別 磊，孫德志，姜 波，胡 晶

（長春光華學院，吉林 長春 130033）

0 引言

國家提出的“新工科”人才培養(yǎng)戰(zhàn)略，要求培養(yǎng)工程實踐能力強、創(chuàng)新能力強、具備競爭力的高素質(zhì)復合型人才，同時要求縮小傳統(tǒng)教學模式下高校人才培養(yǎng)與企業(yè)需求之間存在的差距[1]。高校進一步探索更加個性化、多樣化和全方位的人才培養(yǎng)模式，以適應國家發(fā)展的需要。單片機也稱單片微控制器，是一種集成電路芯片，在智能家居、工業(yè)控制、航空航天等領(lǐng)域都具有重要且廣泛的應用[2]。熟練掌握單片機系統(tǒng)的設(shè)計和控制，不僅有助于提升知識技能和實踐能力，更有利于提高創(chuàng)新水平，滿足社會對應用型人才的需求。

針對長春光華學院機械電子工程專業(yè)“單片機”課程教學過程中存在的若干問題，提出了一種項目驅(qū)動下單片機翻轉(zhuǎn)課堂教學模式，并利用現(xiàn)有教學資源對教學過程進行了重構(gòu)，達到了提高學生的學習興趣，調(diào)動他們的主觀能動性，促進學生進行專業(yè)探究與實踐。

1 “單片機”課程教學現(xiàn)狀分析

“單片機原理及應用”是機械電子工程專業(yè)的一門核心專業(yè)課，涉及多個學科、多個專業(yè)的內(nèi)容，具有很強的實踐性和綜合性[3]。目前國內(nèi)很多高校對該課程教學已由傳統(tǒng)講解模式向案例教學或項目教學模式轉(zhuǎn)變[4]，意在解決課時數(shù)少、學生實踐操作時間不充足的問題，但在課堂教學的實施過程中仍存在以下幾方面的問題：

（1）學生預習效果差

課堂教學若要有好的教學效果，需要學生帶著問題或者目標進入課堂，并跟著老師講課思路積極主動尋找答案。這要求學生在課前能進行預習并且對課堂要講內(nèi)容進行深度思考。但由于學生自制力差、積極性不足、教師對課前階段的掌控不足等問題，往往導致學生沒有達到預定的預期效果。

（2）理論部分講授過多

單片機課程內(nèi)容涉及知識面較廣，且多數(shù)知識點晦澀難懂，這也就導致了教師在理論部分講授上占用大部分時間。此種方式難以發(fā)揮學生的主觀能動性。

（3）項目之間關(guān)聯(lián)度小

不管是項目教學中的實踐項目還是實驗課程中的題目，都在一定程度上受課程內(nèi)容的限制，從而導致項目相互之間的關(guān)聯(lián)性較小，缺少設(shè)計性和團隊協(xié)作能力的鍛煉。

（4）過程性評價體系不夠完善

傳統(tǒng)課堂模式的成績評定忽略了學生在學習過程中的階段性成果，所以很難對學生學習質(zhì)量做出有效、客觀、公正的評價[5]，因此，對學生的學習質(zhì)量評價更應側(cè)重于應用能力和過程。

2 項目驅(qū)動下的翻轉(zhuǎn)課堂教學模式改革

項目式教學法是在教師的指導下，將相對獨立的項目交由學生進行協(xié)作完成全流程的設(shè)計與評價[5]。翻轉(zhuǎn)課堂是一種打破傳統(tǒng)課堂模式，將課堂內(nèi)外時間進行重構(gòu)，學生從被動接受知識向主動探究知識轉(zhuǎn)變，教師的角色也從知識的灌輸者變成課堂管理者。以上2 種教學方法都是為了解決學生學習過程中的內(nèi)驅(qū)力以及理論與實踐脫節(jié)的問題。任何形式的學習過程都必須有內(nèi)驅(qū)力作為學習動機，同時要結(jié)合行之有效的學習方法才能達到良好的學習效果，這也就使得項目式教學與翻轉(zhuǎn)課堂有機融合相輔相成成為一種可能。

在基于項目驅(qū)動的單片機翻轉(zhuǎn)課堂的模式下，項目任務是內(nèi)驅(qū)力，是完成課程任務的有效動機。而僅僅有項目卻沒有完成項目的能力也僅僅使之成為空中樓閣，因此需要使學生在開始項目之前具備一定知識素養(yǎng)與技能素養(yǎng)。所以在該模式下按照時間順序設(shè)置三種課程類型，即先導課、驗證課、項目課。針對課程類型、內(nèi)容、難易程度等因素的不同調(diào)整課時安排。導課教師首先由導課引領(lǐng)學生完成基礎(chǔ)理論和操作方法的學習，使學生對后續(xù)課程的學習具備一定的基礎(chǔ)，以便后續(xù)課程的展開，過程見表1。驗證課程中，需要對完成項目所須的知識與技能進行有針對性的學習，在此學習過程中使用翻轉(zhuǎn)課堂的形式。對學生課前學習質(zhì)量進行監(jiān)督，包括學生的學習時長、學習質(zhì)量、是否提出有效的問題等。課中針對普遍存在問題做統(tǒng)一解答，對組內(nèi)的問題進行單獨答疑，同時對課堂的進度與秩序進行管控。課后對學生的課堂測試進行總結(jié)分析，實現(xiàn)對學生學習質(zhì)量的監(jiān)控。項目課程中，明確小組任務，組員之間配合完成任務，鍛煉學生的團隊協(xié)同能力。在課程中適當融入課程思政元素，厚植愛國主義，激發(fā)學生的使命感與價值認同。教師在整個過程中負責答疑及進度管理。進行任務分配時每個獨立項目中的子項目又分為基礎(chǔ)項目、提升項目和綜合項目，設(shè)計漸進式的教學目標和與之匹配的評價標準，學生根據(jù)自己的學習能力、知識儲備等因素自行決定所做的項目內(nèi)容，最后與其他組員共同進行項目調(diào)試與結(jié)項。

表1 項目驅(qū)動下單片機翻轉(zhuǎn)課堂教學安排表

3 典型項目教學案例實施過程設(shè)計

電飯煲定時器系統(tǒng)設(shè)計是單片機項目式教學中的一個典型項目，主要實現(xiàn)的是電飯煲的功能操作、定時顯示、提示音等功能，其中包含中斷定時器、數(shù)碼管顯示、獨立鍵盤、繼電器控制、蜂鳴器等重要章節(jié)內(nèi)容。通過此項目的實踐，能夠增強學生對單片機中軟硬件設(shè)計的綜合應用能力。

對于先導課程使用常規(guī)教學模式，著重使學生掌握單片機實驗板的結(jié)構(gòu)組成及電路原理、C 語言基礎(chǔ)知識以及LED 小燈的點亮，熟悉keil 編程軟件、STC-ISP 程序燒錄軟件、PROTUES 軟件的使用。設(shè)置隨堂測驗，對學生的學習質(zhì)量進行監(jiān)控，具體的完成內(nèi)容要求見圖1。

圖1 項目驅(qū)動下單片機翻轉(zhuǎn)課堂內(nèi)容安排

驗證課程即對上述項目包含章節(jié)內(nèi)容進行逐一學習實踐，驗證課程使用翻轉(zhuǎn)課堂的形式，首先在課前發(fā)布項目計劃安排與知識點清單，針對課程內(nèi)容發(fā)布一定量的學習視頻與參考資料供學生自學。設(shè)置課前預習測驗題，用于督促和檢驗學生在課前的學習質(zhì)量和進度。設(shè)置課前預習內(nèi)容提問單，便于老師掌握學生的問題，并在課上及時解決。課上學生在自己的小組內(nèi)進行學習討論，也可以與老師進行實時互動交流。課上使用開發(fā)板對預習內(nèi)容進行操作驗證，并及時與老師反饋實踐成果，教師需對學生的成果進行評分。學生完成課后測驗或作業(yè)并進行內(nèi)容小結(jié)，開始下一次驗證課程的預習。

在項目課程中，學生已經(jīng)對完成預定項目具有了一定的知識和技能基礎(chǔ)，但是由于學生的學習能力、課程專注度、主觀能動性的差異，導致學生對驗證課程中的內(nèi)容掌握情況不盡相同。因此在項目課程課前進行任務布置時，由組長與組員進行協(xié)調(diào)確認自己所承擔的任務難度。在課上各小組之間可以進行研究與討論，共同推進項目進行。在課堂上要求學生控制12864 顯示屏，在程序初始化時展示“熱烈慶祝建黨百年”“我愛祖國”等字樣。老師在最后一次項目課上對各組的完成情況進行評分記錄。課后學生需完成的是本次項目的完成總結(jié)與收獲心得報告。

在整個項目驅(qū)動下的翻轉(zhuǎn)課堂教學過程進行中，老師主要的作用是進行監(jiān)督和引導，把更多的時間留給學生，幫助學生探索更深層次的知識并內(nèi)化成技能，同時啟發(fā)學生的好奇心，培養(yǎng)學生的自學能力與團隊協(xié)作精神。通過驗證課程在翻轉(zhuǎn)課堂模式下的逐步完成，為后續(xù)項目課程打下基礎(chǔ)，同時驗證課程又作為項目課程在翻轉(zhuǎn)課堂模式下的預習部分，形成了雙層翻轉(zhuǎn)課堂的教學模式，進一步提升了學生知識素養(yǎng)和技能素養(yǎng)。

4 實踐效果評價

研究選取2017、2018 級機械電子工程專業(yè)2 個班級“單片機原理及應用”課程總成績進行統(tǒng)計分析（表2）。該成績包含各種隨堂測試成績、階段測試成績、項目評分成績等之和（占總成績70%）。

表2 學生成績統(tǒng)計表

在實施該教學模式后，由2 年的成績統(tǒng)計可知，4 個班級單片機課程均取得較好成績，學生對知識的理解和掌握程度均有較大范圍的提升，通過項目式教學的設(shè)計和實施，學生對單片機課程產(chǎn)生了濃厚的興趣，并在一定程度上鍛煉了學生的自制力和協(xié)作精神。在翻轉(zhuǎn)課堂模式的引導下，學生的主要學習時間由課上向課上課下相輔相成的形式進行轉(zhuǎn)變，提升了學習的內(nèi)驅(qū)力，學生對于此種教學環(huán)節(jié)設(shè)計能積極配合和參與，提升了學生的動手實踐能力，學生的認可度高，對學生的后續(xù)課程學習產(chǎn)生了積極影響。

5 結(jié)語

項目驅(qū)動下的單片機翻轉(zhuǎn)課堂教學模式在一定程度上激發(fā)了學生的學習興趣，提升了學生的自主探究能力和解決實際問題的能力，培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新意識和團隊協(xié)作意識。在項目目標的驅(qū)動下，學生加快了對知識的內(nèi)化進程，使之迅速轉(zhuǎn)化成為理念和技能。解決了課時少、過程性評價體系缺乏等問題，并將課程思政有機融入學習中，培養(yǎng)了學生愛國情懷。但是，在課程教學過程中同樣存在一些問題，如教師對課堂進度的把控不到位，學生主觀能動性差等問題，因此，要想使此種模式更加高效、合理的服務于“新工科”人才體系的培養(yǎng)，還需要繼續(xù)深入研究與探索。