單晶片微處理機實務翻轉教學策略實踐研究

單晶片微處理器(MCU)不僅是眾多電子產品裡的靈魂組件，更因為近年來3D列印及雷射切割等快速雛形化技術逐漸平價化，它更成為自造者(Maker)們最喜愛的「關鍵零組件」，因為有了MCU不論是自動化、網路化、抑是智慧化都變得更容易了，尤其是在近年來非常流行的物聯網(IoT)創意設計領域。然而，MCU相關技術內容非常廣泛，教材篩選必須與時俱進並與產業界的需求相呼應，以免灌輸學生過多用不上的知識。

因此，本研究旨在藉由計畫主持人於教學現場15年的教學經驗，探索近年來學生學習熱情與動機消逝的原因，並深入了解MCU相關產業人才缺口及近代MCU開發平台及工具，希望有助於「單晶片微處理器實務」教材篩選。同時參考國內外「翻轉教室」創新教學案例，希望除了近代MCU專業技能的自我提升外，更期望精進計畫主持人本身的授課及班級經營技巧。我們會依循本計畫所提出的研究架構，驗證「預習翻轉」及「複習翻轉」等兩種「翻轉教室」教學方法，並在多元評量中採用的「微型專題」成績考核方式，希望有助於提升學生學習熱情與動機，進而訓練出具備MCU實務問題解決素養的學生。

本教學實踐課程的研究對象為電子系大二及大三學生，過去幾年因少子化的關係，本系招收學生入學成績落差明顯擴大，雖然學生同樣都來自強調動手實作的高工及高職，但在專業背景程度上卻有相當大的差異，過去我們只需擔心學生在學理上的不足，然而現階段的學生在實作能力也已大不如前。這中間的原因當然不能完全歸咎於學生，因為電資學院相關科系的專業知識更替速度快，往往學校的教學內容跟不上產業界變化的人才需求，因而本研究計畫的教材內容乃至於授課方式都採「滾動式」調整，哪怕是同一門課不同上課班級的教學進度及方法都需要微調，而這些都是近年來主持人在教學現場所面對的挑戰。

1. 本研究課程混搭「做中學」及「翻轉教室」的授課方式，鼓勵同儕相互學習及團隊間的良性競合學習，激發學生學習動機並有效提昇學習成效。
2. 課堂授課利用每週單元主題設計的課堂練習，引導學生經由「做中學」了解單元主題的專業知識，翻轉教室的部分就稍微複雜了點，我們依然會錄製課前「預習翻轉」教材，因考量學生大都沒有課前自主學習的習慣，課堂上進行翻轉活動前必須面授當週的單元主題，我們會適時的穿插「預覽」預習翻轉的影片，但不會在課堂上播放完整的「預習翻轉」影片，預覽的目的是讓學生知道目前所有的上課內容都有對應的影音教材。
3. 也因為無法避免課堂面對面授課的窘境，我們通常無法在課堂上完成翻轉教室的目標，因此我們有了「複習翻轉」的想法並在本課程嘗試實踐，這是一種預習翻轉、課堂授課、及複習翻轉的混搭授課方式，我們稱之為混合翻轉教室授課方法。

1. 混合翻轉教室授課中的「預習翻轉」就是傳統的翻轉教室，「面對面」課堂授課就是常規的教學活動，那什麼是「複習翻轉」呢？「複習翻轉」取名因為這活動是發生在下課後，在課堂授課期間主持人會利用至少一堂課的時間，協助學生在課堂上完成課堂練習，同時詳細說明作業問題及解題思路。
2. 課堂練習其實就是給答案的作業問題，希望這些動手做的練習題，能讓學生充分掌握當週主題所要傳達的知識點，有了這些練習題的解題方法提示及指引，通常會有一小部分的同學，可順利在課堂上完成其餘作業問題。
3. 課後主持人會在印象還極為清晰的情況下，利用課堂上觀察到的上課狀況、學生提問、及助教回饋作為素材，設計「複習翻轉」影音教材腳本，這個課後錄製的影片目的在協助學生完成作業，複習翻轉的概念類似「自適應學習」輔助教學法，但因為時間較為緊迫無法針對個人做調整，只能以整個班級所觀察到的最大公約數，來設計錄製複習翻轉影音教材。

• 這是計畫結束後隔年另一個班級的故事，一開始主持人直接使用去年為本計畫設計的教材，幾次的作業後發覺學生無法跟上進度，主要是因為基礎程式設計能力的匱乏，雖然他們都有學過本課程所需的C和Python，但實際要他們用在本課程的作業上時，同學們的表現完全出乎我們的意料，能順利跟上進度的同學寥寥可數。因此我們把課程的內容做大幅的調整，並提供Python程式設計「複習翻轉」影音教材，協助同學提升程式設計能力到本課程的基本需求。另一項教學策略上的調整是將微型專題單純化，把微控制器部分設計成固定的樣板供學生使用，引導學生專注在微處理器系統方面的設計，同時也提供現成的Android APP控制介面，協助學生順利完成期末微型專題。
• 這個班級在最後一個月的表現，讓我和助教們跌破了眼鏡，雖然我們做了很多的教學調整，本就預期學生會有所反應，但我所觀察到的竟是幾乎全班同學都轉性了，似乎突然間覺得這一門課的內容變得有用有趣了，這段期間學生們參與課堂練習的情況極為活絡，我還得特別交代不要拖住我的助教太久，讓他們中午可以休息用餐。此次的教學實踐讓我們體驗到，學生是可以改變也願意改變，但身為老師的我們得不斷地去嘗試各式各類的教學法，平心而論「授課、觀察、調整、錄影」的日常循環真的很累，但是看到學生們的正向回饋及改變，整個學期累積的疲憊似乎已散去不少。

這是主持人第二年的教學實踐研究計畫，對教學實踐研究計畫有更深層的體驗，去年的計畫分享中看到很多老師，羅列出優秀學生的學習成果及參賽表現，主持人曾一度懷疑自己是不是走錯了方向，為何學生參與我們課堂活動的狀況明顯活絡，卻依然無法訓練出表現極為突出的學生，是因為我們的努力不夠嗎？還是因為我們的學生程度平平呢？

經過了新的一年的教學實踐研究後，我們不僅漸漸的釋懷，也更真切地了解到教學實踐研究計畫的真諦，所有參與計畫的教師是在不同的教育場域，找尋適合各自學校學生的學習方法，學生歷經一門課程的學習成就高低，本就不應是唯一的研究成果參考指標，反而應該以學生進步的幅度作為評量依據，方能確實了解所採用的教學方法是否有效，所使用的教學教材是否被學生認同，課堂上的教學活動是否提振了課堂學習風氣，我想這些無法攻佔報紙版面的訊息，才是反饋給參與教學研究教師最有效的教學策略調整指引。