翻转课堂在单片机课程教学中的应用
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作者:王晓晔 温显斌 王春东 杨守瑞
摘 要： 本文探索了翻转课堂教学模式在单片机课程教学中的改革，针对单片机教学过程中的现状和存在的问题，提出了相应的改革措施和案例，学生对翻转课堂的教学模式反应良好。
关键词： 翻转课堂;单片机;教学改革
中图分类号： G642 文献标识码： A DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2020.10.080
本文著录格式：王晓晔，温显斌，王春东，等. 翻转课堂在单片机课程教学中的应[J]. 软件，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
单片机作为计算机相关专业中的一门核心课，具有较高的专业性和实践性，涉及计算机的硬件和软件两部分，要求学生具有较高的理论基础和实践动手能力，对于电路的设计和编程能力都有较高的要求，因此学习起来有一定的难度[1-3]。同时根据往年的教学实践经验，发现学生对单片机的学习兴趣不高，有一定的畏难情绪。因此，将翻转课堂的教学理念引入到单片机教学中，教师将教学课件，学习任务提前发放给学生，学生在课下自学相关教学内容，在课堂上向教师提问、进行小组讨论或者做学习汇报，这样可以大大提高学生的学习兴趣，发挥他们的主观能动性，促进学生进行专业探究和实践。
1 单片机课程教学的现状与存在问题分析
随着互联网技术和移动互联技术的迅速发展，人们获取信息的渠道更加多样，获取信息的成本更加低下，使得人们的视野正在不断扩大;同时信息技术日新月异的更新，使得单片机相关教师所需不断学习的知识世界也在不断的扩张，使得传统的教育方式已经很难适应这种快速的发展，简单的课堂教学已经不能提起学生的学习兴趣。在单片机的课堂教学中，由于其涉及数字电路、计算机组成、C语言、汇编语言等软硬件的理論基础知识，使得课程的理论性强、内容抽象、不易掌握，而且在课堂教学中，因为没有办法直接进行实物展示，不直观，对于缺乏想象力的学生来说，提不起学习的兴趣。同时对于理论不扎实的学生会增加难度，降低学生学习的积极性，而且传统的教学过程，通常的授课模式是教师在讲台上根据自己的课件讲解，没有办法兼顾到各个层次的学生的掌握情况，因此辅导也会比较少，影响了教和学的有效衔接。
单片机课程的实践教学往往是穿插在理论学习之中，主要的实验内容都是验证性实验，学生只需要按照电路图连线，复制粘贴相关代码，就可以完成实验内容，导致学生对所做的实验认识不深刻，在调试电路和程序方面的能力得不到很好的提高，不能发挥实践教学的真正目的。
2 翻转课堂教学
网络提供了丰富多样的学习资源，通过网络可以学习著名高校的线上课程，可以通过视频学习各种电路的搭建和软件的编程，传统教育与之相比显得过于死板。如何让学生的思维留在课堂上是教学改革的关键。这就要求教师精心设计课堂教学内容和组织形式，让学生在课堂上做必需要的事情，任务要明确，成果要便于评估。 因此，改革课堂的教学内容和形式成为当前亟待解决的问题之一。翻转课堂的教学模式为教师保持规律性授课的同时，将课堂的主动权交给学生，使学生成为了课程的主导，学生拥有更多学习自主权，可以自主选择学习的方式和知识来源，通过小组讨论和研究，来解决学习中遇到的各种问题[4-6]。
在翻转课堂中，教师不需要在课堂上讲授知识，大部分的学习内容和知识需要学生在课外自主完成[7-10]。由于单片机是一门比较成熟的课程，在慕课平台、学堂在线、哔哩哔哩等网络学习平台上有大量的视频学习资源，教师依据培养方案和任务目标将知识碎片化，提前将需要学习的视频或电子书经过筛选提供学生自主学习，教师可以根据自己班级的学生的理论基础，录制相应的短视频，供学生提前预习课程。在每次上课前发布学习任务和在课堂上讨论的主题。
我院还建设了网络学习平台，教师可以将录制的教学视频上传到平台中，以便于学生搜索和查找知识点。学生也可将学习过程中感兴趣的学习资源上传给教师，经教师审核没问题后，上传到网络平台，从而确保学习资源的丰富化和视角的多样化。同时在网络平台上，每门课程都有讨论区，学生可以利用讨论区，就所学习的知识发表自己的看法、观点或者展示自己的学习成果。同时，学生可以提出学习中遇到的各种问题，教师和学生们可以在讨论区一起探讨难点和疑点，引导学生们走向解决问题的正确思路。教师可以根据学生在平台上的提问、解答、讨论等学习活动，为学生的学习能力打分，有利于综合全面地评价学生的学习能力、实践能力和团队协作能力，为后续的课程评分提供依据。
3 翻转课堂的实践教学
传送带打包的实验是单片机实践教学中的一个综合性教学项目。实验的硬件包含复位电路、光敏三极管、中断系统、定时/计数器和数码管的显示电路，如图1所示。光敏三极管用于测试传送带上的有没有产品，定时/计数器用于统计传送带上通过的产品数量，中断系统用于启动打包操作，数码管用于显示当前已经打包的包装数量。通过对这个综合性实践教学进行翻转课堂的教学设计，图1中的每个模块都可以设计成一个子任务，每个子任务又包含若干个知识点，提前将这些子任务布置给学生，能够让学生在课前熟悉和掌握实验中所用到的各个知识点，学生在课前预习的同时，设计自己的任务并且实现相关功能，为后续的课堂教学做好铺垫。 传送带打包的设计系统教学内容主要用到并行口的输入输出、常用的输入输出设备、定时/计数器和中断系统等内容。在翻转课堂的设计过程中，对学生按照“提出问题——分析问题——解决问题”的思路进行引导，将学生按照各个模块进行分组，学生通过积极主动的学习，能够将各个知识点有序的串连起来，再利用小组讨论、协作的形式，进行系统设计。在项目開始之前，教师可以将知识点的简短视频、疑难点、易错点等发布在网络平台上。课堂上，教师主要起引导作用，参与各个小组的讨论、知识点的支撑和问题的解答等，让学生一步一步地进行完成系统的软硬件设计，最终解决实际问题。
4 基于翻转课堂的单片机教学模式考核
翻转课堂的教学模式对学生自主学习能力和实践能力都非常重视，因此现有的教学评价体系有可能会影响教学的效果。本文针对单片机课程的翻转课堂教学模式考核评价体系进行了改革。第一，学生课程总评的组成需要体现学生的自主学习能力，总评成绩包括两部分，平时成绩60%，结课考试成绩40%，改变了传统教学中，只重视结课考试，考前背两天，就能考试及格的情况。第二、平时成绩又被拆解成几部分，主要包括以下几点，针对课堂表现和课后作业的打分，网络学习平台讨论积极性的打分， 随机抽取学生撰写的论文或总结进行评价和提问的打分，让学生分组讨论、思考、设计、回答情况的打分。通过多种形式的考核方式改革，促成了单片机课程的翻转课堂发挥到最好的教学效果。
5 结论
今年疫情期间，所有的课程需要线上教学，使得翻转课堂的教学模式得到了更好的实施， 翻转课堂的教学效果比传统的教学模式有了一定的进步，学生学习有了一定的主动性，而且课堂上学生发言踊跃，学生的学习积极性有了很大提高，学生对翻转课堂的教学方式非常满意。但是，翻转课堂也给教师的教学工作带来了很多工作量，包括寻找好的学习资源和视频，录制自己的教学视频，网络平台的答疑交流等，占用了教师大量的时间。
参考文献
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