王曉萍， 蔡佩君， 王立強， 梁宜勇， 劉玉玲

(1.浙江大學 海洋學院， 浙江 舟山 316021；2.浙江大學 光電科學與工程學院， 浙江 杭州 310027)

0 引言

我校作為中國重點建設(shè)并向世界一流大學邁進的高校，堅持“以人為本、整合培養(yǎng)、求是創(chuàng)新、追求卓越”的教育理念，以“培養(yǎng)知識、能力、素質(zhì)俱佳，具有求是創(chuàng)新精神和國際視野的拔尖創(chuàng)新人才和未來領(lǐng)導(dǎo)者”為育人目標，積極推進課程教學改革和建設(shè)。

在2015年浙江大學教育教學討論會議上，吳朝暉校長指出，人才培養(yǎng)的成效取決于科學的教學方法，并倡導(dǎo)和鼓勵教師圍繞培養(yǎng)目標，改進傳統(tǒng)課堂教學方法，開展參與式、啟發(fā)式、討論式和研究式教學[1]。因此，開展“從知識傳授到能力培養(yǎng)”的各式課程教學；激發(fā)學生的學習主動性、積極性和主動探索精神；實施“因材施教”，為優(yōu)秀學生的脫穎而出搭建平臺、創(chuàng)造條件；改變“重形式輕內(nèi)容、重結(jié)果輕過程”的傳統(tǒng)實驗?zāi)Ｊ?，提高學生的綜合實踐能力等等，成為我校教學改革的主要研究課題和內(nèi)容。

1 課程培養(yǎng)目標及教學理念

“微機原理與接口技術(shù)”課程具有較強的工程應(yīng)用背景，是高等學校電子信息類、機電控制類、儀器儀表類和計算機類等專業(yè)的基礎(chǔ)課程，在培養(yǎng)學生工程素質(zhì)方面發(fā)揮著極其重要的奠基作用。我校光電學院“微機原理與接口技術(shù)”課程組提出的課程教學目標是：通過理論學習，使學生系統(tǒng)地理解和掌握微控制器的體系結(jié)構(gòu)和模塊功能、多種接口技術(shù)與應(yīng)用以及構(gòu)建微控制器系統(tǒng)的知識結(jié)構(gòu)體系；通過實踐訓(xùn)練，使學生掌握微控制器的程序設(shè)計和調(diào)試方法，訓(xùn)練學生的微機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計、開發(fā)和調(diào)試能力。從而培養(yǎng)工科生應(yīng)具備的學習與發(fā)展能力、分析問題與解決問題能力、理論聯(lián)系實際能力和創(chuàng)造性能力[2]。

為實現(xiàn)這門課程的教學目標，課程組堅持“以學生為中心、以能力培養(yǎng)為主導(dǎo)”的教學理念，把教授專業(yè)知識技能與培養(yǎng)學生學習能力、實踐能力和創(chuàng)新能力結(jié)合起來，探索并形成了“教授方法、學習方法、考核方法、實驗方法”相結(jié)合的“四法融合”的課程改革新模式[3]。

2 “四法融合”的課程教學

2.1 改革教授方法，開展研究性教學

學生在學習知識的同時, 也將從教師的教學過程、教學方法中學習研究事物的態(tài)度和科學的思維方式[4]。因此，課程組以優(yōu)化教學過程、改革教學方法為重點開展課程教學模式改革。實施案例引入、翻轉(zhuǎn)課堂、章節(jié)總結(jié)等教學手段，變“灌輸式教學”為“引導(dǎo)性教學”，教師從“知識傳授者”變?yōu)椤皩W習組織者”，激發(fā)學生學習興趣、拓展其專業(yè)視野，實現(xiàn)了課堂從“以教師為主”向“以學生為主”的轉(zhuǎn)變。

1)實施案例引入，引導(dǎo)討論探究

引入問題式、案例式的教授方法，從知識點面面俱到的講解轉(zhuǎn)變?yōu)橐园咐腥氲姆治鲇懻?，將課程知識及重難點融入案例教學中。如通過介紹“十字路口交通燈”這個案例幫助學生理解定時器的不同工作方式以及查詢/中斷兩種響應(yīng)方式；通過“簡易電子琴”這個案例，使學生掌握矩陣式鍵盤的工作原理和接口優(yōu)勢。實踐表明，結(jié)合案例的知識講解，加強課程知識與現(xiàn)實世界的關(guān)聯(lián)性，有助于拓寬學生的專業(yè)視野。

2)實踐翻轉(zhuǎn)課堂，促進自主學習

實施翻轉(zhuǎn)課堂，即要求學生課下利用線上教學資源，自主學習、查閱拓展資料，并制作PPT到課堂上講解；開展自主“章節(jié)總結(jié)”，即要求學生根據(jù)自己的學習消化，進行章節(jié)內(nèi)容的概括總結(jié)，并在課堂上與他人分享。在翻轉(zhuǎn)課堂教學中，師生互換角色，課堂成為師生共同參與、互動交流的平臺，學生在討論交流中深入理解“微機原理”有關(guān)理論、“接口技術(shù)”應(yīng)用方法，學會課程內(nèi)容的融會貫通，建立完整的課程知識體系。

2.2 改革學習方法，促進研究性學習

自主學習與自由探究既是創(chuàng)造力形成的前提, 也是創(chuàng)造力推動的結(jié)果, 兩者相互倚重, 是創(chuàng)新型人才應(yīng)具備的學習態(tài)度與學習品質(zhì)[5]。課程組通過組建學生學習小組，構(gòu)建學習共同體，布置探索性任務(wù)的方式，為學生創(chuàng)造拓展思維、獨立探索和發(fā)揮潛能的機會；促進學生的“被動式、應(yīng)試性學習”為“自主性、研究性學習”，實現(xiàn)了“以課內(nèi)為主向課內(nèi)外結(jié)合”的轉(zhuǎn)變。

1)組建學習共同體，探索同伴學習

讓學生組建4-6人一組的學習共同體，在課外開展互助學習，如準備翻轉(zhuǎn)課堂的PPT、討論得到章節(jié)學習總結(jié)，使學生從個體學習轉(zhuǎn)為同伴學習。學生們反映：這種學習共同體能促使大家相互監(jiān)督，激發(fā)靈感，互補不足；對原來模糊的概念和難點理解和消化既準又快；在小組長的帶領(lǐng)下，各抒己見、小組成員各司其職，完成自主學習任務(wù)，大大增強了責任心和集體凝聚力。

2)推行優(yōu)生免考，實施因材施教

創(chuàng)導(dǎo)并實施優(yōu)生免考機制。即允許部分學有余力的學生不參加期末的書面考試，代之以交出一份綜合運用該課程以及相關(guān)課程知識的作業(yè)——自主設(shè)計完成一個“微控制器應(yīng)用系統(tǒng)”。優(yōu)生免考實質(zhì)上是一個項目申請、自主研究、設(shè)計調(diào)試和總結(jié)答辯等類似于科研的全過程，為學生提供了一種自由的、創(chuàng)造性的、能夠發(fā)現(xiàn)并追尋自己愛好的學習體驗，盡量發(fā)揮他們的聰明才智和創(chuàng)新潛能，促進了教學與科研、學習與研究的互動；同時也是一種行之有效的“差異培養(yǎng)、因材施教”的教學方法。

優(yōu)生免考實施9年來，已有近200名學生設(shè)計了90多個微機應(yīng)用系統(tǒng)，創(chuàng)作了許多充滿創(chuàng)意、綜合“光、機、電、算”的實物成果，學生的創(chuàng)作欲望和創(chuàng)造力以及作品質(zhì)量超出教師的預(yù)期。如“基于8051微控制器的激光雕刻機”采用直角坐標構(gòu)架和高功率激光，在普通硬紙板上進行逐點燒蝕，能雕刻出清晰的圖案和字符，具有準設(shè)備特征；“基于微控制器的激光繪圖系統(tǒng)”大膽引入二維振鏡掃描系統(tǒng)，以廉價的成本描繪出穩(wěn)定的單色圖案和字符；“聲控極光LED系統(tǒng)設(shè)計”則展示了魔幻般的圖案造型和絢麗的色彩變幻；“動態(tài)光感屏系統(tǒng)設(shè)計”可看作未來虛擬現(xiàn)實的雛形，它通過手勢動作控制設(shè)備并聯(lián)動顯示效果；“基于微控制器的智能自行車車輪旋轉(zhuǎn)LED顯示控制系統(tǒng)”通過酷炫的動態(tài)顯示體現(xiàn)了年輕人的運動、陽光和激情。該項改革也得到了學生的廣泛好評，很多學生反饋：“這些體驗和經(jīng)歷讓我們面對問題變得更加從容，使我們有更大的信心去挑戰(zhàn)其他任務(wù)”。

3)設(shè)計模擬試卷，引導(dǎo)發(fā)散思維

布置學生出模擬試卷，引導(dǎo)發(fā)散思維，增強探究意識。模擬試卷要求包含主觀/客觀的多種題型，并要求附注每個題目考察的知識點。該任務(wù)需要學生全面梳理所學知識點，既要了解課程的重點、難點，又要全面把握課程整體脈絡(luò)。因此出卷學生必須經(jīng)歷查閱文獻資料、進行分析思考之后，才能精心設(shè)計出較好的評判學習效果的題目。從學生提交的試卷來看，包含了判斷、選擇、填空、簡答、編程、綜合設(shè)計等不同題型、不同難度的內(nèi)容，所涵蓋的知識點清晰、全面，體現(xiàn)了學生的發(fā)散思維。

2.3 改革考核方法，促進求真務(wù)實

教學方法的改革，促進了考核方法的改革。通過“過程化、多元化”的考核評價方式，杜絕了部分學生臨時抱佛腳的應(yīng)試心態(tài)，變“應(yīng)試式、功利性”學習為“求真務(wù)實、腳踏實地”的學習，形成優(yōu)良的求是學風，實現(xiàn)了“以結(jié)果評價為主向結(jié)果過程相結(jié)合評價”的轉(zhuǎn)變。

1)多元化評價，體現(xiàn)綜合能力

優(yōu)生免考者其課程成績由“平時、過程測試、項目設(shè)計、獎勵”四部分構(gòu)成，其他學生的課程成績則由“平時、過程測試、實驗、期末考試、獎勵”五部分構(gòu)成，每個部分又有多個元素；不同元素從不同側(cè)面評價學生的知識和能力，形成了學習過程性評價和效果終結(jié)性評價相結(jié)合的評價模式。富有特色的獎勵成績有效激發(fā)了學生的學習積極性。

2)過程化考核，促進全面發(fā)展

多元化評價的每一元都由過程化考核支撐。平時成績反映10次作業(yè)完成情況以及課外自主與互動/協(xié)同學習情況；過程測試成績包括至少6次的網(wǎng)上測試、4次課堂測試；實驗成績的多元化反映了學生從預(yù)習、仿真、測試、到結(jié)果、報告的學習全過程情況。

2.4 改革實驗方法，促進學以致用

實驗教學是培養(yǎng)學生實踐能力、創(chuàng)新思維的重要環(huán)節(jié)?？茖W的實驗教學需要具備多樣、開放的教學設(shè)計，收放適度的教學過程和公正全面的評價體系[6]。課程組通過設(shè)置層次化、遞進式實驗內(nèi)容，開展“自主式實驗時空、引導(dǎo)式實驗指導(dǎo)、過程化實驗管理、多元化實驗考核”的實驗教學模式，提高課程實驗效果。同時也改變了實驗“走過場”的局面，實現(xiàn)了學生從依賴輔導(dǎo)到獨立設(shè)計、從被動接受到主動發(fā)現(xiàn)、從單純模仿到個人(團隊)創(chuàng)造的轉(zhuǎn)變。

1)設(shè)立層次化實驗，發(fā)揮學生潛能

從基礎(chǔ)到綜合到探究的層次化實驗內(nèi)容，不僅幫助學生鞏固和運用課程知識，同時鍛煉了他們從理論驗證到綜合應(yīng)用到拓展提高的遞進式實踐思維。選做的探究型實驗為學生提供了施展才能的機會，實現(xiàn)了學生從被動參與到主動選擇，從完成“規(guī)定”內(nèi)容到積極“自選”創(chuàng)新的轉(zhuǎn)變。

依據(jù)多層次遞進式實驗的需要，以及快速發(fā)展的微機技術(shù)，課程組與時俱進地研發(fā)和提供多種類型的實驗系統(tǒng)，從采用仿真頭和串行接口的傳統(tǒng)實驗箱到高速USB接口的“在系統(tǒng)編程(ISP)”實驗箱并將實驗箱發(fā)放給學生(一人一套)，賦予學生自主式實驗時空和無拘束的實踐能力訓(xùn)練環(huán)境。

2)實施多方位改革，提升實驗效果

采用引導(dǎo)式實驗指導(dǎo)，教師僅給出實驗內(nèi)容的設(shè)計思路或關(guān)鍵提示，比如“串行通信”實驗，提示學生應(yīng)首先制訂通信規(guī)約，運用串口調(diào)試助手進行測試，開辟通信數(shù)據(jù)緩沖區(qū)等，而沒有實驗步驟、硬件連接圖、示例程序等，給予學生以設(shè)計和探究的自由度。推行過程化實驗管理，實驗準入測試后才能網(wǎng)上預(yù)約實驗時間；在實驗時間內(nèi)，教師對學生進行實驗完成情況的檢查和質(zhì)詢，了解其硬件連接方式、程序設(shè)計思路、遇到的問題以及解決思路，甚至要求學生現(xiàn)場即興改進實驗，只有獨立完成實驗，且經(jīng)過深入思考的學生才能正確快速做出回應(yīng)；另外，增加了實驗隨堂考試，主要測試與本次實驗相關(guān)的知識點和技能點；最后，課程要求完成并提交一個符合規(guī)范要求的實驗報告。開展多元化實驗考核，實驗成績包括“Proteus仿真實驗情況、實驗過程與完成情況、實驗測試卷、實驗報告撰寫情況”，對學生實驗的全過程進行評價。

3 結(jié)語

本文介紹的“微機原理與接口技術(shù)”課程開展的綜合改革，強調(diào)教師的研究性教學與引導(dǎo)激勵(教法)，強調(diào)學生的自主性與研究性學習(學法)，強調(diào)因材施教與求真務(wù)實(考法)，強調(diào)學用結(jié)合、學以致用(實驗方法)?！敖淌诜椒?、學習方法、考核方法、實驗方法”—“四法融合”的全方位課程改革激發(fā)了學生學習、探索、實踐和創(chuàng)新的主觀能動性，在培養(yǎng)理工科學生的實踐能力、創(chuàng)新精神和科研素養(yǎng)等方面發(fā)揮了積極作用。