【前言】目前我校在线课堂教学如火如荼，老师们在各大教学平台化身“直播高手”“网课达人”倾心打造精彩课堂，有效保证了在线学习与线下课堂教学质量实质等效。为进一步推进信息技术与教育教学深度融合，创新线上教学模式，培育和打造线上“金课”，发挥优秀案例引领示范作用，教务处通过此专栏搭建学习交流平台，总结在线课堂教学经验，展示在线课程建设成果，供老师们参考、学习和借鉴。
【本期分享】计算机科学学院魏纵横、黎建老师：《嵌入式系统与应用》基于腾讯课堂+qq群的在线课堂方案设计
一、课程简介
《嵌入式系统与应用》是计算机科学与技术专业的一门专业选修课。
本课程是一门既与硬件关系紧密，又与嵌入式操作系统、嵌入式软件关系十分紧密的课程。围绕着目前流行的32位ARM处理器和源码开放的Linux操作系统，讲述嵌入式系统的概念，组成及特点，硬件平台构建，嵌入式操作系统、网络技术的相关知识，开发过程以及嵌入式应用程序开发设计方法。通过本课程的学习，学生可以系统地掌握嵌入式系统的概念和基本原理、ARM体系结构特点、嵌入式系统设计的一般原理及方法、以及嵌入式操作系统的基本原理及应用等，掌握这一新的实用设计技术，为学生走向工作岗位提供有力的技术能力保障，使学生在今后的工作中，具有利用嵌入式系统开发产品和解决实际问题的基本能力。
授课中注重软件能力和硬件能力的联合培养，增强计算机科学与技术专业同学软硬件协同设计的能力，并通过代码实例、实验等驱动引导教学，有机结合了嵌入式系统的知识体系和工程实践。
二、线上教学方案
受疫情影响，与软硬件实验平台紧密相连的《嵌入式系统与应用》课程，迎来了第一次线上教学的挑战。为了应对新的挑战，我们利用了各种信息化手段来完成教学任务，并取得了一些新的教学成效。
（一）在线教学平台选择
教学团队首先收集了当前主流的在线学习平台的资料，包括QQ（群课堂）、微信、企业微信、腾讯课堂、超星学习通等，并进行了授课前的测试。在综合考虑平台稳定性、网速、系统登陆时延以及手机端显示友好性等因素后，我们选择了“腾讯课堂+班级QQ群”的线上教学模式。腾讯课堂专为在线教学设计，手机端可以全屏观看授课PPT，学生反馈体验效果良好；班级QQ群作为常规班级通讯工具，方便发布各种通知、上课签到（QQ群接龙功能）以及授课相关资料，而且作为学生日常熟练使用的软件，不需要额外安装。通过使用学生较为熟悉的软件工具开展线上教学，减轻了学生对线上教学平台使用的负担，使学生的精力可以集中在课程学习上。
图1 利用QQ群接龙功能的上课签到
（二）在线课程设计
在线课程由于缺少同一物理空间内的直观教学互动，容易出现以下几个问题：课程定位不清；教学设计粗糙；媒体设计混乱。为了应对以上问题，我们采取了课前（内容简介）+课中（重点内容录屏讲解+在线实时互动）+课后（作业+集中点评）的在线课程设计模式。
在确定好教学模式后，我们根据课程教学的基本特点，按照教学计划做好相关的备课工作，尽量准备好相关的教学资源，包括：联系清华大学出版社，获取课本前四章的电子版，让学生能够尽快熟悉课程内容；完善课件制作和讨论题设计，增加了一些最新的嵌入式产品的相关图片和视频，增加课程的实用性和趣味性。此外，在课前增加内容简介和上周作业点评的环节，加强跟学生之间的沟通，保证线上教学工作的顺利开展。下面对《嵌入式系统与应用》线上课程的课前、课中和课后三大环节进行详述。
1. 课前（内容简介）
以嵌入式系统相关章节的知识体系结构为主题，针对关键知识点提出问题，以这种形式对课程内容进行简介，让学生带着问题进入在线课程，可以引起学生的兴趣，提升学生的学习注意力和效率。
图2 课前内容简介
2. 课中（重点内容录屏讲解+在线实时互动）
通过对课程重点内容的录屏讲解，在实施线上教学时，教师可以专注于与学生的互动，及时查看学生的知识点掌握情况，及时提醒学生关注课程讲解中的重难点内容。教学互动主要通过问题讨论、提问、线上实时作业等方式进行，提升学生在线上教学课程中的参与感，教学实施效果较好。例如，让学生实时查询S5PV210微处理器的数据手册，找到对应寄存器每个数据位的使用说明，进而去修改对应的代码，实现课上要求的功能。诸如此类的互动让学生体验到了嵌入式工程师日常研发工作的一个重要环节，得到学生的支持与认可。
图3 课程讲解录屏
图4 在线授课和学习过程记录
图5 课堂在线互动
图6 课堂在线查芯片数据手册
图7 课堂代码注释作业
3. 课后（作业+集中点评）
通过布置线下作业和集中点评的模式，巩固同学们对各章节知识点的掌握，并鼓励同学们对做题方法和题目设计等进行总结和交流。此外，还增加了小组协作的团队设计题目，以锻炼同学们的团队协作和沟通能力。
每次进行作业集中点评时，会统计优秀作业名单，以鼓励同学们提高作业的完成质量。此外，对同学们在作业中出现的问题，进行分类统计，并对问题进行详细分析，让同学们能够清楚地认识问题，切实掌握相关的知识点。由于《嵌入式系统与应用》课程的特点，在实际软件平台搭建和运用时会遇到各种问题，同学们在完成作业的过程中，也总结了各种问题的解决方案，有一些也能够给老师带来启发，一定程度上做到了教学相长。
图8 布置作业示例
图9 作业集中点评
图10 每周优秀作业名单公布
图11 作业出现问题的分类详解
图12 学生针对作业问题制作解决方案文档
三、课后及时反思总结
该课程课后及时对在线教学情况进行总结，及时收集学生的反馈，继续保持课堂亮点，发现并总结存在的不足，制定进一步改进计划。
课堂亮点：
1. 线上授课过程中，可以通过文字评论或旁白，强调课程知识要点。
2. 授课视频支持回看，方便学生针对知识难点进行反复学习，有效提高学习效率。
不足之处：
1. 教学过程的互动性不如面授课程。
2. 学生用于网课的设备不同，一定程度上影响教学显示效果。
3. 需要实验室设备与仪器的课程，难以开展。
改进计划：
1. 网课设备：使用QQ群的投票功能，了解学生的各类网课设备使用占比，从而及时调整教学模式。
2. 线上互动：增加课堂上提问、讨论、线上作业、小组协作作业。及时查看学生作业，找出优秀作业供同学们参考，发现问题进行集中点评。
3. 实验课程：在现有条件下，调整教学计划，把实验课程划分为理论和实验两部分，先对实验的理论部分进行详细学习，并完成设计性实验的代码编写，尽量简化后续实验的工作。这样，待恢复实验室使用后，可以在较短时间完成实验部分。
总体来说，《嵌入式系统与应用》的在线课堂取得了不错的教学效果。
图13 课后学生满意度反馈
图14 学生网课设备使用情况调查
图15 学生作业及时查看（发现亮点及问题）
