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填 表 说 明

1．成果名称：字数（含符号）不超过 35 个汉字。

2. 成果科类按照教育部颁布的《普通高等学校本科专业目

录（2012 年）》（教高〔2012〕9 号）的学科门类分类（规范）填

写。综合类成果填其他。

3．推荐序号由 4 位数字组成，前 2 位为学校推荐总数，后 2

位为推荐排序编号。

4．成果类别代码组成形式为：abcd，其中：

ab：成果所属科类代码：填写科类代码一般应按成果所属学

科代码填写。哲学—01，经济学—02，法学—03，教育学—04，

文学—05，历史学—06，理学—07，工学—08，农学—09，医学

—10，军事学—11,管理学—12，艺术学－13，其他—14。

c：成果属本科教育填 1，高职教育填 2，研究生教育填 3。

d：成果内容属综合研究填 1，人才培养模式改革与专业建设

填 2，课程与教材改革填 3，实践教学改革填 4，教学手段与教学

方法改革填 5，教育教学管理填 6、其它填 7。

5．成果曾获奖励情况不包括商业性的奖励。

6．成果起止时间：起始时间指立项研究或开始研制的日期;

完成时间指成果开始实施(包括试行)的日期。

7．本申请书统一用 A4 纸双面打印，正文内容所用字型应不

小于 4 号字。需签字、盖章处打印或复印无效。

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一、 成 果 简 介（可另加附页）

成果曾

获奖励

情 况

获 奖

时 间

奖项

名称

获 奖

等 级

授 奖

部 门

2020 年 1 月 河南理工大学

教学成果奖 特等奖 河南理工大学

2019 年 9 月 河南省高等学校

精品在线开放课程 省级 河南省教育厅

成果

名称 “MOOC+项目驱动”混合教学模式在微控制器类课程中的应用实践

立项时间

及文号

2017 年 12 月

教高〔2017〕1039 号

鉴定时间

及文号

2019 年 11 月

教高〔2019〕740 号

成果起

止时间 起始：2017 年 7 月 完成：2019 年 7 月

1、成果简介及主要解决的问题（不超过 1000 字）

在新工科建设背景下，传统电气信息类专业的课程设置转变为以工业智能为核

心，而工业智能的实现离不开以微控制器为核心的嵌入式技术的支撑。为满足企业对

于嵌入式人才的大量需求，各电气信息类专业大多开设了微机原理、单片机、DSP、

ARM 等微控制器类课程。在人才培养过程中由于课时、教学模式、实验设备、实践

场所等条件限制，多数学生无法通过传统课程学习熟练掌握嵌入式应用系统的开发，

课程教学与企业需求无法有效对接，导致高校嵌入式人才供应量不足。

河南理工大学“微控制器教学团队”在网络课程建设、实验教学改革、课程设计

改革等方面进行了有益探索，构建了适用于微控制器类课程的“MOOC+项目驱动”

混合教学模式，并将该教学模式成功应用于单片机课程教学，有力化解了单片机教学

中的难点和痛点问题。基于研究成果建设的《单片机原理与应用实例仿真》课程入选

河南省高等学校精品在线开放课程。

（1） MOOC 课程可以突破传统课程在时间、空间方面的限制，便于整合多种形式的优

质课程资源和多元化的学习工具。项目驱动式教学可以为学生提供体验实践、感悟问

题的情境，以任务的完成结果检验和总结学习过程，促使学生主动建构探究、实践、

思考、运用、创新的学习体系。该教学模式有效解决了微控制器类课程教学方面普通

存在的 3 个突出问题：

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（2） （1）微控制器类课程理论知识点多且应用性和实践性强，传统学习路线的门槛高、

难度大，学生容易在基础部分的学习过程中受挫，影响学生学习的积极性和教学达成

度。

（3） （2）微控制器类课程的教学课时在新一轮人才培养方案修订中被大幅缩减，不允

许任课教师在课堂上进行面面俱到的讲解，传统教学中较少涉及工程应用系统开发等

综合性内容，不利于培养学生的系统性思维和工程理念。

（3）微控制器类课程的实验教学与理论教学的同步度和结合度不高，且大多数学

生的实验操作仅限于连接导线、下载现有程序和观察现象，缺少电路设计、程序编写、

系统调试的综合训练，实验效果不佳，不利于锻炼学生的工程实践应用能力。

2、成果解决教学问题的方法（不超过 1000 字）

研究成果综合应用 MOOC 教学和项目驱动式教学的优势，引导学生构建微控制

器技术的知识与能力体系。在混合式教学中，借助网络教学的自主性增强学生的认知

主体地位，通过线上和线下的交流互动发挥情感因素对于学习过程的催化作用。研究

成果最先应用于选课人数最多的单片机课程，再推广至其他课程。

（1）以项目驱动方式梳理和整合单片机课程核心知识点，为学生设计符合认知

规律且利于激发学生学习兴趣的学习路线。课程组对 51 单片机课程的知识点进行梳

理，精心设计了 8 个学习模块，每一学习模块均安排有基于 Proteus 的仿真实例，无

需借助实验箱、仿真器和开发板，学生就可以在纯软件环境下完成应用系统的设计

与调试。

（4） （2）改革单片机实验教学模式，以项目驱动方式进行理论教学与实验教学的融

合设计, 借助仿真平台和实验设备开展“虚实结合”实验教学。在课堂教学中引入实

验项目内容，让学生提前熟知实验电路的功能和运行状态。学生在实验预习阶段借助

Proteus 平台搭建仿真实验电路，编写程序并进行调试；实验课时学生利用实验箱中

的核心板和功能模块搭建真实电路，下载程序调试直至功能正常；实验课后，学生继

续应用仿真平台对实验项目进行拓展性设计。“虚实结合”的实验教学模式较好地解

决了实验课时不足、实验设备易损坏、综合型实验难以开设等问题，提高了实验教学

效果。

（3）借助 MOOC 平台实现“线下传统课程”与“线上网络课程”的有机结合与

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优势互补。单片机课程的核心知识点被整合为若干个项目案例，教师针对教学项目案

例制作丰富的教学资源，并在 MOOC 平台发布，引导学生进行线上自主学习。高质

量的讲课视频、动画演示、仿真实例可帮助学生克服单片机学习中的难点，降低学习

门槛，有助于激发学生的学习兴趣。学生可根据自身情况浏览教学资源，可在讨论组

中向老师提问，还可以借助仿真平台边学边做。课程线下环节主要包括课程说明会、

集体辅导、实验指导、课程设计等环节。对于难度较大的项目，采用集体辅导的方式

进行答疑解惑，学生带着项目实施中遇到的问题参加集体辅导，使得辅导更具有针对

性。

（4）基于 Sakai 教学平台创建自主进阶网络课程。现有 MOOC 平台仅针对省级、

校级课程，且授课视频制作成本较高，不适合高校教师自主建设课程。项目组将

“MOOC+项目驱动”混合式教学模式推广至河南理工大学自建的 Sakai 平台, 以 Sakai

平台的“结构化内容展示工具”创建自主进阶学习网络课程，以“游戏通关”方式为

学生呈现个性化学习路线，实现“因材施教”和“个性化学习”。

3、成果的创新点（不超过 800 字）

（1）构建了适用于微控制器类课程的“MOOC+项目驱动”教学模式

根据微控制器类课程综合性、实践性、应用性强且学习难度大的特点，构建了

“MOOC+项目驱动”教学模式。以项目驱动方式对课程的核心知识点进行梳理和整

合，精心设计符合认知规律的学习路线。为每一个项目制作讲课视频、演示动画和仿

真实例，降低了学生的学习门槛，有利于激发学生的学习兴趣。建设完成《单片机原

理与应用实例仿真》在线开放课程，并在“中国大学 MOOC”平台以 SPOC 方式开课。

通过在线课程与线下课程的有机结合实现了单片机课程的混合式教学，取得了较好的

教学应用效果。

（2）探索出了适用于微控制器类课程的“虚实结合”实验教学模式

在单片机实验教学中引入 Proteus 仿真平台, 借助仿真平台和实验设备开展“虚

实结合”型实验教学。实验课前学生在仿真平台上完成原理图布图、代码调试和外围

电路协同仿真，实验课时利用实验箱的核心板和外围模块搭建真实系统进行验证，实

验课后学生继续应用仿真平台对实验项目进行拓展性设计，锻炼应用系统开发能力。

这种“虚实结合”的实验教学模式较好地解决了实验课时不足、实验设备芯片易损坏、

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综合型实验难以开设等问题。

（3）基于 Sakai 教学平台创建自主进阶课程

将“MOOC+项目驱动”混合式教学模式推广至河南理工大学自建的 Sakai 教学

平台, 通过挖掘 Sakai 平台“结构化内容展示工具”的功能创建了自主进阶学习网络

课程“现代电气控制技术与 PLC”，该课程以“游戏通关”方式为学生呈现个性化学

习路线，实现了“因材施教”和“个性化学习”，同时也为高校教师以低成本方式开

展混合式教学提供了可参考的范例。

4、成果的推广应用效果（不超过 1000 字）

（1）在线开放课程《单片机原理与应用实例仿真》在“中国大学 MOOC”平台

以 SPOC 方式上线，供河南理工大学所有注册学生选修，自 2018 年 10 月上线以来累

计开课 2 次，共有 1724 名学生参与学习。根据课程后台统计数据显示，视频观看、

文档浏览、单元测试、课堂讨论等环节的完成度高，课程总体活跃度处于较高水平。

通过在线课程与线下课程的有机结合实现了单片机课程的混合式教学，教学应用效果

好，受到了学生的普遍好评。该课程作为通识课程被纳入河南理工大学电气信息类专

业的培养计划。同时该课程被评为河南省高等学校精品在线开放课程，从 2020 年开

始面向社会公众开放，课程受益面将进一步扩大。

（2）在国内外期刊发表相关教改论文 4 篇，其中 EI 收录 1 篇；“一种单片机实

验硬件在线模拟及自动评价方法”获得国家发明专利授权；课题组成员指导学生参加

嵌入式技术相关学科竞赛，获得省级以上奖励 8 项。

（3）课题组加强与省内兄弟院校的交流，推广“MOOC+项目驱动”混合教学模

式，研究成果先后在郑州轻工业大学、黄河交通学院同类课程的教学中得到了应用，

获得了较好的评价。

（4）研究成果在河南理工大学教师工作坊、网络教学经验交流会上进行交流，

受到与会教师的好评。