí)目標(biāo)、能力目標(biāo)和素質(zhì)目標(biāo),其中能力目標(biāo)是學(xué)生通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)能夠搭建單片機(jī)小型系統(tǒng),能夠運(yùn)用C51語(yǔ)言編寫單片機(jī)小型系統(tǒng)控制程序,能使用電路軟件設(shè)計(jì)并繪制出產(chǎn)品及系統(tǒng)的原理圖,能夠完成簡(jiǎn)單的單片機(jī)控制產(chǎn)品的軟硬件設(shè)計(jì)、開發(fā)及調(diào)試。這些能力目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)必須通過(guò)訓(xùn)練完成。本課程本應(yīng)采用線上線下混合教學(xué)模式完成課程教學(xué)目標(biāo),純線上教學(xué)不利于學(xué)生技能的訓(xùn)練,部分學(xué)生由于沒有電腦不能動(dòng)手實(shí)踐。

(三)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源與課程貼合不夠

對(duì)于高職課程教學(xué)來(lái)說(shuō),所有公共的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源只能起到輔助教學(xué)的作用。中國(guó)慕課、職教云和我要自學(xué)網(wǎng)等課程平臺(tái)上單片機(jī)課程教學(xué)資源(課件、視頻、音頻和圖片)很多,但這些教學(xué)資源中部分不適合高職學(xué)生的學(xué)習(xí),部分高職教學(xué)資源也與我校應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)的“C51單片機(jī)編程與仿真項(xiàng)目課程”融合度不夠高,現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源不能滿足本課程的教學(xué)需要。

(四)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)擁堵

線上教學(xué)依賴于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)?!耙咔椤逼诰W(wǎng)絡(luò)平臺(tái)用戶激增,造成網(wǎng)絡(luò)信道極其擁堵,使得超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)、職教云平臺(tái)和騰訊平臺(tái)等多種教學(xué)平臺(tái)直播卡頓,教學(xué)資源上傳速度慢,短時(shí)間內(nèi)給教師組織和實(shí)施教學(xué)帶來(lái)了困擾。

二、課程改革方法

(一)創(chuàng)新建構(gòu)教學(xué)活動(dòng)

瑞士心理學(xué)家皮亞杰提出了認(rèn)知是一個(gè)外界信息與個(gè)體已有圖式同化和適應(yīng)的過(guò)程。在此基礎(chǔ)上,美國(guó)認(rèn)知心理學(xué)家雅娜·溫斯坦和梅根·史密斯指出,教學(xué)意味著教師不僅需要將知識(shí)教給學(xué)習(xí)者,同時(shí)還需要教授其學(xué)習(xí)策略。[1]目前,基于教育行政部門的強(qiáng)力推進(jìn),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(xué)生的角度去重視“三學(xué)”改革,即學(xué)生、學(xué)法和學(xué)材。本課程針對(duì)線上教學(xué)存在的問(wèn)題,兼顧學(xué)生“疫情”期間的心理因素,在專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和課程標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)下修正教學(xué)策略,重新選擇教學(xué)項(xiàng)目并細(xì)化教學(xué)任務(wù),修訂教學(xué)實(shí)施計(jì)劃,改革教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)組織、教學(xué)實(shí)施和教學(xué)評(píng)價(jià)等一系列教學(xué)活動(dòng),以“三學(xué)”為出發(fā)點(diǎn),引導(dǎo)學(xué)生掌握線上學(xué)習(xí)策略,從而打造線上高效課堂。

1.重構(gòu)教學(xué)項(xiàng)目,細(xì)分教學(xué)任務(wù)

將本課程原有的線上線下混合教學(xué)項(xiàng)目修改為適合線上教學(xué)的項(xiàng)目,為了提高學(xué)生的硬件電路設(shè)計(jì)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(xiàng)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(yǔ)言編程和單片機(jī)I/O口應(yīng)用的教學(xué)內(nèi)容,利用“數(shù)字鐘”、“數(shù)字萬(wàn)用表”和“雙機(jī)通信”等任務(wù)的硬軟件設(shè)計(jì)和仿真讓學(xué)生學(xué)會(huì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中顯示、中斷、定時(shí)計(jì)數(shù)以及串行通信等模塊電路設(shè)計(jì)和軟件編程。

教育心理學(xué)研究的學(xué)生對(duì)知識(shí)的接受能力與學(xué)習(xí)知識(shí)所用的連續(xù)時(shí)間之間的函數(shù)關(guān)系表明學(xué)生的注意力持續(xù)集中時(shí)間不能太長(zhǎng)。據(jù)此科學(xué)地將教學(xué)任務(wù)細(xì)分成微任務(wù)以便適應(yīng)線上教學(xué),比如,將“數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)”這個(gè)教學(xué)任務(wù)拆分成“簡(jiǎn)易電子秒表的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)”、“帶按鍵的電子秒表的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)”和“全功能數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)”等任務(wù),又將“簡(jiǎn)易電子秒表的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)”任務(wù)進(jìn)一步細(xì)分成“一位計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)”、“多位計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)”和“一位電子秒表的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)”等遞進(jìn)式小任務(wù)。讓學(xué)生在小步學(xué)習(xí)中獲得成就感,從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,吸引學(xué)生注意力,緩解“疫情”帶來(lái)的壓力。

2.創(chuàng)新教學(xué)設(shè)計(jì),把握教學(xué)環(huán)節(jié)

提前了解“疫情”期學(xué)生的心理,站在他們的角度,根據(jù)他們的要求,精心設(shè)計(jì)好教學(xué)過(guò)程中課前、課中、課后三個(gè)環(huán)節(jié)。

課前在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上發(fā)布下次課的教學(xué)資源、教學(xué)任務(wù)和教學(xué)重難點(diǎn),利用小游戲式的測(cè)試幫助學(xué)生了解重點(diǎn)知識(shí),在后臺(tái)查詢觀看進(jìn)度,教師提前了解學(xué)生課前預(yù)習(xí)情況并適當(dāng)引導(dǎo)。課中將發(fā)布的教學(xué)任務(wù)細(xì)分成微任務(wù),利用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、小視頻、小討論、小測(cè)試、小評(píng)價(jià)等,一段一段向前推。同時(shí),在課程中巧妙對(duì)學(xué)生進(jìn)行防疫心理疏導(dǎo),進(jìn)行正確引導(dǎo)和正能量教育。課后布置拓展學(xué)習(xí)任務(wù),在教學(xué)平臺(tái)上實(shí)時(shí)交流和答疑。每上完一次課讓學(xué)生在網(wǎng)課平臺(tái)上反饋學(xué)習(xí)情況并給出課程評(píng)價(jià),及時(shí)獲取學(xué)生的滿意程度和要求,結(jié)合教學(xué)目標(biāo),修訂下一次課的教學(xué)實(shí)施方案。通過(guò)螺旋式上升的方法,不斷完善和改進(jìn)教學(xué)實(shí)施方案,把握課堂中各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)從而完成課程的教學(xué)目標(biāo),將網(wǎng)絡(luò)課堂打造成高效課堂。

3.實(shí)施線上教學(xué),駕馭網(wǎng)絡(luò)課堂

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中做不到與每名學(xué)生面對(duì)面,但可以利用直播平臺(tái)做到點(diǎn)對(duì)點(diǎn)教學(xué)。第一個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)是用小任務(wù)承載知識(shí)點(diǎn)和技能點(diǎn),利用示范法、講解法和問(wèn)題導(dǎo)向等教學(xué)方法,完成一個(gè)個(gè)小知識(shí)點(diǎn)和技能點(diǎn)的教學(xué),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(shí),利用Proteus和Keil軟件,邊畫電路邊講解電路設(shè)計(jì)要點(diǎn),整個(gè)過(guò)程中夾著提問(wèn)和討論,從開關(guān)控制電路的硬件設(shè)計(jì)和編程到汽車轉(zhuǎn)向燈的硬件構(gòu)成和軟件設(shè)計(jì),一點(diǎn)點(diǎn)地向前推進(jìn),利用小步快進(jìn)法讓學(xué)生學(xué)會(huì)如何進(jìn)行硬件和軟件設(shè)計(jì)的同時(shí)掌握了為什么要這么設(shè)計(jì)和調(diào)試,完成教學(xué)的知識(shí)、能力和素質(zhì)教學(xué)目標(biāo)。另一個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)是學(xué)生在拓展訓(xùn)練任務(wù)時(shí),利用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)教學(xué),教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行單獨(dú)指導(dǎo)和答疑,通過(guò)QQ遠(yuǎn)程控制進(jìn)入學(xué)生電腦單獨(dú)指導(dǎo)他們完成拓展訓(xùn)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(xué)生觀看視頻和課件,老師后臺(tái)查詢進(jìn)度,將每次進(jìn)度納入考核中。課中每學(xué)完一個(gè)小知識(shí)點(diǎn)和技能點(diǎn)后,設(shè)置一個(gè)小討論和一個(gè)小測(cè)試,根據(jù)學(xué)生參與和回答問(wèn)題的積極度以及在課堂中體現(xiàn)的個(gè)人素質(zhì)進(jìn)行考核評(píng)價(jià)。課后根據(jù)學(xué)生完成拓展任務(wù)的程度進(jìn)行考核。形成性考核成績(jī)和終結(jié)性考核成績(jī)構(gòu)成學(xué)生本門課程的最后成績(jī)。[3]

(二)創(chuàng)設(shè)虛擬實(shí)踐環(huán)境

本課程是一門理實(shí)一體化課程,實(shí)踐教學(xué)在本門課程中占有40%的比重。要通過(guò)線上教學(xué)完成實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)就要利用虛擬仿真,“C51單片機(jī)編程與仿真項(xiàng)目課程”用Proteus和Keil兩個(gè)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(shí)踐教學(xué)任務(wù)。

將學(xué)生分成有電腦組和無(wú)電腦組進(jìn)行分層教學(xué),在學(xué)練任務(wù)和拓展任務(wù)的訓(xùn)練中要求有電腦組的同學(xué)在Proteus和Keil兩個(gè)軟件中完成硬件和軟件設(shè)計(jì)并能進(jìn)行在線聯(lián)合調(diào)試,如有疑問(wèn)立即在課程學(xué)習(xí)QQ群提出,老師實(shí)時(shí)給出回復(fù)和指導(dǎo)。無(wú)電腦組的同學(xué)用筆紙畫出電路圖和編寫程序并拍照發(fā)到QQ群,點(diǎn)對(duì)點(diǎn)安排成績(jī)好且有電腦的同學(xué)將他們的設(shè)計(jì)用軟件實(shí)現(xiàn),并在QQ群里展示每一步調(diào)試過(guò)程,在老師的監(jiān)控下他們經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)試完成教學(xué)任務(wù),同時(shí)安排有電腦組和無(wú)電腦組的同學(xué)課后搭對(duì)學(xué)習(xí),相互幫助和討論,最終學(xué)生們都掌握了對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn),學(xué)會(huì)了對(duì)應(yīng)的技能點(diǎn)。

(三)重組和建設(shè)教學(xué)資源

1.重組教學(xué)資源

篩選優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源,根據(jù)本課程的教學(xué)設(shè)計(jì)在優(yōu)秀的PPT資源基礎(chǔ)上重新制作便于本課程實(shí)施的PPT,利用喀秋莎軟件(Camtasia Studio)對(duì)優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)課程視頻進(jìn)行錄屏并剪輯,重組生成滿足本課程教學(xué)設(shè)計(jì)的教學(xué)視頻,提高了網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)教學(xué)資源與本課程的融合度。

2.建設(shè)教學(xué)資源庫(kù)

利用正在建設(shè)應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)的機(jī)會(huì),將本課程每一個(gè)任務(wù)分成整體設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)與仿真、軟件設(shè)計(jì)與調(diào)試、總結(jié)和拓展四部分,每部分錄制一個(gè)微課視頻并制作PPT,將難點(diǎn)內(nèi)容制作成動(dòng)畫視頻,以課程目錄為脈絡(luò)將這些視頻、動(dòng)畫和PPT等教學(xué)資源上傳到學(xué)習(xí)通平臺(tái)形成貼合本課程的教學(xué)資源庫(kù)。

(四)嘗試和篩選教學(xué)平臺(tái)

線上教學(xué)要提前嘗試和篩選學(xué)習(xí)平臺(tái)。開課初期對(duì)多個(gè)教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行嘗試和比較,最終選擇了“學(xué)習(xí)通”平臺(tái)承載教學(xué)資源和開展教學(xué)活動(dòng),利用晚上信道不擁堵時(shí)上傳課程教學(xué)資源材料供學(xué)生課前自主學(xué)習(xí)和課后復(fù)習(xí),選擇QQ作為直播教學(xué)工具,以便直播講解、答疑或操作演示等,選擇中國(guó)慕課(MOOC)、職教云和我要自學(xué)網(wǎng)等平臺(tái)作為學(xué)生拓展學(xué)習(xí)資源平臺(tái)。

三、結(jié)語(yǔ)

“疫情”期間線上教學(xué)發(fā)現(xiàn)了課程診改中新的診改點(diǎn)和問(wèn)題,本課程針對(duì)在教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)實(shí)施和教學(xué)資源等方向的問(wèn)題量身定制了新的課程改革方案,并融入課程思政,實(shí)時(shí)修正教學(xué)策略,使得線上教學(xué)的弊端得到改善,更好地完成了課程教學(xué)目標(biāo),達(dá)到課程教學(xué)改革的目的。

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