周志峰 徐 斌 錢 莉 張海峰

（上海工程技術(shù)大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院 上海 201620）

0 引言

由于新冠肺炎疫情影響，2020年上半年的課程全部改為網(wǎng)絡(luò)授課，對(duì)高校教師來(lái)講是一個(gè)比較大的挑戰(zhàn)，如何利用各種網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上好課是今年教師的主要任務(wù)之一。《微機(jī)原理及接口技術(shù)》是機(jī)械類及近機(jī)類專業(yè)普遍開(kāi)設(shè)的一門專業(yè)課，該課程強(qiáng)調(diào)實(shí)踐和應(yīng)用，學(xué)生普遍反映比較難學(xué)，不容易學(xué)懂。一方面要求任課教師具有一定的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，獨(dú)立開(kāi)發(fā)過(guò)單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)，對(duì)單片機(jī)匯編語(yǔ)言及外圍接口比較熟悉；另一方面需要開(kāi)設(shè)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)或課程設(shè)計(jì)，提高和增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力，通過(guò)實(shí)踐加強(qiáng)對(duì)匯編指令、單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和原理、外圍接口的理解和掌握。

本文結(jié)合這次網(wǎng)絡(luò)授課實(shí)踐，從授課平臺(tái)、授課準(zhǔn)備、教學(xué)內(nèi)容、課后輔導(dǎo)、課程考核等方面進(jìn)行探索實(shí)踐，積極開(kāi)展網(wǎng)絡(luò)授課研究，努力保證教學(xué)質(zhì)量，力求學(xué)生能學(xué)懂，初步掌握單片機(jī)的基本原理、匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、接口擴(kuò)展等方面的內(nèi)容。

1 授課平臺(tái)和方式

網(wǎng)絡(luò)授課平臺(tái)很多，有的平臺(tái)功能也很強(qiáng)大，如泛雅超星等，方便老師的教學(xué)、課程提問(wèn)、小測(cè)驗(yàn)和期末考核，但是有時(shí)對(duì)學(xué)生未必合適，因此選擇授課平臺(tái)時(shí)更多需要從學(xué)生角度來(lái)看。通過(guò)授課前的調(diào)研，發(fā)現(xiàn)學(xué)生最喜歡用還是QQ，每位學(xué)生的手機(jī)或計(jì)算機(jī)上都有QQ，而且班級(jí)也建有QQ群，因此本次網(wǎng)絡(luò)授課采用QQ群。

網(wǎng)絡(luò)授課有錄播和直播兩種方式。錄播是提前把2學(xué)時(shí)的教學(xué)內(nèi)容錄制好，到了上課時(shí)間通過(guò)授課平臺(tái)給學(xué)生播放。直播是按照學(xué)生上課時(shí)間進(jìn)行在線授課，學(xué)生通過(guò)計(jì)算機(jī)或手機(jī)實(shí)時(shí)觀看學(xué)習(xí)。兩種方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，但是錄播方式進(jìn)行互動(dòng)交流不方便，不利于課堂教學(xué)；直播方式互動(dòng)交流方便，教學(xué)過(guò)程中可以隨時(shí)提問(wèn)學(xué)生，學(xué)生在聽(tīng)講過(guò)程中也可以隨時(shí)向老師提問(wèn)。因此本次網(wǎng)絡(luò)授課采用QQ群的屏幕分享進(jìn)行在線直播。同時(shí)為了方便學(xué)生課后學(xué)習(xí)，選擇FSCapture錄屏軟件進(jìn)行在線錄屏，把教師端上課屏幕實(shí)時(shí)錄屏，每次課程一個(gè)單獨(dú)視頻文件，課后上傳QQ群，供學(xué)生下載，方便學(xué)生回看和自學(xué)。

2 授課準(zhǔn)備

提前1-2周建立授課QQ群，通過(guò)輔導(dǎo)師和班干部，通知所有選課同學(xué)加入QQ群，同時(shí)把教學(xué)大綱、教學(xué)PPT、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書等課程教學(xué)資料上傳QQ群，讓學(xué)生提前了解和熟悉課程內(nèi)容，方便學(xué)生預(yù)習(xí)和自學(xué)；指定課程臨時(shí)聯(lián)絡(luò)人，進(jìn)行課程出勤的考核、收繳和發(fā)放作業(yè)等工作；正式上課前3-5天進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)授課測(cè)試，通知所有學(xué)生參加，重點(diǎn)測(cè)試網(wǎng)絡(luò)情況，考查教師端和學(xué)生端的視頻和音頻的質(zhì)量、時(shí)間延遲、交流互動(dòng)等情況，模擬上課情況，確保正式上課時(shí)能正常開(kāi)展。

微機(jī)原理及接口是一門偏工程實(shí)踐的專業(yè)技術(shù)課，一定要多動(dòng)手編程實(shí)踐，才能比較好地掌握其基本原理和應(yīng)用方法。原教學(xué)方案中安排有課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，由于疫情學(xué)生無(wú)法回學(xué)校進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。因此鼓勵(lì)學(xué)生從淘寶上自行購(gòu)買一塊51單片機(jī)學(xué)習(xí)板，配合課程教學(xué)一邊學(xué)一邊編程練習(xí)。同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生在家自學(xué)虛擬開(kāi)發(fā)系統(tǒng)與仿真的EDA軟件，如PROTEUS，利用EDA軟件的強(qiáng)大功能，進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、編程和調(diào)試，增強(qiáng)工程實(shí)踐能力。

3 教學(xué)內(nèi)容

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的教學(xué)內(nèi)容和教室教學(xué)一樣，主要包括第一章微機(jī)基礎(chǔ)，內(nèi)容有單片微型計(jì)算機(jī)概述、數(shù)制及數(shù)的轉(zhuǎn)換、數(shù)的表現(xiàn)形式、數(shù)和字符編碼等；第二章單片機(jī)結(jié)構(gòu)，內(nèi)容有51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、單片機(jī)引腳和功能、單片機(jī)工作方式和時(shí)序等，重點(diǎn)為51單片機(jī)CPU結(jié)構(gòu)及專用寄存器組、ROM和內(nèi)部RAM地址分配；第三章51單片機(jī)指令系統(tǒng)，內(nèi)容有指令的基本格式和表示形式、尋址方式、數(shù)據(jù)傳送類指令、算術(shù)運(yùn)算類指令、邏輯運(yùn)算類指令、控制轉(zhuǎn)移類指令和位操作類指令等，重點(diǎn)為尋址方式和常用匯編指令；第四章匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)，內(nèi)容有匯編語(yǔ)言構(gòu)成、偽指令、順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)、子程序、查表程序?qū)崿F(xiàn)方法等，重點(diǎn)為循環(huán)結(jié)構(gòu)、子程序、查表程序的設(shè)計(jì)；第五章中斷系統(tǒng)，內(nèi)容有中斷概述、MCS-51中斷系統(tǒng)、內(nèi)部定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷控制器8259A，重點(diǎn)為MCS-51中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、中斷響應(yīng)過(guò)程、中斷程序設(shè)計(jì)方法；第六章并行I/O接口，內(nèi)容有I/O接口概述、內(nèi)部并行I/O端口、并口擴(kuò)展、外部存儲(chǔ)器的擴(kuò)展、鍵盤和顯示器等，重點(diǎn)為外部存儲(chǔ)器地址計(jì)算方法、矩陣鍵盤掃描原理和程序設(shè)計(jì)、LED數(shù)碼管顯示原理和程序設(shè)計(jì)；第七章單片機(jī)與A/D和D/A接口，內(nèi)容有A/D和D/A轉(zhuǎn)換的原理、典型的8位A/D和D/A轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)與A/D和D/A的接口及應(yīng)用等，重點(diǎn)為單片機(jī)和A/D轉(zhuǎn)換器的接口設(shè)計(jì)和采樣程序設(shè)計(jì)、單片機(jī)和D/A轉(zhuǎn)換器的接口設(shè)計(jì)和采樣程序設(shè)計(jì)；第八章單片機(jī)串行通信，內(nèi)容有RS232、SPI、I2C通信的基本原理、典型芯片、單片機(jī)接口和程序設(shè)計(jì)等，重點(diǎn)為串行通信程序的設(shè)計(jì)。

優(yōu)化教學(xué)PPT設(shè)計(jì)。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的內(nèi)容和原來(lái)教室教學(xué)一樣，但由于沒(méi)有實(shí)際的黑板，很多過(guò)程變化無(wú)法在黑板上展示，如計(jì)算過(guò)程或寄存器變化等，因此需要對(duì)原PPT進(jìn)行細(xì)化和優(yōu)化，把原來(lái)在黑板上展示的過(guò)程，做到PPT上并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)授課方式向?qū)W生展示。同時(shí)需要考慮授課時(shí)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，學(xué)生分布在全國(guó)各地，尤其正常上課時(shí)間全國(guó)高校都在網(wǎng)絡(luò)授課，網(wǎng)絡(luò)堵塞和延遲有時(shí)十分嚴(yán)重，應(yīng)盡量減少PPT中的視頻和動(dòng)畫，一些學(xué)生相對(duì)容易理解的教學(xué)內(nèi)容盡量不做動(dòng)畫或視頻，這樣在線直播時(shí)學(xué)生端的視頻畫面質(zhì)量較好且實(shí)時(shí)效果好。

針對(duì)教學(xué)大綱中的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，采取課堂教學(xué)和學(xué)生自學(xué)相結(jié)合的方式進(jìn)行。一方面認(rèn)真分析實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)向?qū)W生講解實(shí)驗(yàn)的電路原理圖，帶領(lǐng)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)程序設(shè)計(jì)方法、重點(diǎn)程序段的含義，使學(xué)生基本了解實(shí)驗(yàn)原理和過(guò)程；另一方面利用PROTEUS軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和驗(yàn)證，要求學(xué)生在家里自學(xué)PROTEUS軟件，掌握電路原理圖設(shè)計(jì)和仿真調(diào)試，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)所用電路原理圖，然后進(jìn)行程序設(shè)計(jì)和仿真調(diào)試，觀察輸出結(jié)果，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的正確性。

4 課堂設(shè)計(jì)

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和教室的課堂教學(xué)有較大的區(qū)別，其中一個(gè)最大的區(qū)別是老師看不到學(xué)生，無(wú)法知道學(xué)生是不是在認(rèn)真上課，無(wú)法通過(guò)學(xué)生的表情來(lái)判斷學(xué)生是否理解和掌握當(dāng)前教學(xué)內(nèi)容。因此必須在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)過(guò)程中開(kāi)展一些工作，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)，確保教學(xué)質(zhì)量。

適當(dāng)交流互動(dòng)。針對(duì)教學(xué)內(nèi)容和相關(guān)課程的知識(shí)點(diǎn)，在教學(xué)過(guò)程中適當(dāng)增加提問(wèn)次數(shù)，隨機(jī)點(diǎn)名學(xué)生回答。一方面可以確認(rèn)學(xué)生當(dāng)前是否在上網(wǎng)課，如果學(xué)生不在，作為曠課處理，扣除一定的出勤分?jǐn)?shù)；另一方面可以使學(xué)生保持一種上課的狀態(tài)，不斷提醒學(xué)生正在上課，不能隨意離開(kāi)計(jì)算機(jī)或手機(jī)屏幕。同時(shí)對(duì)回答問(wèn)題正確的同學(xué)進(jìn)行一定記錄，作為平時(shí)成績(jī)考核的重要組成部分，鼓勵(lì)學(xué)生認(rèn)真上課。

認(rèn)真做好網(wǎng)絡(luò)板書。微機(jī)原理中匯編指令、程序設(shè)計(jì)等內(nèi)容進(jìn)行講解時(shí)，需要在黑板或草稿紙上進(jìn)行演示，這樣有利于學(xué)生理解和掌握。因此在線直播授課時(shí)要充分利用各種輸入方式和設(shè)備進(jìn)行演示。本次授課過(guò)程采用手寫輸入板和PPT墨跡筆兩種方式進(jìn)行單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)、指令執(zhí)行過(guò)程、中斷執(zhí)行過(guò)程等課程教學(xué)內(nèi)容的演示，通過(guò)演示，使學(xué)生更容易理解和掌握教學(xué)內(nèi)容。

5 課后輔導(dǎo)

課后的輔導(dǎo)答疑十分重要，網(wǎng)絡(luò)授課環(huán)境下要充分利用各種方式進(jìn)行課后輔導(dǎo)。一方面利用QQ和微信等平臺(tái)，隨時(shí)和學(xué)生保持交流溝通，學(xué)生可以隨時(shí)留言問(wèn)題，老師在線或事后答疑；另一方面和學(xué)生約定好每周集中在線答疑時(shí)間，利用騰訊會(huì)議、QQ、微信等平臺(tái)，統(tǒng)一和學(xué)生交流，尤其是一些程序設(shè)計(jì)問(wèn)題，集中答疑輔導(dǎo)。同時(shí)每章教學(xué)內(nèi)容結(jié)束后布置課后作業(yè)，學(xué)生完成后轉(zhuǎn)換成電子版，課程臨時(shí)聯(lián)絡(luò)人收齊后發(fā)送給任課教師，任課教師批改并記錄作為學(xué)生平時(shí)成績(jī)的一部分，同時(shí)匯總整理學(xué)生錯(cuò)誤較多的習(xí)題，在集中在線答疑時(shí)間進(jìn)行分析和講解。

針對(duì)重要知識(shí)點(diǎn)、學(xué)生作業(yè)錯(cuò)誤較多的知識(shí)點(diǎn)、學(xué)生疑問(wèn)多的難點(diǎn)，制作有針對(duì)性的課程小視頻。每個(gè)課程小視頻10頁(yè)左右的PPT，6-10分鐘時(shí)間，圍繞一個(gè)重要知識(shí)點(diǎn)或難點(diǎn)進(jìn)行細(xì)致的講解，然后錄屏制作成小視頻，上傳到QQ群，供學(xué)生下載學(xué)習(xí)，這樣學(xué)生可以方便地在手機(jī)上隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)這些重點(diǎn)和難點(diǎn)，促進(jìn)學(xué)生的理解和掌握。本次網(wǎng)絡(luò)授課過(guò)程中一共制作了20個(gè)小視頻發(fā)送給學(xué)生隨身學(xué)習(xí)，促進(jìn)了重要知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握，學(xué)生學(xué)習(xí)效果良好。

6 課程考核

微機(jī)原理及接口技術(shù)是一門偏工程技術(shù)的課程，重點(diǎn)在于應(yīng)用，通過(guò)學(xué)習(xí)，學(xué)生能利用課程的相關(guān)知識(shí)，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單的基于單片機(jī)的測(cè)控系統(tǒng)，課程考核重點(diǎn)是知識(shí)點(diǎn)的理解掌握和應(yīng)用。同時(shí)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)考也存在一定的難度，雖然學(xué)校制定了相關(guān)的制度和要求，但學(xué)生個(gè)體情況差異很大，嚴(yán)格執(zhí)行學(xué)校網(wǎng)絡(luò)監(jiān)考相關(guān)要求存在一定問(wèn)題，因此本次課程考核采取開(kāi)卷考試。

考試重點(diǎn)考查學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握，對(duì)知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用能力，學(xué)生在教材上不能直接找到考試題目的答案，需要理解掌握相關(guān)知識(shí)點(diǎn)后才能回答正確，題型有填空、簡(jiǎn)答、計(jì)算和程序設(shè)計(jì)等四類，其中填空題主要考查單個(gè)知識(shí)點(diǎn)的理解掌握，簡(jiǎn)答題考查單片機(jī)結(jié)構(gòu)、內(nèi)部資源和接口的理解掌握，計(jì)算題考查尋址方式、匯編指令和外部擴(kuò)展等方面知識(shí)點(diǎn)，程序設(shè)計(jì)考查A/D接口、程序設(shè)計(jì)和定時(shí)中斷等方面的知識(shí)點(diǎn)。

考試前2-3天把考試規(guī)章制度發(fā)到QQ群，提前告知學(xué)生，同時(shí)要求學(xué)生按規(guī)章制度做好考試準(zhǔn)備工作，同時(shí)把答題紙電子版上傳QQ群，學(xué)生自行下載打印答題紙?？荚嚠?dāng)天提前1-3分鐘在QQ群上傳試卷電子版，學(xué)生下載后在是計(jì)算機(jī)上看題，答題紙上答題?？荚囘^(guò)程中按監(jiān)考要求，學(xué)生在攝像頭監(jiān)控范圍內(nèi)認(rèn)真答題，可以翻閱上課PPT、筆記和教材，但不能上網(wǎng)搜索題目答案，無(wú)特殊原因不能隨意離開(kāi)監(jiān)控范圍?？荚嚱Y(jié)束前5分鐘提醒學(xué)生，答題紙拍照后轉(zhuǎn)成PDF電子版答題紙，按學(xué)號(hào)+姓名的方式命名，發(fā)送到指定郵箱?？荚嚱Y(jié)束后任課教師進(jìn)郵箱下載答題紙并打印，在紙質(zhì)版答題紙上進(jìn)行試卷批改。

7 結(jié)束語(yǔ)

受疫情影響，2020年上半年高校都是網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，這種全國(guó)甚至全世界高校大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的情況是有史以來(lái)第一次，如何利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)開(kāi)展課程教學(xué)、保證教學(xué)質(zhì)量是一個(gè)值得探索和研究的課題。本文以微機(jī)原理及接口技術(shù)課程為例，針對(duì)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和課程的特點(diǎn)，從授課前、授課中、授課后等三個(gè)方面進(jìn)行了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)實(shí)踐，從課程考核結(jié)果看，學(xué)生對(duì)課程主要知識(shí)點(diǎn)和重點(diǎn)的掌握情況良好，和平時(shí)教室課堂教學(xué)效果差不多，達(dá)到了課程教學(xué)目標(biāo)，總體情況良好。