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-184-创新方法创新创业理论研究与实践 2023 年 3 月第 6 期信息时代背景下雨课堂在单片机原理及应用课程教学中的应用赵家伟，刘巧，李栓明，田敏（石河子大学 机械电气工程学院，新疆石河子 832000）摘要：随着信息化时代的到来和教育改革、课程创新的深入，网络技术被应用于高等院校工科教学的过程中，也成为单片机原理及应用授课过程中的重要组成部分。因此，在课程改革创新过程中，本课程组成员针对雨课堂教学平台在单片机教学中的应用进行了探索，实践结果表明，雨课堂智慧教学工具的融入，可以有效提高学生单片机理论知识的学习效率，提升单片机课程的教学质量。关键词：信息时代；单片机原理及应用；雨课堂；混合式教学；课程创新；教学改革中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:2096-5206（2023）03（b）-0184-04Application of Rain Classroom in the Teaching of Single Chip Microcomputer Principle and Application under the Background of Information AgeZHAO Jiawei,LIU Qiao,LI Shuanming,TIAN Min(School of Mechanical and Electrical Engineering,Shihezi University,Shihezi Xinjiang,832000,China)Abstract:With the arrival of the information age and the deepening of educational reform and curriculum innovation,network technology will be applied to the process of engineering teaching in colleges and universities,and will also become an important part of the teaching process of principle and application of single chip microcomputer.Therefore,in the process of curriculum reform and innovation,the members of this course group explored the application of rain classroom teaching platform in Single Chip Micyoco teaching.The practical results show that the integration of rain classroom intelligent teaching tools can effectively improve the learning efficiency of students Single Chip Micyoco theoretical knowledge and improve the teaching quality of Single Chip Micyoco courses.Key words:Information age;Principle and application of single chip microcomputer;Rain class;Mixed teaching;Curriculum innovation;Reform in education基金项目：石河子大学教学改革项目“基于虚拟环境的单片机原理课程教学改革探索与实践”（KG2018-34）。作者简介：赵家伟（1995-），男，安徽砀山人，硕士，讲师，研究方向：单片机原理及应用教学、智能检测与传感器技术、机电一体化等。及其自动化专业的专业课之一，也可为单片机开发的从业者提供参考案例及学习资料。因此，单片机原理及应用在教学及产业界的技术推广也是当前研究的热点。学习单片机并掌握其设计应用技术，已经成为电子类学生必须具备的一项技能，也是现代工科学生就业的一个基本条件2-4。单片机原理及应用的知识在电子类专业整个课程体系中处于承前启后的中心地位5。通过课程学习，学生能领会和掌握单片机应用系统设计的基本理论、基本知识与基本技术，掌握单片机应用系统各主要资源的设计、单片机 C 语言编程方法和调试方法，能够有效培养学生对于软硬件结合的认知，认识单片机在策略、控制等电子技术应用领域的应用，体现学生利用所随着互联网的发展，信息时代已经到来，大数据技术以及智能 AI 技术已逐步在人们的生活中普及。单片机作为微型计算机系统，已被广泛应用于工业控制领域、智能家居领域、智能仪表仪器领域等1。单片机原理及应用作为现代电子工程领域一门飞快发展的技术，属于宽口径的计算机技术应用类课程，是高等学校电子科学与技术专业、电子信息工程专业和电气工程-185-创新方法创新创业理论研究与实践 2023 年 3 月第 6 期掌握的知识解决实际工程问题的能力。由此，在单片机原理及应用课程学习中，学生不仅要学习单片机的硬件结构及各类指令，熟悉单片机的工作原理及运行机制，还要学习编程语言与硬件接口设计，提升在软件编程方面的能力和硬件调试操作方面的能力 6，7。因此，单片机原理及应用的教学目标不仅局限于对抽象理论知识的学习理解，还要求学生能够综合所学知识，通过硬件设计、软件编程和系统调试等来完成常见的工程目标。1当前教学中存在的问题1.1 理论讲解，讲授方式单一在单片机原理及应用的课程学习中，必不可少地要涉及与单片机原理相关的理论知识。而单片机原理课程的理论知识既不可以进行计算验证，也不可以直观地感受，因此对于初学者来说，其知识点相对难以理解，尤其是对于存储原理、定时器、串行接口等内容的学习，学生在学习过程中，无法直观地见识或感受到其运行原理及过程，对感性认知较慢的学生来说，学习过程较为困难。且在当前单片机原理及应用的课程教学中，理论的讲解占据了课堂的绝大多数时间，教师在课堂教学与原理讲解的过程中，虽然借助多媒体进行讲授，在一定程度上有助于抽象知识点的表达，但由于缺乏较为直观的认知，所起的作用并不明显。教学过程中的重点、难点依然是学生学习的较大障碍，随着重点、难点的积累，会对学生学习的信心与积极性产生影响。1.2 试卷测试，考核方式单一在单片机原理及应用课程考核中，对于学生学习的考核主要是以试卷测试的方式进行。以课程中单片机原理及应用的理论知识点为考查对象，以纸笔测试为考查方式，以分数的高低来考查学生知识掌握的情况。尽管在教学改革后，学生的最终成绩构成中增加了阶段测试与平时成绩，不再单纯地以期末考试分数来衡量学生学习的优良，但单片机原理及应用作为一门实用性较强的学科，其考核对象不应只是理论知识，还应包括学生的编程能力、设计能力以及实际动手能力等。因此以单一的纸笔测试的考核方式来对学生学习水平进行考核，无法得到真实有效的信息。很有可能出现学生为了得到高分数，将大部分时间与精力都花费在理论知识学习方面，导致学生理论知识很扎实，但实践能力及实际问题处理能力较差，出现高分低能的情况。1.3 先理论后实践，教学模式单一单片机的教学模式一般为，基础理论知识讲解-典型实例分析-实际动手实践。在此教学模式下，教师为课堂的主导者，部分教师在进行理论授课时以近乎灌输式的方式来对学生进行知识的传授，再加上减负带来的课时量缩减，大量的理论知识被压缩在有限的课时内，学生在单位时间内所需要消化的知识增多。学生被动学习完全部的理论知识后再进行动手实践，一是不能及时地将理论与实践相结合，对理论知识进行理解消化。二是在进行动手实践时多只是进行简单、重复的单片机实验操作，无法与理论知识有机结合，更无法与生活中的实际问题相结合，不利于其对问题进行思考。而单片机原理及应用作为一门实用性较强的学科，重点培养学生解决问题的能力和实际动手能力，先理论后实践的教学模式，固化了学生的实践内容，不利于学生学与用的有机结合，也不利于学生提升单片机系统的设计与开发能力。2雨课堂在单片机原理及应用教学中的应用2.1 雨课堂平台的优势随着时代的发展，各式各样的教学辅助平台软件层出不穷。尤其是在疫情防控背景下，部分学生无法在校园的课堂内进行线下学习，只能通过线上观看直播的方式来完成学业，大部分学校采取线上线下同时教学的混合教学模式，一部分课程甚至采用了全线上教学的方式授课，因此，学校及教职人员对在线教学辅助软件的需求与日俱增。雨课堂作为清华大学和学堂在线共同推出的新型智慧教学解决方案，是教育部在线教育研究中心的最新研究成果，其不仅可以进行线上授课，也能对传统授课教学中存在的一些问题进行优化，提升教学效果，雨课堂教学平台辅助软件现已被全国各大高校广泛应用。雨课堂具备几项优点。第一，雨课堂的使用简单方便，无须培训即可轻松上手。任课教师只需在电脑端安装雨课堂软件便可进行雨课堂的在线教学，学生参与雨课堂，只需微信扫码即可进入课堂教学8-10。第二，雨课堂具有丰富的课堂小功能，教师可以借助这些小功能与学生在课上进行更好的沟通与交流，并能借助这些小功能进行点名、签到以及了解学生的提问等，有助于课堂气氛的活跃11-13。第三，雨课堂具有的统计和反馈功能，能帮助教师及时查看学生预习、复-186-创新方法创新创业理论研究与实践 2023 年 3 月第 6 期习、提问及随堂测试等情况，有助于教师及时调整教学内容、教学进度及教学策略等14。除此之外，对于不善于交流的学生来说，还可通过雨课堂将所遇到的问题进行留言，教师在看到问题后进行有针对性的讲解与回答，更方便师生之间进行交流。2.2 雨课堂平台的应用（1）通过雨课堂平台进行预习。预习是课堂教学中的一个环节，学生通过预习可以为课堂储备一些必要的基础知识，尤其是单片机原理及应用中元器件原理与结构相关的知识较多，且涉及计算机软件编程的相关知识。未曾接触过相关知识的学生在课堂中会感觉十分陌生，且虽然学生具备一定的 C 语言编程基础，但在学习过程中仍需对相关知识进行预习。且在预习中也可以引入课外主题，教师将单片机应用的最前沿信息、课程相关的思政教育等制作成相应的课件，或在课件中插入与知识点相关的慕课视频和自己制作的视频，通过雨课堂预习的形式发布给学生，以此来激发学生对单片机理论及应用课堂学习的兴趣。除此之外，教师也可设置预习时间节点，布置预习任务，让学生反馈预习中的问题，由此，教师可以在课堂中针对学生的问题有针对性地讲解，提高学生课堂学习的效率，进一步提升教学质量。除此之外，教师还可以将预习任务的完成情况纳入考核过程中，对未完成预习任务的学生进行相应的惩罚与扣分，使考核结果构成进一步多元化。（2）使用雨课堂平台进行综合考核。在单片机原理及应用的课程评价体系中，需要平衡理论与实践之间的关系，鼓励学生积极参加实践，提升学生日常学习的积极性，因此单纯的期末考试成绩考核和纸笔测试已不再适应课程体系的发展。教师在单片机原理及应用的课堂中，可以通过雨课堂平台的随堂测试功能，随机插入各类测试题目，使学生可以在课堂中随学随测，如在讲述单片机的进制与编码时，可以设置二进制转十六进制、十进制转二进制等各类进制转化题目，不仅能检测学生学习的情况，还可以巩固学生学习的知识。在一段时间学习之后，教师还可以根据所学内容，通过雨课堂发放阶段测试试题，以此可以更真实地反馈学生对知识的掌握水平，也可以将一次性的期末评价转变为过程性考核评价，将单一的纸笔考核转变为多种形式的综合考核。（3）使用雨课堂进行辅助讲解。课堂讲解是教师向学生传授知识和学生学习知识的主要过程，为了使学生能更直观、更轻松地学习，教师经常采用播放相关动图、相关视频等各种易于学生接受的方式来进行辅助讲解。教师在单片机原理的讲解过程中，可以借助雨课堂平台插入一些单片机应用实例的视频、企业技术人员的应用实例、单片机相关产品的开发过程视频等，来同步进行单片机应用相关的讲解。如在讲解基础理论知识时，可同步播放点亮发光二极管的视频，在讲解中断的相关理论知识时，可同步展示抢答器的应用实例等，这样一方面可以帮助学生更直观地学习单片机相关理论知识，了解单片机应用的过程及应用方式，加深学生对单片机相关知识的理解，另一方面也可以调节课堂氛围，将枯燥的灌输式讲授变成启发式引导，将盲目的学转变为明白为什么学和学了能做什么，更是行之有效地改善了课堂理论讲解、讲授方式单一的问题。雨课堂另一大实用功能便是学生可以回看已讲完的 PPT 内容。在教师正常授课时，如单纯使用教室内的多媒体进行 PPT 授课，对于单片机原理中部分较为抽象的知识点和重难点，部分学生可能无法及时跟上课堂进度或来不及记笔记，但教师讲解完当前页 PPT 内容后，学生便无法再查看相应的内容了，教师也不会因为少数学生而耽误整体进度进行回放，长期如此就会造成学生出现学习困难情况的发生。雨课堂平台的融入，使学生可以在课上随时通过雨课堂平台查看已播放的 PPT，不仅有利于学生在课堂上进行相应知识点的巩固，也有利于学生课后对知识点的复习。2.3 应用中存在的问题在雨课堂融入单片机原理及应用的教学过程中，虽然解决了当前教学中存在的一部分问题，但是却无法解决所有问题，且在应用中也存在一些问题。第一，雨课堂作为教学辅助平台，其在理论课教学辅助方面有着很大的优势，且其所具备的投票、弹幕等功能不仅可以帮助解决讲授方式单一、考核方式单一等问题，也能很好地活跃气氛，激发学生的学习热情，但其在实验课方面的辅助作用相对较小。单片机原理及应用作为理论课和实验课相结合的课程，其实验课程的内容也占据了课程体系的一部分，雨课堂的强大功能可以在理论教学中进行应用，但在实验教学中，其并未有相关的模块能对其进行有效的辅助，或并未有效地实现实验课教学与雨课堂的相结合。如何使实验课程与雨课堂更好地结合，或寻找另外的-187-创新方法创新创业理论研究与实践 2023 年 3 月第 6 期方式更好地开展实验课程，会是接下来的重点研究工作。第二，在雨课堂的应用过程中，会产生较多的资料需要学生去处理下载，虽然大量的课程相关资料可以帮助学生进行更好的学习，但过多的资讯首先会在一定程度上对学生的知识接受和理解能力造成负担，其次过多的信息资料也会对学生使用的硬件存储设备造成一定的压力。如何有效智慧教学手段在应用中所起到的积极作用和尽量减少对学生造成的额外负担，也是雨课堂在单片机原理及应用课程教学应用中应考虑的问题。第三，雨课堂教学平台作为网络信息时代的产物，其在使用过程中对教学场所的网络有一定的要求，学生需接入教室内的无线网络或使用手机数据流量接入雨课堂软件平台。如果所在的教室并未做到无线网络全覆盖或者所覆盖的无线网络不稳定，则学生在接入雨课堂进行学习的过程中就需要使用手机数据流量，如果学生手机套餐中流量较少，则在一定程度上也会对学生造成困扰。3结语单片机原理及应用作为一门综合性的课程，理论与硬件较多，学习难度较大，不仅对学生的学习态度有一定的要求，对教师的教学水平、教学方式与方法也都有一定的要求。针对教学过程中存在的问题，通过教学创新的方式去解决问题，提升教学效果，是所有授课教师应该做的。实践表明，在当前信息时代背景下，将雨课堂平台融入单片机原理及应用的教学过程中，在一定程度上激发了学生学习单片机原理相关知识的兴趣，提升了课堂教学的效果。雨课堂平台功能的使用，也在一定程度上解决了讲授方式单一、考核方式单一等问题。但现阶段，雨课堂平台与单片机课程的结合还不够完善，在应用中还存在一些问题，也无法满足单片机应用实验课程的辅助功能。因此，如何利用雨课堂平台或其他信息化授课平台，设计更加易于接受的实验课程内容，提升单片机应用实验课程的教学效果，妥善解决当前教学存在的问题，将成为下一步工作的重点。参考文献1 李栓明,田敏.单片机原理及应用课程教学改革与实践 J.中国教育技术装备,2020(17):101-102,110.2 张乐乐,徐刚,梅秀庄,等.“讲课与实验相融合”的单片机原理及应用课程教学改革与实践 J.高教学刊,2020(36):154-157.3 王英赫.应用型高校单片机课程教学改革研究 J.高教学刊,2017(13):117-119.4 何梓良,乔印虎,张新伟,等.单片机原理与应用线上教学实践与思考J.电脑知识与技术,2021,17(21):180-181,184.5 刘华,孟军英,范亚斌.以物联网产业应用为导向的单片机原理及应用课程教学改革研究以石家庄学院为例 J.科技风,2021(36):112-114.6 李丽华,王成蓉.基于项目驱动和教赛相长的教学改革探索以“单片机原理与应用”课程为例J.科技与创新,2022(10):110-112,115.7 杨洁,叶晶晶.新工科背景下单片机原理与应用教学改革与实践 J.黑龙江科学,2022,13(1):104-105.8 赵文伟.雨课堂在物理化学课程教学中的应用 J.科技视界,2022(3):101-103.9 燕芳.基于雨课堂的单片机课程混合式教学改革探索 J.教育教学论坛,2019(30):90-91.10 李士伟,常明慧,王晓军.“雨课堂”在无机及分析化学课程教学中的应用 J.教育教学论坛,2020(24):273-274.11 许凤燕,孙亮,吴树亮,等.微课结合雨课堂教学模式在系统解剖学中的构建与应用 J.解剖学杂志,2022,45(1):74-77.12 李芳,吴祥,李冰,等.“互联网+”时代下雨课堂在现代仪器分析课程教学中的实践与探索 J.化学教育(中英文),2022,43(2):57-63.13 刘小光,罗凯,贺鹏,等.混合式课堂教学实践研究以雨课堂和学习通为例 J.教育信息化论坛,2021(12):27-28.14 范小娇,邢卓,马亚红,等.基于 SPSS 的雨课堂教学效果分析以物联网组网技术与应用课程为例 J.高教学刊,2021,7(16):116-119.