黃耀群 張春晶 王娟

摘? ? 要：文章分析了黑龍江科技大學(xué)“微控制器原理及應(yīng)用”課程存在的問(wèn)題，開(kāi)展了多元化教學(xué)創(chuàng)新探索，提出了以“微控制器原理及應(yīng)用”課程為核心的“區(qū)塊鏈”課程體系建設(shè)思想，同時(shí)，深化實(shí)踐教學(xué)和“一體化”人才培養(yǎng)模式改革，實(shí)現(xiàn)學(xué)生工程素質(zhì)、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力的整合提高。從課程創(chuàng)新教學(xué)取得的效果可以看出，“微控制器原理及應(yīng)用”課程的教學(xué)創(chuàng)新對(duì)提高課堂教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力具有重要的意義和參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：教學(xué)創(chuàng)新;多元化教學(xué);課程“區(qū)塊鏈”

中圖分類號(hào)：G642? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? 文章編號(hào)：1002-4107（2022）03-0075-03

隨著科技的發(fā)展，社會(huì)需求的不斷轉(zhuǎn)變，高等教育人才培養(yǎng)理念和模式也在不斷地完善和革新，從產(chǎn)教融合、卓越工程師計(jì)劃、CDIO人才培養(yǎng)模式，到新工科、國(guó)際工程教育認(rèn)證，全國(guó)各高校為培養(yǎng)具有開(kāi)拓意識(shí)、創(chuàng)新能力的應(yīng)用型人才不斷努力探索?！拔⒖刂破髟砑皯?yīng)用”課程作為電子信息類、電氣類等專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是嵌入式開(kāi)發(fā)人才培養(yǎng)中的重要環(huán)節(jié)，它是數(shù)/模電路、高頻電子線路與傳感器設(shè)計(jì)、嵌入式開(kāi)發(fā)課程之間的紐帶和橋梁。在新時(shí)代、新理念、新社會(huì)需求的工科人才培養(yǎng)背景下，傳統(tǒng)“微控制器原理及應(yīng)用”課程的教學(xué)已經(jīng)無(wú)法滿足當(dāng)前社會(huì)對(duì)創(chuàng)新型、應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需求，教學(xué)創(chuàng)新改革勢(shì)在必行。如何切實(shí)提高教學(xué)質(zhì)量，如何根據(jù)社會(huì)需求、技術(shù)發(fā)展更新教學(xué)內(nèi)容，如何培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)能力和創(chuàng)新能力等一系列問(wèn)題，要求教師在教育教學(xué)過(guò)程中持續(xù)不斷地思考、創(chuàng)新和實(shí)踐。

一、“微控制器原理及應(yīng)用”課程的主體地位

和存在的問(wèn)題

（一）課程的地位和作用

“微控制器原理及應(yīng)用”是電子信息類、電氣類等專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，該課程以經(jīng)典的89C51單片機(jī)為核心，結(jié)合目前主流的微控制器元件，主要講述微控制器的硬件結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串行口、中斷系統(tǒng)、A/D、D/A以及單片機(jī)的接口電路設(shè)計(jì)。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)可以使學(xué)生掌握單片機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用技能，熟悉常見(jiàn)的工程案例，了解單片機(jī)技術(shù)及其在工業(yè)控制、經(jīng)濟(jì)建設(shè)和日常生活中的應(yīng)用，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)和工程實(shí)踐訓(xùn)練進(jìn)一步提高學(xué)生的工程應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力，為學(xué)生后續(xù)嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)鋪平道路，為將來(lái)從事電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、檢測(cè)和維護(hù)等工作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[1]。同時(shí)，該課程在學(xué)生科研項(xiàng)目訓(xùn)練、學(xué)科競(jìng)賽、專業(yè)課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)也發(fā)揮著極其重要的作用。

（二）課程存在的問(wèn)題

傳統(tǒng)的“以教為中心”的教學(xué)理念，以教師講授為主，“微控制器原理及應(yīng)用”這種以培養(yǎng)學(xué)生綜合設(shè)計(jì)能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力為目標(biāo)的課程已經(jīng)很難達(dá)到其教學(xué)要求。這種教學(xué)模式無(wú)法調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性，更談不上創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。所以，教學(xué)理念要不斷地向“以學(xué)為中心”轉(zhuǎn)變，突破現(xiàn)有的、刻板的、枯燥的教學(xué)模式，加強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性，培養(yǎng)其實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)不高、自主性不強(qiáng)的原因，一方面是課程本身具有一定的專業(yè)難度，且教學(xué)模式的先進(jìn)性不足。另一方面是學(xué)生對(duì)所學(xué)專業(yè)知識(shí)沒(méi)有融會(huì)貫通，沒(méi)有形成一個(gè)良好的知識(shí)體系。“微控制器原理及應(yīng)用”課程與其前導(dǎo)課、后續(xù)課的相關(guān)知識(shí)具有較高的連續(xù)性，而對(duì)電子電路基礎(chǔ)知識(shí)掌握較差的學(xué)生，在“微控制器原理及應(yīng)用”課程不斷深入學(xué)習(xí)后，會(huì)產(chǎn)生越來(lái)越多的問(wèn)題，導(dǎo)致學(xué)習(xí)困難，最后失去學(xué)習(xí)興趣。所以，教師在教學(xué)過(guò)程中要打破傳統(tǒng)的課程組織形式，根據(jù)人才培養(yǎng)目標(biāo)科學(xué)地構(gòu)建課程體系，形成“區(qū)塊鏈”，使專業(yè)知識(shí)融會(huì)貫通。

理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)脫節(jié)，理論知識(shí)與實(shí)踐技能無(wú)法通過(guò)課程融合轉(zhuǎn)化為解決問(wèn)題的能力[2]。一方面，課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多為簡(jiǎn)單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生只需按照教師的講解，按部就班地完成，驗(yàn)證所學(xué)理論知識(shí)的正確性，在這一過(guò)程中難以培養(yǎng)學(xué)生真正獨(dú)立思考和解決問(wèn)題的能力。另一方面，綜合實(shí)踐訓(xùn)練的效果并不理想，雖然教師按照學(xué)生的知識(shí)水平對(duì)實(shí)踐內(nèi)容進(jìn)行了設(shè)計(jì)，但在分組進(jìn)行實(shí)踐的過(guò)程中仍會(huì)有一部分學(xué)生存在“等、靠、要”的依賴思想，遇到難點(diǎn)就直接問(wèn)教師或等其他學(xué)生做出來(lái)再進(jìn)行修改，學(xué)生并沒(méi)有發(fā)揮自主性，其實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力并沒(méi)有通過(guò)分析問(wèn)題、查找資料、討論方案、反復(fù)測(cè)試等一系列過(guò)程得到實(shí)質(zhì)性的提高。此外，學(xué)生參與全國(guó)電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽等大學(xué)生創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新大賽的比例不高、參與度不夠，只有很少一部分學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力得到了提高。

信息技術(shù)在課程教學(xué)中應(yīng)用較少，線上教學(xué)平臺(tái)沒(méi)有得到充分的利用。自國(guó)家教育部大力推行高校教學(xué)改革以來(lái)，全國(guó)各高校開(kāi)始重視信息技術(shù)在課堂中的應(yīng)用，但在實(shí)際的課堂教學(xué)中，仍是以PPT講授為主，并沒(méi)有真正地運(yùn)用相應(yīng)的信息技術(shù)，當(dāng)然這與教學(xué)環(huán)境和硬件設(shè)施的建設(shè)有一定的關(guān)系。各專業(yè)課教師進(jìn)行線上教學(xué)時(shí)，仍是以上傳授課視頻、授課PPT和習(xí)題為主，并沒(méi)有充分利用線上平臺(tái)實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)內(nèi)容的討論與交流，線上和線下的教學(xué)并沒(méi)有結(jié)合起來(lái)形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)[3]。

二、“以學(xué)為中心”課程創(chuàng)新改革思路和措施

在教學(xué)創(chuàng)新過(guò)程中，傳統(tǒng)的教學(xué)環(huán)境、固定聯(lián)排的桌椅嚴(yán)重束縛課堂上師生主動(dòng)性和積極性的發(fā)揮，傳統(tǒng)的教學(xué)空間無(wú)法自然形成人性化互動(dòng)交流與創(chuàng)新智慧碰撞的氛圍，無(wú)法促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。為配合教學(xué)理念從“以教為中心”向“以學(xué)為中心”轉(zhuǎn)變，高校不斷加強(qiáng)智慧教室建設(shè)，為課程教學(xué)創(chuàng)新提供了良好的智能化、開(kāi)放型、互動(dòng)式的多樣性教學(xué)環(huán)境，以實(shí)現(xiàn)教育理念與教學(xué)空間、教育模式和教學(xué)方法的雙向促進(jìn)[4]。

在教學(xué)方法上，“微控制器原理及應(yīng)用”課程逐步探索有效的教學(xué)創(chuàng)新模式，利用思維導(dǎo)圖激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增加學(xué)生的思考時(shí)間，充分挖掘?qū)W生個(gè)性潛能。同時(shí)，思維導(dǎo)圖作為一種開(kāi)放性的思維工具，利用它進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)和板書(shū)教學(xué)，不但邏輯思路清晰，便于構(gòu)建專業(yè)知識(shí)體系，而且可以訓(xùn)練學(xué)生的思維能力，讓學(xué)生在已掌握知識(shí)的基礎(chǔ)上，用發(fā)散的思維去思考問(wèn)題，進(jìn)行知識(shí)的融合、遷移及靈活運(yùn)用，可較好地提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和創(chuàng)新思維能力。

科學(xué)構(gòu)建課程體系，將嵌入式開(kāi)發(fā)人才培養(yǎng)的重要課程整合貫通。教學(xué)中，教師要注重知識(shí)的邏輯關(guān)系，前面課程的知識(shí)后面要如何應(yīng)用、如何建立聯(lián)系，要“敲黑板，畫(huà)重點(diǎn)”;后續(xù)課程需要應(yīng)用哪些前面課程的知識(shí)，需要進(jìn)行回顧、聯(lián)結(jié)和綁定，突出課程知識(shí)內(nèi)在的邏輯統(tǒng)一，將原有專業(yè)課程的相互隔離狀態(tài)轉(zhuǎn)化為專業(yè)知識(shí)體系內(nèi)部的協(xié)調(diào)銜接和相互補(bǔ)充，形成課程體系的“區(qū)塊鏈”。

“微控制器原理及應(yīng)用”作為一門實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，為實(shí)現(xiàn)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)，將理論轉(zhuǎn)化為實(shí)踐創(chuàng)新能力，在試驗(yàn)和實(shí)踐環(huán)節(jié)可以開(kāi)展以各類電子競(jìng)賽題目和企業(yè)實(shí)際工程項(xiàng)目為導(dǎo)向的模塊式教學(xué)，讓實(shí)踐內(nèi)容更具有現(xiàn)實(shí)意義，而不是簡(jiǎn)單的理論驗(yàn)證。在實(shí)踐的過(guò)程中，教師要求各學(xué)生小組根據(jù)實(shí)踐項(xiàng)目利用思維導(dǎo)圖進(jìn)行分解，通過(guò)積極思考、討論和運(yùn)用理論知識(shí)構(gòu)建合理的設(shè)計(jì)方案，逐步實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)實(shí)踐要求，提升學(xué)生在實(shí)踐訓(xùn)練中的參與度，提高學(xué)生積極性、自主性和團(tuán)隊(duì)合作能力。同時(shí)，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的過(guò)程管理，加大學(xué)生操作能力、項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案的先進(jìn)性和創(chuàng)新性、最終項(xiàng)目答辯成績(jī)的比重，真正地把理論與實(shí)踐、設(shè)計(jì)與創(chuàng)新、能力與素質(zhì)緊密地結(jié)合起來(lái)，落到實(shí)處，實(shí)現(xiàn)學(xué)生工程素質(zhì)、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力的整合提高[5]。

注重信息、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用。采用“線上”網(wǎng)絡(luò)教學(xué)與“線下”課堂教學(xué)相結(jié)合、思維導(dǎo)圖與翻轉(zhuǎn)課堂相結(jié)合、自主學(xué)習(xí)與任務(wù)驅(qū)動(dòng)相結(jié)合的多元化教學(xué)模式，打破傳統(tǒng)課堂教學(xué)“以教為中心”學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)的弊端。打造以知識(shí)點(diǎn)、重點(diǎn)、難點(diǎn)為核心的微課，共享各類電子設(shè)計(jì)比賽題目和大學(xué)生創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新項(xiàng)目的優(yōu)秀案例，通過(guò)“微控制器原理及應(yīng)用”課程線上平臺(tái)，任課教師發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)，開(kāi)展線上教學(xué)和學(xué)生自主學(xué)習(xí)，師生充分利用網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)進(jìn)行學(xué)習(xí)討論和交流，加強(qiáng)線上互動(dòng)。同時(shí)，充分利用高校搭建的智慧教室，開(kāi)展“以學(xué)為中心”的翻轉(zhuǎn)課堂，以思維導(dǎo)圖教學(xué)、討論式教學(xué)、項(xiàng)目式教學(xué)等多元化的教學(xué)方法，突出學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位。學(xué)生根據(jù)教師下達(dá)的學(xué)習(xí)任務(wù)和實(shí)踐項(xiàng)目進(jìn)行講述、分析、討論和創(chuàng)新，發(fā)揮主動(dòng)性和創(chuàng)造性，提高分析、解決問(wèn)題的能力，創(chuàng)新能力和學(xué)習(xí)的成就感。

三、“微控制器原理及應(yīng)用”課程教學(xué)創(chuàng)新改革取得的成效

自2016年以來(lái)，“微控制器原理及應(yīng)用”課程不斷完善思維導(dǎo)圖的教學(xué)方法，開(kāi)展多元化的教學(xué)實(shí)踐，獲得了顯著的教學(xué)成果。學(xué)生期末考試平均成績(jī)提高了10.9%，得到了專家、同行和學(xué)生的廣泛認(rèn)可和高度評(píng)價(jià)，甚至部分已就業(yè)的學(xué)生，在工作中仍在使用思維導(dǎo)圖的方法進(jìn)行工作任務(wù)匯報(bào)和項(xiàng)目分析?！拔⒖刂破髟砑皯?yīng)用”課程思維導(dǎo)圖教學(xué)模式如圖1所示。

通過(guò)“微控制器原理及應(yīng)用”課程教學(xué)和實(shí)踐的不斷改革，學(xué)生的實(shí)踐能力穩(wěn)步提升，參加各類電子競(jìng)賽和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽的學(xué)生數(shù)量和獲獎(jiǎng)數(shù)量明顯增加。近5年來(lái)，黑龍江科技大學(xué)共計(jì)160余名學(xué)生在全國(guó)電子設(shè)計(jì)大賽、“挑戰(zhàn)杯”全國(guó)大學(xué)生系列科技學(xué)術(shù)競(jìng)賽、“藍(lán)橋杯”全國(guó)軟件和信息技術(shù)專業(yè)人才大賽和全國(guó)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等各項(xiàng)比賽中獲獎(jiǎng)。

四、持續(xù)深化課程創(chuàng)新改革，實(shí)現(xiàn)能力培養(yǎng)和就業(yè)一體化

在課程教學(xué)創(chuàng)新改革的過(guò)程中，如何激發(fā)學(xué)生的興趣和學(xué)習(xí)的自主性、如何科學(xué)地將課程教學(xué)內(nèi)容與創(chuàng)新教育教學(xué)方法相結(jié)合、如何將理論教學(xué)與實(shí)踐及技術(shù)發(fā)展相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新型、應(yīng)用型人才培養(yǎng)是值得教師不斷思索和探究的持續(xù)性命題?！拔⒖刂破髟砑皯?yīng)用”課程教學(xué)內(nèi)容既包括硬件電路設(shè)計(jì)，又有軟件編程，對(duì)學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)踐能力要求較高。在近年來(lái)的思維導(dǎo)圖創(chuàng)新教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生逐步形成了積極主動(dòng)思考、討論交流的良好學(xué)習(xí)氛圍，思維能力得到了顯著提升，課程也逐步向“以教師為主導(dǎo)，以學(xué)生為主體”的教學(xué)形式轉(zhuǎn)變。

在教育教學(xué)改革創(chuàng)新不斷深化的過(guò)程中，黑龍江科技大學(xué)電子信息工程專業(yè)將以“微控制器原理及應(yīng)用”課程為點(diǎn)、嵌入式開(kāi)發(fā)人才培養(yǎng)方向?yàn)榫€，從思維導(dǎo)圖的教學(xué)方法入手，采用任務(wù)和實(shí)踐項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)，持續(xù)完善校企合作，嘗試構(gòu)建從課程到實(shí)訓(xùn)、從實(shí)習(xí)到管培，再到就業(yè)的一體化人才培養(yǎng)體系，將學(xué)生的理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐創(chuàng)新能力，打通教學(xué)、實(shí)踐、實(shí)習(xí)和就業(yè)環(huán)節(jié)。在實(shí)踐教學(xué)中邀請(qǐng)一批在行業(yè)內(nèi)具有一定實(shí)力的企業(yè)技術(shù)人員，發(fā)揮企業(yè)技術(shù)人員和專業(yè)課教師的作用，以企業(yè)實(shí)際項(xiàng)目為實(shí)踐內(nèi)容，培養(yǎng)實(shí)踐創(chuàng)新人才。在畢業(yè)實(shí)習(xí)階段，企業(yè)可以對(duì)在實(shí)踐過(guò)程中表現(xiàn)優(yōu)異的學(xué)生發(fā)出實(shí)習(xí)邀請(qǐng)，進(jìn)入項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)進(jìn)行管理培訓(xùn)，對(duì)實(shí)習(xí)優(yōu)秀的學(xué)生，賦予優(yōu)先簽約權(quán)，真正實(shí)現(xiàn)學(xué)生能力培養(yǎng)和就業(yè)的一體化。

時(shí)代在發(fā)展，社會(huì)需求在轉(zhuǎn)變，為了培養(yǎng)滿足社會(huì)需求的高素質(zhì)人才，高校需要與“識(shí)”俱進(jìn)、與“需”共進(jìn)，注重以學(xué)生為主體，開(kāi)展“以學(xué)為中心”的教育教學(xué)創(chuàng)新?！拔⒖刂破髟砑皯?yīng)用”課程的課堂教學(xué)采用創(chuàng)新性的思維導(dǎo)圖教學(xué)模式，結(jié)合線上教學(xué)平臺(tái)和線下翻轉(zhuǎn)課堂的多元化教學(xué)模式，強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和思維能力的培養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)采用以各類電子競(jìng)賽題目和企業(yè)實(shí)際工程項(xiàng)目為導(dǎo)向的模塊式教學(xué)，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)。通過(guò)不斷的探索和努力，“微控制器原理及應(yīng)用”課程教學(xué)質(zhì)量穩(wěn)步提升，為嵌入式開(kāi)發(fā)人才培養(yǎng)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。該課程的教育教學(xué)創(chuàng)新具有較強(qiáng)的通用性和擴(kuò)展性，對(duì)于注重實(shí)踐能力培養(yǎng)的類似課程具有較高的推廣價(jià)值，對(duì)電子信息工程、電氣類專業(yè)學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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■ 編輯∕丁俊玲

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