摘 要：以深化產(chǎn)教融合為重點，以科教融匯為新方向，在鐵道車輛技術(shù)專業(yè)群課程中開展教學(xué)改革實踐。依托國家級軌道交通協(xié)同創(chuàng)新中心，省級產(chǎn)教融合實訓(xùn)基地，校企合作重構(gòu)單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程內(nèi)容，以項目引領(lǐng)，將最新科技成果融入教學(xué)，實現(xiàn)生產(chǎn)領(lǐng)域向教學(xué)領(lǐng)域轉(zhuǎn)化。以學(xué)生為中心，打造三階層次、三融四品、雙層畫像”的逆向推衍式課堂改革體系，通過本課程學(xué)習(xí)，使學(xué)生從知識掌握、能力達(dá)成、協(xié)作創(chuàng)新、思政教育四個維度實現(xiàn)階躍式突破，為將來從事應(yīng)用電子產(chǎn)品的設(shè)計檢測及軌道交通行業(yè)電路檢修奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：科教融匯 項目引領(lǐng) 教學(xué)改革

黨的二十大報告提出，統(tǒng)籌職業(yè)教育、高等教育、繼續(xù)教育協(xié)同創(chuàng)新，推進(jìn)職普融通、產(chǎn)教融合、科教融匯。其中，科教融匯，是一個創(chuàng)新性表述?！耙獔猿忠钥平?融匯為新方向，服務(wù)創(chuàng)新驅(qū)動戰(zhàn)略。”高職院校應(yīng)主動將科教融匯作為人才培養(yǎng)模式改革的新方向，以產(chǎn)科教一體化育人為切入點，以產(chǎn)科教平臺為依托，將科技創(chuàng)新要素有機(jī)融入人才培養(yǎng)全過程。

《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》是鐵道車輛技術(shù)專業(yè)的一門拓展課。涉及數(shù)字電路、模擬電路、傳感器、信號處理和程序設(shè)計等多方面的內(nèi)容，具有很強(qiáng)的實踐性和綜合性。本案例堅持“以學(xué)生為中心、以學(xué)生學(xué)習(xí)為中心、以學(xué)生學(xué)習(xí)產(chǎn)出為中心”的教學(xué)原則，推進(jìn)了項目引領(lǐng)，打造“三階層次、三融四品、雙層畫像”的逆向推衍式混合式改革體系。教學(xué)過程充分體現(xiàn)“教師做中教，學(xué)生做中學(xué)”的教學(xué)思路，堅持一課堂一思政的課堂格局。本課程教學(xué)內(nèi)容實現(xiàn)了零碎化向項目化教學(xué)的轉(zhuǎn)變，教學(xué)設(shè)計路徑實現(xiàn)了從正向預(yù)設(shè)向逆向推衍的轉(zhuǎn)變，教學(xué)評價體系由模糊綜合評價體系向精準(zhǔn)具象化評級體系的轉(zhuǎn)變。

1 思路與目標(biāo)

1.1 擬解決的主要教學(xué)問題

（1）傳統(tǒng)單片機(jī)教學(xué)內(nèi)容零碎化，課程思政未能有效融入課程體系。

（2）傳統(tǒng)的正向預(yù)設(shè)模式導(dǎo)致學(xué)習(xí)路徑單一化，學(xué)生創(chuàng)新實踐能力不足。

（3）學(xué)前分析與評價體系模糊化，數(shù)字化資源個性化設(shè)計不足的問題。

1.2 課堂改革思路

本次課堂革命針對教學(xué)中內(nèi)容零散化、路徑單一化、評價模糊化的問題，從三方面提出了改革思路。首先，針對單片機(jī)教學(xué)內(nèi)容零散化，課程思政未有效融入課程體系的問題。本課堂改革以項目引領(lǐng)，重塑三層級精準(zhǔn)賦能模塊化課程體系，同時將課程思政融入其中，選取了愛國愛黨、工業(yè)強(qiáng)國、職業(yè)發(fā)展、人文情懷四個，構(gòu)建一課堂一思政的課程思政格局。其次，針對傳統(tǒng)的正向預(yù)設(shè)模式導(dǎo)致學(xué)習(xí)路徑單一化，學(xué)生創(chuàng)新實踐能力不足的問題。本課堂改革靶向牽引，打造三融四品逆向推衍式學(xué)習(xí)路徑。采用項目引領(lǐng)，任務(wù)驅(qū)動教學(xué)方式，鼓勵學(xué)生開發(fā)單片機(jī)應(yīng)用的各類智能產(chǎn)品，形成“課程設(shè)計項目—創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目—畢業(yè)設(shè)計實踐—企業(yè)需求項目”的項目教學(xué)體系。通過逆推式項目設(shè)定，有效提高學(xué)生的實際工作技能，踐行“項目引領(lǐng)、三融四品”教學(xué)模式。堅持賽學(xué)融合，將課程教學(xué)與學(xué)生科技創(chuàng)新競賽結(jié)合，打造“教、學(xué)、做、創(chuàng)”一體化學(xué)習(xí)空間。最后，針對學(xué)前分析與評價體系模糊化，數(shù)字化資源個性化設(shè)計不足問題。本課堂改革因材施教，構(gòu)建“雙畫像”教學(xué)相長評價體系，開發(fā)精準(zhǔn)評價學(xué)習(xí)效果的工具，實施兩次“雙畫像”評價，評價結(jié)果回歸課堂應(yīng)用。通過課堂改革，打造“有用”“有料”“有趣”“有效”四有課堂。

2 教學(xué)設(shè)計

課程的總體設(shè)計思路：基于大數(shù)據(jù)和調(diào)查統(tǒng)計對學(xué)生知識儲備、學(xué)習(xí)特點和職業(yè)需求進(jìn)行分析，確定了本課程的教學(xué)手段和方法；根據(jù)課程特點，結(jié)合當(dāng)下新技術(shù)、新產(chǎn)品，將項目研發(fā)和教學(xué)知識有機(jī)融合，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力；依照基礎(chǔ)型項目、提高型項目、綜合型項目，對學(xué)生的職業(yè)能力遞進(jìn)培養(yǎng)方式，構(gòu)建教學(xué)模塊；深度融合課程思政，堅持一課堂一思政；根據(jù)學(xué)習(xí)特點和崗位需求，構(gòu)建全過程全方位的教學(xué)評價體系。

2.1 以首次畫像為藍(lán)本，整體把握學(xué)情

本課程的授課對象為鐵道車輛技術(shù)專業(yè)三年級的學(xué)生。依據(jù)鐵道車輛技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案的要求，對學(xué)生現(xiàn)有的知識儲備和實訓(xùn)能力進(jìn)行全面調(diào)查，旨在課前掌握學(xué)生的基本情況，制定相應(yīng)的教學(xué)策略。

本課堂革命聚合課前在線學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)、互動數(shù)據(jù)、練習(xí)數(shù)據(jù)等構(gòu)建用戶畫像模型，從知識掌握、能力達(dá)成、學(xué)習(xí)偏好三個維度，課前，結(jié)合職教云平臺，構(gòu)建第一次“集體畫像”和“個人畫像”。根據(jù)在線學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)生成一張該教學(xué)班級的“集體畫像”和該班每名學(xué)生的“個人畫像”。教師根據(jù)班級的畫像結(jié)果，明晰學(xué)情。

2.2 以三階層級為指引，重構(gòu)課程體系

本課程體系的設(shè)計以培養(yǎng)目標(biāo)為依據(jù)，以崗位需求為導(dǎo)向，以課程思政為抓手。運(yùn)用布魯姆教育目標(biāo)分類法，根據(jù)項目的復(fù)雜度和覆蓋知識點的情況，采用循序漸進(jìn)的方式，將項目分為三個層次，基礎(chǔ)認(rèn)知項目，提高技能項目和綜合創(chuàng)新項目。

1. 基礎(chǔ)認(rèn)知項目?；A(chǔ)性項目針對學(xué)生的學(xué)習(xí)特點來設(shè)計，主要是掌握單片機(jī)的基本知識點。這一層次項目共5個，功能簡單，易于實現(xiàn)，通過基礎(chǔ)性項目的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生了解單片機(jī)基本結(jié)構(gòu)、工作原理和外設(shè)接口，基本程序設(shè)計和調(diào)試方式，引導(dǎo)學(xué)生快速入門。

2. 提高技能項目。提升性項目基于基礎(chǔ)項目而設(shè)計，主要是掌握單片機(jī)知識點的簡單組合應(yīng)用。這一層次項目功能4個，具有檢測控制功能，每個項目均包含若干個知識點。通過提升性項目的學(xué)習(xí)，掌握軟硬件調(diào)試方法，具備單片機(jī)基本系統(tǒng)的開發(fā)能力。

3. 綜合創(chuàng)新項目。綜合性項目主要是根據(jù)單片機(jī)功能的綜合應(yīng)用、學(xué)生的崗位認(rèn)知和創(chuàng)新能力設(shè)計，這一次層次項目共3個。智能交通燈設(shè)計是在8路流水燈和交通燈項目的基礎(chǔ)上而研發(fā)；軸溫報警裝置結(jié)合鐵路貨車軸承檢修盲區(qū)而設(shè)置，學(xué)生在項目研發(fā)過程中迅速了解崗位特點；智能鐵鞋結(jié)合鐵路貨車客車鐵鞋存在漏撤而引起的事故而設(shè)計。3個項目具有完整的系統(tǒng)檢測控制功能，讓學(xué)生對單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計和相關(guān)擴(kuò)展知識的應(yīng)用有比較深刻的了解，鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新意識和愛崗敬業(yè)精神。

2.3 以三融四品為導(dǎo)向，制定教學(xué)策略

本課程針對傳統(tǒng)的正向預(yù)設(shè)模式導(dǎo)致學(xué)習(xí)路徑單一化，學(xué)生創(chuàng)新實踐能力不足問題，提出“項目引領(lǐng)、三融四品”的教學(xué)策略，“三課融合”即將思政教育、專業(yè)教育與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育融合；“四品”即學(xué)生通過課程學(xué)習(xí)，形成學(xué)業(yè)作品、課創(chuàng)賽作品、創(chuàng)新作品，畢業(yè)設(shè)計作品。

2.3.1 貫穿項目案例，任務(wù)驅(qū)動提高學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)

以實際應(yīng)用項目為核心開展教學(xué)，鼓勵和引導(dǎo)學(xué)生開發(fā)單片機(jī)應(yīng)用的各類智能產(chǎn)品，開展以單片機(jī)為核心的科研項目，形成“課程設(shè)計項目——創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目——畢業(yè)設(shè)計實踐—企業(yè)需求項目”的項目教學(xué)體系。在項目預(yù)設(shè)中采用逆推方式，首先深入企業(yè)需求，結(jié)合企業(yè)痛點問題，設(shè)定綜合創(chuàng)新項目，為有效完成綜合創(chuàng)新項目，對應(yīng)設(shè)立基礎(chǔ)性項目和提高性項目。比如為了解決目前鐵路貨車軸承的實時監(jiān)測難、覆蓋范圍小、穩(wěn)定性差的痛點問題，在綜合型項目中設(shè)定“軌道車輛軸溫?zé)o線實時監(jiān)測項目”，而基礎(chǔ)性和提高新的項目中設(shè)立的串行通信項目和溫度檢測設(shè)計為其做鋪墊。通過逆推式項目設(shè)定，能有效地提高學(xué)生的實際工作技能，教學(xué)過程中充分實現(xiàn)“以實際能力培養(yǎng)為中心”的應(yīng)用技術(shù)型的人才培養(yǎng)目標(biāo)，使學(xué)生在“學(xué)—用—練—創(chuàng)”四方面都得到有力的鍛煉。

2.3.2 深耕課程思政，構(gòu)建一課堂一思政的格局

本課程的教學(xué)設(shè)計堅持從“課程思政”到“思政課程”的理念，思政元素選取了愛國愛黨、工業(yè)強(qiáng)國、職業(yè)發(fā)展、人文情懷四個，在教學(xué)環(huán)節(jié)逐步滲透。例如，學(xué)習(xí)數(shù)碼管“視覺暫留”的特點中，引入“耳聽為虛，眼見為實”俗語，通過學(xué)習(xí)讓學(xué)生明白“耳聽、眼見”都不一定為實，所以做人要：“夫耳聞之，不如目見之；目見之，不如足踐之；足踐之不如手辯之”。給學(xué)生講解課程交通燈項目實現(xiàn)原理的過程中，同學(xué)們要遵守“做文明人、行文明路”的原則，引起大家的共鳴。通過潤物細(xì)無聲的融入思政元素，有效的提高了學(xué)生項目式學(xué)習(xí)的熱情，同時培養(yǎng)了學(xué)生愛國愛黨的情懷。

2.3.3 堅持賽學(xué)融合，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)潛力

課程教學(xué)與課外科技活動緊密結(jié)合，相互促進(jìn)。依托軌道交通智能防溜鐵鞋、軌道交通車輛軸溫?zé)o線檢測裝置、可發(fā)光交通路口斑馬線設(shè)計的科技創(chuàng)新項目，在教學(xué)環(huán)節(jié)中堅持賽教融合，將課程教學(xué)與“互聯(lián)網(wǎng)+”“挑戰(zhàn)杯”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、電子設(shè)計競賽等多項賽事結(jié)合，大力開展第二課堂，延伸教學(xué)范圍。組織科技創(chuàng)新小組，提高利用單片機(jī)進(jìn)行自動化系統(tǒng)及電子系統(tǒng)的開發(fā)和設(shè)計能力。在教學(xué)的過程中，學(xué)生誕生出“四品”，即學(xué)生通過課程學(xué)習(xí)，形成學(xué)業(yè)作品、創(chuàng)新作品、競賽作品，畢業(yè)設(shè)計作品，“四品”有效的發(fā)揮了以賽促學(xué)，通過課程學(xué)習(xí)激發(fā)創(chuàng)意，創(chuàng)意催生作品，作品優(yōu)化課程，最終提升學(xué)習(xí)動能，推動課堂教學(xué)升級。

2.4 以逆向推衍為路徑，踐行教學(xué)過程

在單片機(jī)課程的項目實過程中，采用逆向教學(xué)法的實踐方式，其目的是通過動手實踐，讓學(xué)生感受到要學(xué)理論的實用性，使學(xué)生產(chǎn)生興趣、疑問和要探尋其原理的欲望。為此本課程應(yīng)精心設(shè)計好每次項目的內(nèi)容及操作過程，為要講授的理論部分做好鋪墊，以點亮8路流水燈項目為例，進(jìn)行如下三階段六環(huán)節(jié)教學(xué)流程。

第一階段：課前導(dǎo)學(xué)—教師在智慧職教發(fā)布8路流水燈的設(shè)計電路圖和程序，通過短視頻方式觀看不同流水燈的閃爍效果，同時提出三個問題：1、點亮每一個發(fā)光二極管的條件是什么；2、單片機(jī)芯片如何提供發(fā)光二極管的控制信號；3、如何實現(xiàn)循環(huán)點亮發(fā)光二極管。

第二階段：課中探究—課中第一環(huán)節(jié)，教師首先將學(xué)生遵循“組間同質(zhì)，組內(nèi)異質(zhì)”的方式將學(xué)生4人為一組，對課前發(fā)布程序和電路設(shè)計在keil軟件和proteus仿真電路中進(jìn)行設(shè)計，每一組配出代表回答課前布置的三個問題。第二環(huán)節(jié)，教師根據(jù)學(xué)生的仿真效果和回答問題情況，針對性分析二極管點亮條件、程序設(shè)計、AT98C51并行接口知識。第三環(huán)節(jié)，教師為每一小組設(shè)計不一樣的8路LED的閃爍效果，學(xué)生分組練習(xí)，教師循環(huán)指導(dǎo)。第四環(huán)節(jié)，根據(jù)仿真情況，進(jìn)行實物電路連接。第五環(huán)節(jié)，組間分享實物電路效果，互相借鑒與指導(dǎo)。第六環(huán)節(jié)，教師對不同小組的任務(wù)進(jìn)行評價。

第三階段：課后提升。開放部分實驗室，讓學(xué)生可以利用相關(guān)的實驗室設(shè)備及基本的元器件；鼓勵各小組進(jìn)行創(chuàng)新實踐，積極采用新技術(shù)，新知識、新思路，促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

2.5 以二次畫像為映射，優(yōu)化教學(xué)評價

課后構(gòu)建第二次“集體畫像”和“個人畫像”。根據(jù)課堂授課后學(xué)生在線測試和在線學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)第二次生成一張該教學(xué)班級的“集體畫像”和一張該班每名學(xué)生的“個人畫像”，教師依第二次“集體畫像”評估課堂教學(xué)效果并形成整改策略，依第二次“個人畫像”評定學(xué)生成績，并開展針對性輔導(dǎo)，提供個性化教學(xué)服務(wù)。學(xué)生根據(jù)第二次“個人畫像”，補(bǔ)齊短板，自我調(diào)整，有效建構(gòu)知識體系。研制8個指標(biāo)、30個觀測點的在線學(xué)習(xí)評價指標(biāo)體系。

3 特色與創(chuàng)新

3.1 項目引領(lǐng)，重塑三層級精準(zhǔn)賦能模塊化課程體系

在本教學(xué)課程體系重塑中堅持以項目為主線、教師為引導(dǎo)、學(xué)生為主體，遵循以學(xué)定教的原則，強(qiáng)化創(chuàng)新思維在實踐中的應(yīng)用，重塑三層級模塊化課程資源，運(yùn)用布魯姆教育目標(biāo)分類法，根據(jù)項目的復(fù)雜度和覆蓋知識點的情況，采用循序漸進(jìn)的方式，將課程重塑為“基礎(chǔ)模塊（精準(zhǔn)知識點）-進(jìn)階模塊（組合知識點）-綜合模塊（項目賦能）”三層級的課程體系，同時將課程思政融入其中，構(gòu)建精準(zhǔn)賦能的模塊化課程體系。

3.2 靶向牽引，打造三融四品逆向推衍式學(xué)習(xí)路徑

在教學(xué)過程中采用“以終為始”的逆向教學(xué)設(shè)計。橫向以軟件虛擬仿真、三維動畫等情境資源靶向牽引，縱向以項目教學(xué)貫穿始終，學(xué)生從老師“教”中學(xué)到知識，從“做”項目中體會到知識的真諦，并反饋到“學(xué)”知識點中，進(jìn)一步推廣到學(xué)生科技創(chuàng)新比賽。將專業(yè)教育、創(chuàng)新教育、思政教育三方面深度融合。學(xué)生項目實踐過程中，以課程學(xué)習(xí)激發(fā)創(chuàng)意，創(chuàng)意催生作品，作品優(yōu)化課程，大力開展第二課堂，延伸教學(xué)范圍，產(chǎn)出了學(xué)業(yè)作品、創(chuàng)新作品、競賽作品，畢業(yè)設(shè)計作品，即為“四品”。

3.3 因材施教，構(gòu)建“雙畫像”教學(xué)相長評價體系

開發(fā)精準(zhǔn)評價學(xué)習(xí)效果工具，實施兩次“雙畫像”評價，評價結(jié)果回歸課堂應(yīng)用。本課程聚合課前課后在線學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)、互動數(shù)據(jù)、練習(xí)數(shù)據(jù)和課中學(xué)習(xí)測試數(shù)據(jù)，構(gòu)建用戶畫像模型對學(xué)習(xí)個體和班級兩次“雙畫像”。課前，教師根據(jù)班級的“集體畫像”和學(xué)生的“個體畫像”，明晰學(xué)情，設(shè)計課堂教學(xué)策略；課中，教師引導(dǎo)學(xué)生提問，促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，通過師生互動、生生互動，實現(xiàn)教學(xué)相長。課后，教師依第二次“集體畫像”評估課堂教學(xué)效果并形成整改策略，并開展針對性輔導(dǎo)。學(xué)生根據(jù)第二次“個人畫像”，補(bǔ)齊短板，自我調(diào)整，有效建構(gòu)知識體系。

4 教學(xué)效果評價

4.1 以創(chuàng)新項目為引擎，助力學(xué)生作品穩(wěn)步提升

在“課程設(shè)計項目——創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目——畢業(yè)設(shè)計實踐—企業(yè)需求項目”的項目教學(xué)體系中，學(xué)生通過“學(xué)—用—練—創(chuàng)”四方面鍛煉，產(chǎn)出了學(xué)業(yè)作品20個、競賽作品12個、創(chuàng)新作品10個，畢業(yè)設(shè)計作品18個。

4.2 以賽創(chuàng)促能為依托，推進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力提高

在教學(xué)環(huán)節(jié)中引入“以賽促能”的教學(xué)方式，將課程教學(xué)與大學(xué)生科技創(chuàng)新競賽中融合，學(xué)生獲得“互聯(lián)網(wǎng)+”大賽省級獎項12個、“挑戰(zhàn)杯”創(chuàng)業(yè)大賽省級獎項12個、電子設(shè)計競賽獎項2個。

4.3 以雙層畫像為途徑，促進(jìn)學(xué)生專業(yè)知識上升

通過課前課后兩次“集體畫像”“個體畫像”，針對學(xué)生個性共性問題設(shè)定教學(xué)策略和教學(xué)評價體系，提高學(xué)生課堂參與度，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，打造高效課堂。

基金項目：以科教融合會為指引，探索鐵道車輛技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)新路徑 （2024SZX126）；

陜西省職教協(xié)會課題：陜西省職業(yè)技術(shù)教育學(xué)會2024年度職業(yè)教育教學(xué)改革研究課題：以科教融匯為指引，探索鐵道車輛技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)新路徑。

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