關鍵詞：單片機原理與應用；對分課堂；教學改革；課堂教學；教學實踐

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2025）03-0154-03 開放科學（資源服務） 標識碼（OSID） ：

0引言

傳統教學模式以教師為中心，課堂教學主要采用講授法，教師幾乎占用整個課堂教學時間，扮演著知識灌輸者的角色，學生則處于被動學習狀態(tài)，缺乏長期思考訓練，難以培養(yǎng)創(chuàng)新思維。2014年，李克強首次提出“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”[1]，2017年，教育部提出了“新工科理念”[2]，兩者均突出強調了創(chuàng)新能力的重要性。這要求高校在人才培養(yǎng)過程中，注重大學生創(chuàng)新思維能力和自主學習能力的培養(yǎng)。課堂教學需要實現教師與學生角色的轉變，突出學生的主體作用，同時培養(yǎng)學生的思考習慣，并激發(fā)其創(chuàng)新潛能。

張學新教授于2014年提出了對分課堂這一新型教學模式[3-4]。該教學模式將教學時間分為三個部分：第一部分為教師的精講留白，第二部分為學生的內化吸收，第三部分為課堂的討論交流。教師的精講留白為學生的內化吸收奠定知識基礎，學生在內化吸收后的成果通過小組討論和全班交流得到展示、分享和完善。課堂討論過程中生成的知識增量不斷豐富課堂教學的理論深度和知識廣度。該教學模式不僅能夠調動學生學習的主動性和課堂參與度，充分挖掘學生的創(chuàng)新潛力，同時還能提升學生的學習效果，有助于高等教育教學質量的提升。

在單片機原理與應用課程的教學過程中，引入“對分課堂”教學模式，根據教學內容與學生實際情況，靈活運用“當堂對分”和“隔堂對分”兩種教學策略。在教學實踐中，教師不僅要講解知識點的重點、要點和難點，還需要給予學生充分的時間進行自主學習、小組討論以及自由提問，從而注重培養(yǎng)學生的自主學習能力、實踐應用能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力等三大核心能力。

本文共分為5個部分：第一部分介紹單片機原理與應用課程的教學現狀；第二部分闡述基于對分課堂教學模式的課程教學設計；第三部分描述該課程對分課堂教學模式的實踐；第四部分分析課程對分課堂教學的效果；第五部分對研究成果進行總結與反思。

1 單片機原理與應用課程當前教學中存在的問題

單片機原理及應用課程是自動化類專業(yè)人才必須掌握的一門專業(yè)課程。該課程不僅要求學生掌握相應的理論知識，同時具有很強的實踐性和工程性，強調理論教學與實踐教學的高度結合。單片機原理及應用課程總學時為48，其中實驗學時為12，理論學時為36。在課程教學實施過程中，存在以下問題：

1） 重理論輕實踐。教學計劃中理論學時為實驗學時的3倍。在課堂教學中，教師注重講授理論知識，而學生的實踐環(huán)節(jié)時間占比較低[5-6]。學生花費大量時間理解并消化理論知識，但在實踐實驗教學中，往往不能合理規(guī)范地將理論知識運用到具體項目中。學生無法明確學習單片機理論知識對于自動化專業(yè)的重要性，也不清楚其在自動化控制中的具體應用，導致學習過程中出現困惑，并在理解與應用上有所不足，從而影響教學效果。

2） 教學方法單一。目前單片機原理及應用課程中常用的教學方法為講授教學法。在這種方法中，教師成為課堂的主角或主演，而學生則充當聽眾或觀眾，課堂缺乏互動性和創(chuàng)新性[7-9]。實踐環(huán)節(jié)也未得到足夠的重視，課堂中缺少對學生自主學習能力和實踐應用能力的訓練。實驗課程通常依托現成的實驗箱完成實驗，但這幾乎僅限于簡單的理論知識驗證，缺乏設計性和創(chuàng)新性的實驗。

2 單片機原理與應用課程對分課堂教學策略設計

根據單片機原理及應用課程教學大綱安排，課程理論講授部分共48學時，每次課3節(jié)連上。在實施對分課堂教學策略前，需先將授課內容按3節(jié)/次進行詳細拆分，并根據知識點的難易程度及內容特點靈活選用“對分”模式。學生在前續(xù)課程中已經學習過C語言程序設計和微機原理與接口技術課程，因此對于基礎知識、開發(fā)環(huán)境、中斷原理與應用、時鐘、復位、ADC原理與實現、SPI應用等偏重基本知識和簡單實踐操作的內容，重點在于即刻應用，采用“當堂對分”的教學策略。

在講授硬件基礎知識（如復位和電源模式及實現、定時器原理與應用、串行收發(fā)器原理及實現、SPI原理等） 時，由于知識點難度較大，需要學生自主學習，因此需為學生預留足夠的時間和空間以消化吸收知識，采用“隔堂對分”的教學策略?！案籼脤Ψ帧毙铻閷W生指定明確的課后準備任務，并引入適度的督促考核機制。

當堂對分的環(huán)節(jié)包括：教師講授、學生自主學習及課堂討論，這三個環(huán)節(jié)均需在一次課中完成。隔堂對分的環(huán)節(jié)為：課堂進行教師講授和課堂討論，課后留學生自主學習任務。

單片機原理及應用課程對分策略的具體安排詳見表1。

3基于對分課堂教學模式的教學實踐

對分課堂教學模式主要包括三大基本環(huán)節(jié)：教師講授、自主學習和課堂討論。在教學過程中，學生的主要任務是個人自主學習并參與課堂討論，而教師的主要任務是講授內容并主導課堂討論。

1） 教師講授。 教師講授是對分課堂教學模式中最關鍵的環(huán)節(jié)，其教學效果決定了后續(xù)自主學習和課堂討論環(huán)節(jié)能否順利開展。對分課堂教學模式強調課堂講授要精講留白[10]。這要求教師在備課階段，基于教學目標對教材中細碎的關鍵知識點進行重構，精心設計出融合多個知識點的教學任務，并在有限的學時內完成對這些知識點的講授?！傲舭住币蠼處煙o須面面俱到，而是點到為止，為學生留下思考和探索的空間。

在這一階段，教師可以使用任務驅動的方式整合零散的知識點，構建系統化的知識框架，具體如表2所示。

任務內容是通過定時器T0產生50 ms的定時，啟用定時器T0中斷使LED9和LED10燈反轉，并在P35 引腳輸出定時脈沖。要求在指定實驗箱上完成實驗，實驗箱的硬件布局如圖1所示。

為了完成這一任務，教師需要在有限時間內向學生講解定時器的工作原理、定時器的計數模式以及定時器的初始化三個重要知識點，并帶領學生一起動手完成任務。同時，定時器初值計算和定時器初值賦值這兩個知識點則留給學生，通過自主學習環(huán)節(jié)來完成。

2） 自主學習。學生在聽完教師講授后，以完成自主練習為學習目標開展自主學習[11]。教師向學生提供課件和必要的學習資源，學生需精讀教師講授的內容，全面、深入分析理解并融會貫通各個知識點。同時，學生需獨立完成個人“亮考幫”作業(yè)和自主練習，并通過學習通網絡平臺提交，結果作為過程考核的一部分?！傲量紟汀弊鳂I(yè)具體如表3所示。

個人“亮考幫”作業(yè)設計包含4個部分。第1部分是“亮閃閃”，要求學生在自主學習后亮出自己的學習感悟和學習收獲，通常以思維導圖的形式將知識點進行系統化梳理；第2部分是“考考你”，學生將自己已經理解的學習內容以問題形式提出，挑戰(zhàn)其他學習者；第3部分是“幫幫我”，學生將自己尚未理解或希望進一步了解的內容以問題形式向其他學習者求助；第4 部分是問題情況反饋，即針對“幫幫我”中提出的問題，記錄在課堂中是否已解決。個人“亮考幫”作業(yè)鼓勵學生用簡明、科學的語言進行總結和表述。

3） 課堂討論。課堂討論由小組討論、全班交流和教師總結3個環(huán)節(jié)組成。本學期教學班共32人，依據學生上學年C語言程序設計課程考核成績進行相對均衡分組，將班級分成8個學習小組。

第一環(huán)節(jié)：小組討論。 一般在課堂開始后10分鐘內進行。各小組成員基于個人“亮考幫”作業(yè)，與其他組員分享、交流、討論學習內容，切磋探討并解決學習問題，同時完成小組“亮考幫”作業(yè)。小組“亮考幫”作業(yè)內容與個人“亮考幫”作業(yè)相似，但側重小組共同的討論結果[12]。為全面訓練學生的書面表達能力，每次討論的記錄由小組成員輪流整理完成。此環(huán)節(jié)中，教師負責監(jiān)督每名小組成員的參與情況，并可結合規(guī)定量表對學生的表現進行過程考核。

如圖2所示，班級各小組正在進行課堂討論，并同步完成小組“亮考幫”作業(yè)。

第二環(huán)節(jié)：全班交流。教師根據時間隨機抽查1 ～3個小組，由小組代表向全班分享小組的“亮閃閃”，可以通過“考考你”環(huán)節(jié)挑戰(zhàn)指定的小組，并向全班求助小組的“幫幫我”，從而形成課堂大討論。在此環(huán)節(jié)中，教師負責引導討論，對學生表述過程中存在的不足之處進行凝練，并強化相關知識點。為激勵學生參與，可設置獎勵機制，對積極參與解決其他小組問題的學生給予積分獎勵。

第三環(huán)節(jié)：教師總結。教師梳理本節(jié)課的學習內容、學習過程以及學習中的重難點，幫助學生鞏固知識并加深理解。

4 對分課堂教學模式的實踐效果

單片機原理及應用課程在2021級自動化專業(yè)X 班開展了為期一學期的教學改革實踐，采用對分課堂教學模式進行教學。圍繞課程的知識目標、實踐能力和創(chuàng)新能力三個目標，通過統計完整學期中21份教學考核評價表的得分，并與采用傳統教學模式授課的2020級自動化專業(yè)Y班考核結果進行對比，同時對分值進行歸一化處理，分析實驗X班與對照Y班最終課程目標的達成情況。具體結果如圖3所示。

由圖3可知，在知識目標達成度方面，X班比Y班高約0.1，表明教師講授與學生自主學習是有效的；在實踐能力達成度方面，X班比Y班高約0.3，表明課堂動手實踐與實驗教學是有意義的；在創(chuàng)新能力達成度方面，X班比Y班高約0.4，表明創(chuàng)新實驗與課程設計項目教學具有突破性。采用對分課堂教學模式，學生在實踐能力和創(chuàng)新能力方面的提升效果顯著。在教學過程中，學生精神面貌良好，思維活躍，課堂參與度高。

5結論

單片機原理及應用課程是自動化專業(yè)的重要專業(yè)課程，對后續(xù)嵌入式課程的學習、學生的畢業(yè)設計以及就業(yè)具有很高的支持作用。采用對分課堂教學模式，不僅促進了學生對知識的內化吸收，還培養(yǎng)了學生的獨立思考能力、動手實踐能力、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力以及團隊交流合作能力，切實提升了課程的教學效率和教學效果。