李曉娟 李建科 胡良 曾文獻 王亞超

摘?要：以加強課程建設(shè)培養(yǎng)新工科人才作為出發(fā)點，激發(fā)學(xué)生興趣為導(dǎo)向，并結(jié)合課程思政的建設(shè)目標，通過引入大學(xué)生電子設(shè)計大賽和藍橋杯大賽中的代表性案例，采用競賽項目驅(qū)動教學(xué)模式，實現(xiàn)“教師講授為主”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩W(xué)生參與為主，教師指導(dǎo)為輔”的教學(xué)做一體化的教學(xué)模式。教學(xué)內(nèi)容上將專業(yè)知識與思政元素有機結(jié)合，賦予專業(yè)知識思政價值導(dǎo)向，加強學(xué)生人生觀與價值觀的引領(lǐng)，要求“學(xué)為學(xué)、學(xué)為人”，通過情操陶冶達到培養(yǎng)高尚人格的目的。通過采取過程性考核機制，充分融入明辨性思維能力培養(yǎng)，提高學(xué)生的綜合能力。

關(guān)鍵詞：教學(xué)模式改革；PBL；單片機；過程性考核

1?概述

隨著大數(shù)據(jù)、“互聯(lián)網(wǎng)+”等先進信息技術(shù)的快速發(fā)展，智慧教學(xué)已經(jīng)進入傳統(tǒng)課堂，成為教師不可缺少的教學(xué)手段［1］。單片機原理及應(yīng)用課程是一門應(yīng)用性和實踐性極強的課程，集合了C語言程序設(shè)計、數(shù)字電子技術(shù)和電路與電子技術(shù)等多門課程的重要知識點。該課程不僅包含基本概念、基本原理等眾多知識點，邏輯性強且內(nèi)容抽象，還具有理論與實踐、軟件與硬件多重結(jié)合的特點。傳統(tǒng)的以教師講解為主，學(xué)生被動式接受的授課方式已經(jīng)暴露出諸多不足，不能滿足教學(xué)提升的要求［23］。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：首先是學(xué)生學(xué)習過程中沒有學(xué)習動力，普遍反映課程理論知識的講授枯燥乏味，實驗課程的教學(xué)形式過于單一，大部分實驗項目通過Keil?C和Proteus仿真軟件實現(xiàn)，學(xué)生動手能力得不到鍛煉；其次表現(xiàn)在課程鋪墊與課程實踐環(huán)節(jié)的缺失，課程內(nèi)涵和外延不夠豐富；最后是考核方式過于單一，無法有效地反映學(xué)生綜合表現(xiàn)。以上問

題導(dǎo)致該課程的教學(xué)已經(jīng)無法滿足當前工科類專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)需求。為了滿足國家智能制造2025發(fā)展規(guī)劃的要求，單片機原理及應(yīng)用課程對基礎(chǔ)芯片應(yīng)用能力的培養(yǎng)水平還需要更進一步的提升［4］。

在新的教育時代，每一位一線授課教師還要認真領(lǐng)悟習近平新時代中國特色社會主義思想及十九大精神。課程教學(xué)要實現(xiàn)教書育人，新工科人才的培養(yǎng)需要做到德才兼?zhèn)?。德育培養(yǎng)不僅是思想政治類課程的職責，每門課程也都應(yīng)該結(jié)合自身的課程內(nèi)容，充分發(fā)揮其思政育人的功能。單片機原理及應(yīng)用課程是一門主要講授單片機芯片應(yīng)用與編程的課程。單片機系列芯片屬于高科技芯片產(chǎn)品，我國在芯片研發(fā)上與國外仍存在一些差距。因此，本課程的思政內(nèi)容切入點從芯片核心技術(shù)入手，并引入一些為祖國發(fā)展辛勤付出的科研工作者事跡等。為了改進單片機課程的教學(xué)效果，并實現(xiàn)相應(yīng)的培養(yǎng)目標，必然要進行課程改革和建設(shè)。教學(xué)改革中我們堅持以培養(yǎng)學(xué)生實踐動手能力為主線，將教、學(xué)、做一體化教學(xué)模式有機融入“雨課堂”“學(xué)習通”等智慧教學(xué)平臺，從教學(xué)資源設(shè)計、教學(xué)活動組織、課程思政內(nèi)容融合、過程性考核4個方面進行深入研究探索，形成一種知識學(xué)習離散化、技能掌握集中化的線上線下混合式教學(xué)模式，以適應(yīng)企業(yè)對人才培養(yǎng)的需求。

2?單片機原理及應(yīng)用課程教學(xué)模式改革

2.1?理論教學(xué)模式改革

傳統(tǒng)教學(xué)中重理論而輕實踐，通過引入有較大影響的全國電子設(shè)計大賽和藍橋杯大賽中的代表性案例，采用案例驅(qū)動教學(xué)（PBL）模式，通過“雜”問激發(fā)學(xué)生的思考興趣、引導(dǎo)構(gòu)建問題框架；通過“精”問引導(dǎo)技術(shù)方案思考、確定技術(shù)方案可行性；最后通過“追”問攻克技術(shù)實現(xiàn)的難點、審視和反思技術(shù)方案，實現(xiàn)由“教師為主”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩W(xué)生為主導(dǎo)，教師為輔導(dǎo)”，形成圖1所示的教學(xué)做一體化的教學(xué)模式。單片機課程的講授不能再是老師的一言堂，不能再是填鴨式教育，教與學(xué)要形成雙向的，老師應(yīng)充當一位引領(lǐng)者，引導(dǎo)學(xué)生進入知識領(lǐng)域，教會學(xué)生尋求和探索知識。全方位開展啟發(fā)式講授、互動式交流、探究式討論的課堂教學(xué)改革，加強師生和生生之間的深度交流對話，啟發(fā)學(xué)生獨立思考，激勵學(xué)生勇于、善于表達，進而促成學(xué)生明辨性思維能力的提高。

授課過程中采用豐富的教學(xué)案例（物品分揀搬送裝置、自動循跡小車、四旋翼自主飛行器探測跟蹤系統(tǒng)等）來分析所涉及的單片機原理及應(yīng)用相關(guān)知識。學(xué)習主要圍繞“初步接觸→產(chǎn)生興趣→深入了解→理解掌握→簡單實踐→熟悉操作→加深認識→應(yīng)用創(chuàng)新”幾個維度展開，打破教學(xué)過程脫離實際的人才培養(yǎng)方式，讓學(xué)生盡早接觸工程現(xiàn)實問題，增強學(xué)生的創(chuàng)新能力和意識。同時，在專業(yè)知識學(xué)習過程中，將前輩先賢的事跡融入理論授課過程中，將“九層之臺，起于累土”的精神傳達給學(xué)生，強調(diào)基礎(chǔ)理論知識不斷積累的重要性；“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”，從國際芯片發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀出發(fā)，激發(fā)起每一名同學(xué)的深切愛國主義情懷，提升他們的主人翁意識，樹立起學(xué)生學(xué)習先進技術(shù)的目標；“不積跬步，無以至千里”，培養(yǎng)學(xué)生艱苦奮斗的工匠精神和敬業(yè)意識，激勵學(xué)生熱愛生活、熱愛學(xué)習，自覺形成良好的學(xué)習習慣和道德情操。

除了課堂上充分融入思政元素外，課下積極開展教師思政意識加強工作，進行課程思政團隊建設(shè)。以增強教師隊伍育人意識與育人能力為核心目標，通過創(chuàng)新實操訓(xùn)練、思政教學(xué)常規(guī)訓(xùn)練和科學(xué)的思政隊伍評價體系，從德育素養(yǎng)培養(yǎng)入手，全面提高教師隊伍的整體思政意識，促進“課程思政”團隊建設(shè)工作健康發(fā)展。創(chuàng)建互幫互助、合作發(fā)展的思政教師與專業(yè)教師合作發(fā)展模式，實現(xiàn)課程“1+1>2”的建設(shè)效果。厘清教學(xué)內(nèi)容與思政元素的對應(yīng)關(guān)系，優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容，在專業(yè)教育中找準思政教育的切入點，做到潛移默化，寓教于樂。同時，要緊緊圍繞課程教學(xué)的思想目標，在梳理兩者關(guān)系的過程中，注重教學(xué)內(nèi)容與主流價值的同頻共振。

2.2?線上平臺擴展教學(xué)

單片機課程采用線下教學(xué)和線上學(xué)習相結(jié)合的混合教學(xué)模式。線上課程包括課程相關(guān)視頻、章節(jié)參考文獻、章節(jié)練習測試題、科技前言技術(shù)介紹、案例展示及討論交流等幾個環(huán)節(jié)。通過數(shù)字課程建設(shè)，學(xué)生的學(xué)習時間和地點將不再限制于課堂和實驗室中，打破時間和空間的限制。通過學(xué)習平臺線上學(xué)習與提問，討論區(qū)發(fā)帖、回帖等方式解決學(xué)生理論學(xué)習中的困惑，實現(xiàn)多維交叉的時域與空間域，讓學(xué)生找到個性化的學(xué)習方式，適合于自己的習慣。課程教學(xué)實現(xiàn)了從普惠教育向以學(xué)生為主體，普惠+個性化培養(yǎng)相結(jié)合的現(xiàn)代化教學(xué)生態(tài)的轉(zhuǎn)變。

課程視頻將每一章的知識點分割成若干個小節(jié)，為同學(xué)講解基本原理及模塊設(shè)計思路方法，同時配備有實際操作演示。每個章節(jié)提供相關(guān)的參考文獻幫助同學(xué)詳細閱讀理解，擴展知識面。練習測試題則強化鞏固所學(xué)習的知識點，檢驗學(xué)習效果，有助于進行線下動手實踐。通過線上同學(xué)間、師生間的學(xué)習交流及同學(xué)作業(yè)的互評機制有助于學(xué)生開闊思路，活躍思維。將單片機系統(tǒng)發(fā)展的前沿科技進行錄制，同時將教學(xué)過程中的經(jīng)典項目案例和先進技術(shù)應(yīng)用案例等視頻在視頻網(wǎng)站上錄播，為學(xué)生多手段、多頻次、多途徑地展示先進單片機系統(tǒng)的場景應(yīng)用案例。拓寬學(xué)生的視野和知識面，引導(dǎo)學(xué)生認真思考，主動參與，將實踐與創(chuàng)新有機融合，使學(xué)生認識到學(xué)海無涯，任何知識都可以深入挖掘，學(xué)得更細、更深、更廣，增強學(xué)生畢業(yè)后社會適應(yīng)的能力。

2.3?實驗課教學(xué)模式改革

傳統(tǒng)實驗課程存在教師設(shè)計多、學(xué)生分工合作及主動創(chuàng)新少，以及課程設(shè)計與大型實驗項目限定條件多、學(xué)生自主發(fā)揮獨立思維余地少等問題［56］。通過借鑒全國/省級大學(xué)生電子設(shè)計大賽、藍橋杯全國軟件和信息技術(shù)專業(yè)人才大賽的理念，打破實踐教學(xué)中存在的演示性和驗證性實驗多、綜合設(shè)計性實驗少的局面，構(gòu)成圖2所示的實驗教學(xué)體系。實驗教學(xué)內(nèi)容將結(jié)合大學(xué)生電子設(shè)計競賽，用比賽來調(diào)動學(xué)生的積極性。

將全班學(xué)生劃分為多個設(shè)計小組，組建形成學(xué)習團隊，根據(jù)競賽項目案例進行團隊小組實踐教學(xué)，協(xié)作完成設(shè)計任務(wù)。協(xié)作過程中，小組同學(xué)可取長補短，在提高效率的同時，讓學(xué)生學(xué)會團隊協(xié)作，學(xué)會權(quán)衡集體價值和個人價值，增加學(xué)生們的團隊合作精神和協(xié)作能力。實驗課后期組織學(xué)生們參加河北經(jīng)貿(mào)大學(xué)舉辦的智能車挑戰(zhàn)賽，將課堂上獲取的理論知識熟練地應(yīng)用到實際的工程項目中，深化理論知識，便于學(xué)生學(xué)以致用，鍛煉學(xué)生的鉆研精神，達到培養(yǎng)學(xué)生項目方案設(shè)計、單片機系統(tǒng)搭建及程序編寫等綜合能力的目的。

2.4?課程考核模式改革

傳統(tǒng)單片機課程的考試內(nèi)容局限于課本中的基礎(chǔ)理論知識，綜合多個知識點的設(shè)計型題目較少，通過利用現(xiàn)有的全國大學(xué)生電子設(shè)計大賽和藍橋杯大賽案例，選取實際型和綜合型較強的案例，增強對學(xué)生分析問題和解決問題能力的考核，形成圖3所示的基于過程性考核的機制，適當減少期末成績的占比。同時，在期末考試中，減少基礎(chǔ)理論知識和簡單章節(jié)實驗編程題的占比，增加設(shè)計型實驗題目。通過采用PBL項目，增強學(xué)生們的主角意識，同時提高學(xué)生的探究能力、邏輯、科學(xué)分析和解決問題的能力、個人或團隊思想及成果的展示能力、團隊協(xié)作能力及知識歸納能力等。

除此之外，還要讓學(xué)生通過分組的形式自由展示單片機應(yīng)用領(lǐng)域的科技前言報告，以加強學(xué)生的團隊協(xié)作能力。小組成員課下共同完成題目的選擇、參考文獻的搜集、PPT的制作，課上分享論點及答疑與展示，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習積極性、主動性與探索性。從選題、遇到問題、思考與討論、解決問題，到課堂展示工程問題的單片機知識相關(guān)原理、關(guān)鍵問題及可能的解決方案這一過程，就是學(xué)生深入理解與掌握科技前言技術(shù)的過程。最后，根據(jù)學(xué)生理論課、實驗課及線上互動平臺的參與度，對項目的解析答辯效果、科技前言報告展示等過程性表現(xiàn)，綜合評定平時成績。

結(jié)語

為了加強新工科人才的培養(yǎng)，本文將競賽案例、明辨性思維和課程思政內(nèi)容融入單片機原理及應(yīng)用課程的教學(xué)中，以激發(fā)學(xué)生興趣、引導(dǎo)學(xué)生自主思考和探究為導(dǎo)向，進行了教學(xué)改革探討。自本教學(xué)項目改革以來，課題組教師對課程教學(xué)大綱、教案和實驗大綱進行修訂，教學(xué)方法和考核方式有了很大改善。通過引入雨課堂、學(xué)習通等信息手段，開放單片機實驗室設(shè)備，使學(xué)生與實驗箱/開發(fā)板“直接對話”，激發(fā)其學(xué)習激情，化被動學(xué)習為主動學(xué)習，對學(xué)生后續(xù)專業(yè)課學(xué)習、畢業(yè)設(shè)計書寫及就業(yè)能力提升大有裨益。

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基金項目：國家新工科研究與實踐項目，面向新財經(jīng)的信息技術(shù)新工科發(fā)展模式探索與實踐——以河北經(jīng)貿(mào)大學(xué)為例（項目編號：EJSJRJ20201310）；河北經(jīng)貿(mào)大學(xué)校級教學(xué)研究項目，新財經(jīng)背景下單片機原理及應(yīng)用課程教學(xué)模式研究（項目編號：2021JYY42）

作者簡介：李曉娟（1987—?），女，漢族，河北衡水人，博士，講師，研究方向：人工智能、高等教育。