馮洋

摘要 單片機(jī)課程是一門軟、硬件結(jié)合，具有很強(qiáng)實(shí)踐性的課程，它涵蓋了電子、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化控制等技術(shù)，教學(xué)的難點(diǎn)是學(xué)生實(shí)踐與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。針對(duì)單片機(jī)課程教學(xué)現(xiàn)狀，遵循以成果為導(dǎo)向、學(xué)生為中心、持續(xù)改進(jìn)的（OBE）教育教學(xué)理念，文章提出以“項(xiàng)目+思政”為載體，形成專業(yè)教育、思政教育與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育“三課融合”的教學(xué)模式。該教學(xué)模式依托學(xué)科競賽，形成課程設(shè)計(jì)作品、科技競賽作品、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)作品和畢業(yè)設(shè)計(jì)作品的成果導(dǎo)向，實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)課程與專業(yè)教育、特色育人、實(shí)踐創(chuàng)新緊密聯(lián)系的教學(xué)目標(biāo)。

關(guān)鍵詞 單片機(jī)課程；實(shí)踐創(chuàng)新；學(xué)科競賽；項(xiàng)目教學(xué)；思政融入

中圖分類號(hào)：G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2023.14.017

近年來，教育部大力推進(jìn)“新工科”建設(shè)，高校作為“新工科”人才培養(yǎng)的主體，要求培養(yǎng)出具備很強(qiáng)的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的高素質(zhì)復(fù)合型人才，這對(duì)地方應(yīng)用型本科院校的辦學(xué)理念和人才培養(yǎng)模式提出了新的挑戰(zhàn)。特別是對(duì)與“新工科”密切相關(guān)的電子信息類、電氣工程類等專業(yè)、課程提出了新的改革要求[1-3]。

單片機(jī)是嵌入式系統(tǒng)的核心，因其具有集成度高、抗干擾能力強(qiáng)、控制功能強(qiáng)、性價(jià)比高等特性而廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、交通及日常生活中[4]。為了響應(yīng)國家新工科人才培養(yǎng)機(jī)制，培養(yǎng)出更適合相關(guān)企業(yè)需求的嵌入式高素質(zhì)應(yīng)用型人才，夯實(shí)學(xué)生就業(yè)競爭力，單片機(jī)課程已成為電氣、電信、計(jì)算機(jī)等工科專業(yè)的核心能力課程。該課程為學(xué)生將來進(jìn)行機(jī)電一體化和智能化產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)提供技術(shù)準(zhǔn)備，讓學(xué)生初步具備運(yùn)用單片機(jī)進(jìn)行設(shè)備技術(shù)改造、產(chǎn)品開發(fā)的能力。單片機(jī)課程對(duì)于后續(xù)嵌入式系統(tǒng)等課程學(xué)習(xí)具有先導(dǎo)作用，同時(shí)也是學(xué)生在校期間學(xué)科競賽的重要相關(guān)課程，單片機(jī)課程實(shí)踐創(chuàng)新教學(xué)模式對(duì)新工科人才培養(yǎng)模式改革具有引領(lǐng)示范作用。

1單片機(jī)課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

1.1實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)不足

傳統(tǒng)單片機(jī)課程教學(xué)模式為課堂理論教學(xué)+課內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)兩部分，理論學(xué)時(shí)約為48―54學(xué)時(shí)，實(shí)踐學(xué)時(shí)為20學(xué)時(shí)左右，配套為8個(gè)驗(yàn)證型基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和一個(gè)綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。傳統(tǒng)的課程教學(xué)通常以知識(shí)點(diǎn)為引領(lǐng)，逐章節(jié)展開講授，灌輸式教學(xué)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程有實(shí)踐但學(xué)生少有發(fā)揮自主性，創(chuàng)新性培養(yǎng)更是匱乏。學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力在傳統(tǒng)教學(xué)模式中沒有很好地體現(xiàn)，學(xué)生也就無法探究解決生產(chǎn)生活中的實(shí)際問題[5]。

1.2思政元素融入不深

為了更好地對(duì)學(xué)生進(jìn)行進(jìn)行靈魂塑造和價(jià)值觀的傳遞，思政元素的融入必不可少。單片機(jī)課程教學(xué)大綱中，教學(xué)目標(biāo)體現(xiàn)有思政育人目標(biāo)，但在具體教學(xué)內(nèi)容中，單片機(jī)課程的思政育人內(nèi)容幾乎沒有。思政教育主要以理論教學(xué)為主，由于單片機(jī)課程重在傳授專業(yè)技能和單片機(jī)技術(shù)開發(fā)應(yīng)用的專業(yè)知識(shí)，具有實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，導(dǎo)致課程思政實(shí)施過程中思政元素融入性不強(qiáng)，思政教育難以發(fā)揮應(yīng)有的作用，德育功能被長期弱化和邊緣化[6]。

1.3教學(xué)方式創(chuàng)新不夠

單片機(jī)課程教學(xué)創(chuàng)新不足。僅采用傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式已經(jīng)不能很好地調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，課程與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育完全無關(guān)聯(lián)，隨著課堂理論教學(xué)的結(jié)束，課程內(nèi)容也隨之結(jié)束，缺乏后續(xù)的持續(xù)培養(yǎng)過程。部分教學(xué)內(nèi)容采取的翻轉(zhuǎn)課堂缺乏監(jiān)督機(jī)制，部分學(xué)生劃水嚴(yán)重，課程考核方式側(cè)重理論，與“新工科”高素質(zhì)復(fù)合型人才培養(yǎng)完全脫節(jié)[7]。

2教學(xué)模式創(chuàng)新與實(shí)踐

為了適應(yīng)新工科背景下的創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展需求，團(tuán)隊(duì)教師遵循以學(xué)生為中心、成果為導(dǎo)向、持續(xù)創(chuàng)新、三全育人的教育教學(xué)理念，提出了新工科背景下學(xué)科競賽驅(qū)動(dòng)的單片機(jī)課程實(shí)踐創(chuàng)新教學(xué)模式。該教學(xué)模式首先利用項(xiàng)目式教學(xué)法構(gòu)建階梯式創(chuàng)新能力培養(yǎng)機(jī)制，同時(shí)融入課程思政加強(qiáng)學(xué)生德育培養(yǎng)，結(jié)合創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育實(shí)現(xiàn)“三課”融合，依托學(xué)科競賽平臺(tái)，促使課程設(shè)計(jì)作品、科技競賽作品、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)作品和畢業(yè)設(shè)計(jì)作品等成果生成鞏固教學(xué)成果。該教學(xué)模式在注重培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)技術(shù)的同時(shí)，遵循OBE以成果為導(dǎo)向的教育理念，以提升學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力為目的，同時(shí)也促進(jìn)了課程支撐系統(tǒng)的完善，持續(xù)推動(dòng)課程建設(shè)和教學(xué)改革。

2.1項(xiàng)目式教學(xué)法構(gòu)建階梯式創(chuàng)新能力培養(yǎng)機(jī)制

單片機(jī)課程的學(xué)習(xí)培養(yǎng)可劃分為夯實(shí)基礎(chǔ)、能力拓展、綜合提升、創(chuàng)新實(shí)踐四個(gè)階段。課程采用項(xiàng)目化教學(xué)方式，根據(jù)實(shí)踐項(xiàng)目內(nèi)容，打亂原有的課程內(nèi)容體系，將課程內(nèi)容按項(xiàng)目分為夯實(shí)基礎(chǔ)、能力拓展、綜合提升三個(gè)階段，三個(gè)階段對(duì)綜合設(shè)計(jì)能力的要求逐漸提高，難度逐漸增加，如圖1所示?；A(chǔ)模塊主要涉及相關(guān)基礎(chǔ)理論模塊的實(shí)踐應(yīng)用和相關(guān)人機(jī)交互技術(shù)的練習(xí)；能力拓展模塊結(jié)合基礎(chǔ)訓(xùn)練模塊和相關(guān)串行、并行通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)相關(guān)項(xiàng)目實(shí)踐；綜合提升階段主要實(shí)踐一些綜合系數(shù)高、有一定難度的項(xiàng)目，同時(shí)也是前期基礎(chǔ)訓(xùn)練階段和提高訓(xùn)練階段相關(guān)內(nèi)容的綜合應(yīng)用與提高。創(chuàng)新實(shí)踐培養(yǎng)主要體現(xiàn)在后續(xù)的課程設(shè)計(jì)作品、科技競賽作品、畢業(yè)設(shè)計(jì)作品和項(xiàng)目研發(fā)作品等持續(xù)培養(yǎng)階段。通過實(shí)踐過程的持續(xù)，讓學(xué)生以搭積木的形式來靈活運(yùn)用各模塊知識(shí)并實(shí)現(xiàn)相關(guān)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，同時(shí)在實(shí)踐的過程中找到創(chuàng)新點(diǎn)，為后續(xù)課設(shè)作品、學(xué)科競賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練、畢業(yè)設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。學(xué)科競賽作為后續(xù)實(shí)踐創(chuàng)新的主要手段，以賽促學(xué)，以賽促提升。通過學(xué)科競賽的實(shí)踐鍛煉達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)能力，正確分析、解決問題能力，逐步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

2.2思政元素融入途徑

對(duì)于單片機(jī)課程思政元素的融入，首先教師應(yīng)該樹立工科專業(yè)“課程思政”教育理念，根據(jù)工科專業(yè)“課程思政”教育模式，不斷提升“課程教育”的能力，培育學(xué)生高尚的職業(yè)素養(yǎng)。其次是打造單片機(jī)課程第二課堂教育模式，通過學(xué)科競賽實(shí)踐項(xiàng)目與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練達(dá)到對(duì)學(xué)生綜合能力的培育，引領(lǐng)學(xué)生多角度、多視角地分析專業(yè)課程教育，推進(jìn)課程與市場(chǎng)發(fā)展模式相融合，加強(qiáng)學(xué)生職業(yè)素養(yǎng)教育。第三，在單片機(jī)課程中，注重文化導(dǎo)向，培育學(xué)生的文化自信，融入思政元素，將習(xí)近平新時(shí)代中國特色社會(huì)主義思想融入課程，重視學(xué)生社會(huì)主義核心價(jià)值觀的培育[8]。

單片機(jī)課程融入思政元素以提升學(xué)生家國情懷、科技報(bào)國志向?yàn)楹诵?，以“?xiàng)目+思政”為載體，將社會(huì)主義核心價(jià)值觀、”五愛”、工匠精神等有機(jī)融入傳統(tǒng)課堂，第二課堂實(shí)踐創(chuàng)新，加強(qiáng)第一課堂與第二課堂的教育銜接，發(fā)揮工科專業(yè)課“課程思政”的教育效度，堅(jiān)定學(xué)生的理想與信念、培養(yǎng)學(xué)生的責(zé)任與擔(dān)當(dāng)。如定時(shí)/計(jì)數(shù)器講解過程中，首先讓學(xué)生通過在線課程資源主動(dòng)學(xué)習(xí)有關(guān)單片機(jī)定時(shí)器的基礎(chǔ)理論知識(shí)，并根據(jù)發(fā)布的任務(wù)提前做好項(xiàng)目準(zhǔn)備。然后教師在課堂上就定時(shí)器定時(shí)實(shí)現(xiàn)教師過程的重難點(diǎn)知識(shí)進(jìn)行詳細(xì)的講解，之后通過1ms的定時(shí)案例進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)，然后引導(dǎo)小組討論進(jìn)行1s的定時(shí)設(shè)計(jì)，同時(shí)由神州航天發(fā)射倒計(jì)時(shí)視頻引出實(shí)踐項(xiàng)目任務(wù)，同時(shí)融入思政元素，回顧我國航天事業(yè)的發(fā)展，了解航天創(chuàng)新精神，激發(fā)學(xué)生的愛國熱情，增強(qiáng)學(xué)生科技報(bào)國的意志和使命感[9]。最后引導(dǎo)學(xué)生在項(xiàng)目的基礎(chǔ)上進(jìn)行一些創(chuàng)新思索，結(jié)合相關(guān)平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)與實(shí)踐。在課程項(xiàng)目實(shí)踐過程中實(shí)現(xiàn)知識(shí)迭代，根據(jù)實(shí)踐項(xiàng)目引入相關(guān)“思政”元素，將項(xiàng)目和思政元素融合實(shí)現(xiàn)多維育人。

2.3“三課”融合，以學(xué)科競賽為平臺(tái)，促使“四品”生成鞏固教學(xué)成果

根據(jù)地方應(yīng)用型大學(xué)的培養(yǎng)目標(biāo)，強(qiáng)化創(chuàng)新思維在實(shí)踐中的應(yīng)用，將課程思政、專業(yè)技術(shù)教育與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育相融合，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，提升學(xué)生的創(chuàng)新能力。以互聯(lián)網(wǎng)+創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、挑戰(zhàn)杯大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品等競賽為驅(qū)動(dòng)，團(tuán)隊(duì)教師結(jié)合實(shí)訓(xùn)基地企業(yè)導(dǎo)師研究專創(chuàng)融合的途徑，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)思維融入單片機(jī)專業(yè)課，實(shí)現(xiàn)“雙課融通”，利用校企合作協(xié)同培養(yǎng)，將創(chuàng)新教育、工匠精神融入課程；通過創(chuàng)新思維、工匠精神、課程思政等育人元素融合校企文化，重塑課堂教學(xué)生態(tài)，做到“長技育人”，提升核心競爭力。通過競賽平臺(tái)，促使課程設(shè)計(jì)作品、科技競賽作品、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)作品和畢業(yè)設(shè)計(jì)作品“四品”生成鞏固。“四品”實(shí)質(zhì)為以賽促學(xué)，以課程學(xué)習(xí)激發(fā)創(chuàng)意，創(chuàng)意催生作品，教師又通過相關(guān)作品反過來優(yōu)化課程，整合課程項(xiàng)目，最終提升學(xué)習(xí)動(dòng)能，推動(dòng)課堂教學(xué)升級(jí)。

2.4以學(xué)科競賽為契機(jī)，完善課程支撐體系，推動(dòng)課程持續(xù)建設(shè)與改革

將學(xué)科競賽融入日常教學(xué)活動(dòng)，打造“賽事常規(guī)化”教學(xué)環(huán)境。建設(shè)單片機(jī)立體化課程資源，以超星學(xué)習(xí)通等平臺(tái)建立線上課程，教學(xué)過程實(shí)施線上線下混合式教學(xué)。通過“電子設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)中心”“創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)”“嵌入式應(yīng)用校企聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”“學(xué)生第二課堂活動(dòng)中心”等，為學(xué)生提供良好的實(shí)踐、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)和科研平臺(tái)。建立大學(xué)生創(chuàng)新工作室，開辟網(wǎng)上師生交流平臺(tái)、討論平臺(tái)、疑難問題解決平臺(tái)進(jìn)行互動(dòng)交流，更好地為單片機(jī)課程教學(xué)服務(wù)。同時(shí)將學(xué)生的競賽作品發(fā)布到網(wǎng)上，供大家學(xué)習(xí)、討論、參考。以學(xué)科競賽為契機(jī)，完善課程支撐系統(tǒng)，課程建設(shè)和改革強(qiáng)化了學(xué)生的專業(yè)技能培養(yǎng)，整個(gè)教學(xué)過程體現(xiàn)了“以學(xué)生為中心”的教育理念。

3結(jié)語

針對(duì)單片機(jī)課程教學(xué)中存在的問題，課程組進(jìn)行了以“項(xiàng)目+思政”為載體，以學(xué)科競賽為驅(qū)動(dòng)促使成果導(dǎo)向的新工科培養(yǎng)模式的實(shí)踐與探索。該模式為地方院校提高學(xué)生創(chuàng)造精神、實(shí)踐能力和應(yīng)用型人才培養(yǎng)轉(zhuǎn)型提供思路。在教學(xué)過程中，課程教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變有效提高了學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，形成積極創(chuàng)新氛圍，學(xué)生學(xué)科競賽成績優(yōu)異，綜合素養(yǎng)全面提高，實(shí)踐創(chuàng)新成效證明了該教學(xué)模式的可行性與實(shí)用性。

基金項(xiàng)目：渭南師范學(xué)院校級(jí)教育教學(xué)改革項(xiàng)目“‘單片機(jī)原理及應(yīng)用課程思政教育資源的挖掘與實(shí)施途徑研究”（JG202154）。

參考文獻(xiàn)

[1]教育部.“新工科”建設(shè)復(fù)旦共識(shí)[J].復(fù)旦教育論壇，2017（2）：27-28.

[2]教育部.教育部高等教育司關(guān)于開展新工科研究與實(shí)踐的通知[EB/OL].（2017-2-20）. http：//www.moe.gov.cn/s78/A08/tongzhi/201702/t20170223_297 158.html.

[3]周玉，周麗娟，朱文球，等.“新工科”背景下單片機(jī)課程設(shè)計(jì)教學(xué)的改革研究[J].裝備制造技術(shù)，2022（9）：186-188，194.

[4]姜忠愛，蔡衛(wèi)國，牛春亮.單片機(jī)原理與應(yīng)用教學(xué)模式與課程思政改革研究[J].高教學(xué)刊，2020（9）：129-131.

[5]李佳佳，賀偉，劉曉芳等.新工科背景下單片機(jī)課程教學(xué)的研究與探索[J].教育現(xiàn)代化，2019，6（24）：80-81，95.

[6]王洋，魏嬌.基于項(xiàng)目的《單片機(jī)原理及接口技術(shù)》課程思政教學(xué)探索與實(shí)踐[J].河北農(nóng)機(jī)，2021（7）：64-65.

[7]陳曉全，新工科背景下獨(dú)立學(xué)院單片機(jī)課程創(chuàng)新教學(xué)探索[J].科技與創(chuàng)新，2022（12）：135-137.

[8]何文華.思政元素融入工科專業(yè)課的研究──以《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程為例[J].湖北農(nóng)機(jī)化，2020（16）：101-102.

[9]王中寶，王云鶴.單片機(jī)課程中發(fā)光二極管教學(xué)與思政融合項(xiàng)目開發(fā)研究[J].發(fā)明與創(chuàng)新（職業(yè)教育），2020（2）：70.