21世紀(jì)是科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的時(shí)代，各專業(yè)、各學(xué)科、各領(lǐng)域之間相互交叉、滲透融合。在此背景下，專業(yè)課教學(xué)需精準(zhǔn)把握專業(yè)知識(shí)與基礎(chǔ)知識(shí)的精髓要義，同時(shí)明確與其他學(xué)科專業(yè)知識(shí)的關(guān)聯(lián)與差異。作為物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的核心課程，單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)課程在原單片機(jī)原理及接口技術(shù)課程基礎(chǔ)上融入了ARM處理器知識(shí)。該課程內(nèi)容更新迅速、應(yīng)用廣泛，緊密貼合當(dāng)代科技發(fā)展趨勢(shì)，旨在培養(yǎng)適應(yīng)現(xiàn)代嵌入式系統(tǒng)開發(fā)需求的綜合性人才。

黃河交通學(xué)院作為一所應(yīng)用型本科高校，致力于培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型創(chuàng)新人才。為進(jìn)一步提升人才培養(yǎng)質(zhì)量，近年，單片機(jī)課程組開展了混合式教學(xué)、“賽教融合”實(shí)踐教學(xué)、課程思政元素融入等教學(xué)改革，盡管已取得一定成效（如被認(rèn)定為河南省課程思政樣板課），但在人才培養(yǎng)過(guò)程中仍面臨諸多挑戰(zhàn)。為此，將研究性教學(xué)引入單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)，改革原有教學(xué)理念和教學(xué)模式，突出教師主導(dǎo)作用與學(xué)生主體地位，喚醒學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識(shí)和內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力，使學(xué)生轉(zhuǎn)變?yōu)橹R(shí)的主動(dòng)構(gòu)建者，對(duì)提升教學(xué)質(zhì)量和培養(yǎng)創(chuàng)新人才具有深遠(yuǎn)意義。

一、研究背景與現(xiàn)狀

（一）單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)課程簡(jiǎn)介

單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)課程的主要任務(wù)是使學(xué)生掌握通用單片機(jī)以及主流嵌入式微處理器的硬件結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)和匯編及C51語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)上重點(diǎn)掌握單片機(jī)的擴(kuò)展功能及其接口應(yīng)用。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠培養(yǎng)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，為后續(xù)深入學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)奠定基礎(chǔ)。在實(shí)踐教學(xué)方面，課程通過(guò)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和案例分析，引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手操作單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)，進(jìn)行編程、調(diào)試和測(cè)試，以增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力，加深他們對(duì)理論知識(shí)的理解，強(qiáng)化他們?cè)趯?shí)際場(chǎng)景中的應(yīng)用能力。綜上所述，單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)課程是一門理論與實(shí)踐相結(jié)合、知識(shí)與技能相融合的綜合性課程。

（二）研究性教學(xué)模式的定義

與傳統(tǒng)的學(xué)科本位學(xué)習(xí)方式相比，研究性教學(xué)注重學(xué)生學(xué)習(xí)的自主建構(gòu)與合作探究，突出學(xué)生的主體地位，是“一種在教師組織指導(dǎo)下，學(xué)生自主進(jìn)行學(xué)習(xí)和實(shí)踐的教學(xué)模式”。其根本目的在于構(gòu)建立體課堂，尊重學(xué)生的個(gè)體差異，培養(yǎng)適應(yīng)新時(shí)代要求、具備實(shí)踐能力、自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新思維的人才，核心目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)從“以知識(shí)傳授為核心”到“以能力培養(yǎng)為中心”的根本轉(zhuǎn)變。

（三）傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的問(wèn)題

在教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生起初因單片機(jī)應(yīng)用廣泛而產(chǎn)生好奇，但隨著學(xué)習(xí)深入，面對(duì)課程所具有的融合多學(xué)科知識(shí)、學(xué)習(xí)難度較大等特點(diǎn)，學(xué)生逐漸產(chǎn)生畏難情緒。傳統(tǒng)講授法容易使學(xué)生失去學(xué)習(xí)興趣，因此需要探索新的教學(xué)方法以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、提升學(xué)習(xí)效率、培養(yǎng)探究能力。當(dāng)前傳統(tǒng)教學(xué)模式存在幾個(gè)問(wèn)題。首先，教師在課堂中占據(jù)主導(dǎo)地位，導(dǎo)致學(xué)生的主體地位不突出，限制了學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的發(fā)展。其次，傳統(tǒng)教學(xué)模式側(cè)重理論教學(xué)，忽視實(shí)踐操作的重要性。最后，評(píng)價(jià)體系較為單一，過(guò)度依賴考試成績(jī)，未能全面評(píng)價(jià)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

（四）研究性教學(xué)模式在單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)中的現(xiàn)狀分析

近年，研究性教學(xué)模式在應(yīng)用型本科院校中的實(shí)施成效顯著。例如，北京工業(yè)大學(xué)王超針對(duì)“一流教學(xué)”建設(shè)中的研究性教學(xué)進(jìn)行了思考，北京師范大學(xué)夏淑玉等對(duì)研究性教學(xué)的誤區(qū)、理性反思、實(shí)現(xiàn)途徑進(jìn)行了深入剖析。然而，針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)單片機(jī)與嵌人式系統(tǒng)課程的研究與實(shí)踐較少，符合應(yīng)用型本科院校人才培養(yǎng)特點(diǎn)和規(guī)律的研究更為缺乏。

二、研究性教學(xué)模式在單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)中的改革探索

（一）創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，實(shí)施啟發(fā)式教學(xué)

傳統(tǒng)教學(xué)模式難以滿足單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)課程的教學(xué)需求，難以有效激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，提升他們的實(shí)踐能力。在該課程中，創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境是關(guān)鍵。教師可在課堂上展示智能家居控制系統(tǒng)等具體案例，隨后提出“如何實(shí)現(xiàn)智能家居的精準(zhǔn)控制”等啟發(fā)性問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生的好奇心，引導(dǎo)學(xué)生深入思考并自主探索，提升他們的學(xué)習(xí)成效與創(chuàng)新能力。同時(shí)，實(shí)施啟發(fā)式教學(xué)要求教師從傳統(tǒng)的知識(shí)灌輸者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者和促進(jìn)者。教師可靈活運(yùn)用圖示、討論等教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)課堂討論深化對(duì)知識(shí)的理解與內(nèi)化。以單片機(jī)中斷系統(tǒng)教學(xué)為例，教師可先演示中斷觸發(fā)實(shí)驗(yàn)，吸引學(xué)生注意力，再逐步引導(dǎo)學(xué)生分析中斷原因和條件，通過(guò)提問(wèn)、討論促使學(xué)生主動(dòng)思考，最后鼓勵(lì)學(xué)生設(shè)計(jì)中斷處理程序，將所學(xué)理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐，從而深入理解單片機(jī)中斷系統(tǒng)的工作原理。

（二）引入案例式教學(xué)，提升學(xué)生的實(shí)踐能力

在單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)中引入研究性教學(xué)模式，既能深化理論知識(shí)，又能強(qiáng)化實(shí)踐能力。其中，案例式教學(xué)發(fā)揮著關(guān)鍵作用。例如，設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的智能溫控系統(tǒng)案例，要求系統(tǒng)能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度以保持恒定。通過(guò)該案例，學(xué)生可學(xué)習(xí)單片機(jī)的輸入輸出接口、傳感器應(yīng)用等知識(shí)，鍛煉他們的實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力。在教學(xué)過(guò)程中，教師可引導(dǎo)學(xué)生深入分析案例，了解其工作原理、技術(shù)要點(diǎn)和解決方案。案例討論和探究能夠幫助學(xué)生更好地理解單片機(jī)和嵌人式系統(tǒng)的基本概念和原理，掌握其在實(shí)際應(yīng)用中的操作方法和技巧。更重要的是，案例式教學(xué)有助于提升學(xué)生的實(shí)踐能力，學(xué)生在教師指導(dǎo)下親自設(shè)計(jì)、搭建和調(diào)試系統(tǒng)，將理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐成果，有效培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和解決問(wèn)題的能力。

設(shè)計(jì)等）。為保障實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量與效果，應(yīng)采用多元化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。除傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)箱操作外，還可引入Proteus、Keil等虛擬仿真軟件，使學(xué)生在不受硬件條件限制的環(huán)境下完成初步設(shè)計(jì)和調(diào)試。同時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生利用Arduino、STM32等開源硬件平臺(tái)開展自主探索和項(xiàng)目實(shí)踐，提升學(xué)生的實(shí)踐能力和專業(yè)素養(yǎng)。

（四）改革考核方式，構(gòu)建多元化評(píng)價(jià)體系

在單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)課程中，研究性教學(xué)模式對(duì)提升教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)至關(guān)重要。針對(duì)學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)的問(wèn)題，需改革課程考核方式，構(gòu)建適用于單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)課程研究性教學(xué)的多元化評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。具體包括以下幾個(gè)方面：基礎(chǔ)知識(shí)考核，通過(guò)閉卷考試檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)課程基本理論的掌握情況；實(shí)踐能力考核，設(shè)計(jì)一系列實(shí)踐操作題目，要求學(xué)生獨(dú)立或小組合作完成，以此評(píng)估學(xué)生的實(shí)踐操作能力；項(xiàng)目完成情況考核，鼓勵(lì)學(xué)生參與課外項(xiàng)目或競(jìng)賽（如電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽），教師將項(xiàng)目完成質(zhì)量作為評(píng)價(jià)學(xué)生綜合能力的重要指標(biāo)；創(chuàng)新能力考核，鼓勵(lì)學(xué)生提出新想法和解決方案，通過(guò)開放性題目或創(chuàng)新設(shè)計(jì)等方式，評(píng)估學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力。

三、結(jié)語(yǔ)

在單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)課程中引入研究性教學(xué)模式，旨在構(gòu)建立體課堂，改變以往“滿堂灌”“一言堂”的教學(xué)模式，讓學(xué)生更高效地掌握知識(shí)，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣與創(chuàng)新潛能，培養(yǎng)實(shí)踐能力。通過(guò)實(shí)施啟發(fā)式教學(xué)、引人案例式教學(xué)、強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)、改革考核方式等舉措，有效提升了學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新思維和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。然而，當(dāng)前教學(xué)仍面臨教學(xué)資源短缺、教師指導(dǎo)水平有待提升等挑戰(zhàn)。未來(lái)，單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)課程組將持續(xù)深化研究性教學(xué)模式的應(yīng)用，優(yōu)化教學(xué)資源配置，提升教師指導(dǎo)能力，為學(xué)生提供更優(yōu)質(zhì)的教學(xué)環(huán)境和更豐富的資源支持。同時(shí)，將不斷探索新的教學(xué)方法和手段，以適應(yīng)科技發(fā)展和人才培養(yǎng)新要求，推動(dòng)單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)的可持續(xù)發(fā)展。

（三）強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)，構(gòu)建完善的實(shí)驗(yàn)體系 參考文獻(xiàn)：

研究性教學(xué)模式將實(shí)踐環(huán)節(jié)作為單片機(jī)與嵌人式系統(tǒng)課程的核心內(nèi)容，通過(guò)構(gòu)建完善的實(shí)驗(yàn)體系提升學(xué)生的實(shí)踐能力和問(wèn)題解決能力。實(shí)驗(yàn)體系設(shè)計(jì)需緊密結(jié)合課程內(nèi)容，涵蓋從基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)到進(jìn)階實(shí)驗(yàn)等實(shí)踐環(huán)節(jié)?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)旨在幫助學(xué)生熟悉單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)的基本組成和工作原理（如簡(jiǎn)單的IO控制、定時(shí)器中斷等）；進(jìn)階實(shí)驗(yàn)則鼓勵(lì)學(xué)生深入探索（如設(shè)計(jì)并完成一個(gè)完整的嵌入式系統(tǒng)項(xiàng)目，包括傳感器數(shù)據(jù)采集、無(wú)線通信、人機(jī)界面

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責(zé)編：勉耘