關(guān)鍵詞：單片機原理與應(yīng)用；對分課堂；教學(xué)改革；課堂教學(xué)；教學(xué)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(xué)（資源服務(wù)） 標識碼（OSID） ：

0引言

傳統(tǒng)教學(xué)模式以教師為中心，課堂教學(xué)主要采用講授法，教師幾乎占用整個課堂教學(xué)時間，扮演著知識灌輸者的角色，學(xué)生則處于被動學(xué)習(xí)狀態(tài)，缺乏長期思考訓(xùn)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(diào)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(xué)生創(chuàng)新思維能力和自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。課堂教學(xué)需要實現(xiàn)教師與學(xué)生角色的轉(zhuǎn)變，突出學(xué)生的主體作用，同時培養(yǎng)學(xué)生的思考習(xí)慣，并激發(fā)其創(chuàng)新潛能。

張學(xué)新教授于2014年提出了對分課堂這一新型教學(xué)模式[3-4]。該教學(xué)模式將教學(xué)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(xué)生的內(nèi)化吸收，第三部分為課堂的討論交流。教師的精講留白為學(xué)生的內(nèi)化吸收奠定知識基礎(chǔ)，學(xué)生在內(nèi)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(xué)的理論深度和知識廣度。該教學(xué)模式不僅能夠調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和課堂參與度，充分挖掘?qū)W生的創(chuàng)新潛力，同時還能提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，有助于高等教育教學(xué)質(zhì)量的提升。

在單片機原理與應(yīng)用課程的教學(xué)過程中，引入“對分課堂”教學(xué)模式，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生實際情況，靈活運用“當堂對分”和“隔堂對分”兩種教學(xué)策略。在教學(xué)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(xué)生充分的時間進行自主學(xué)習(xí)、小組討論以及自由提問，從而注重培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、實踐應(yīng)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(yīng)用課程的教學(xué)現(xiàn)狀；第二部分闡述基于對分課堂教學(xué)模式的課程教學(xué)設(shè)計；第三部分描述該課程對分課堂教學(xué)模式的實踐；第四部分分析課程對分課堂教學(xué)的效果；第五部分對研究成果進行總結(jié)與反思。

1 單片機原理與應(yīng)用課程當前教學(xué)中存在的問題

單片機原理及應(yīng)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(xué)生掌握相應(yīng)的理論知識，同時具有很強的實踐性和工程性，強調(diào)理論教學(xué)與實踐教學(xué)的高度結(jié)合。單片機原理及應(yīng)用課程總學(xué)時為48，其中實驗學(xué)時為12，理論學(xué)時為36。在課程教學(xué)實施過程中，存在以下問題：

1） 重理論輕實踐。教學(xué)計劃中理論學(xué)時為實驗學(xué)時的3倍。在課堂教學(xué)中，教師注重講授理論知識，而學(xué)生的實踐環(huán)節(jié)時間占比較低[5-6]。學(xué)生花費大量時間理解并消化理論知識，但在實踐實驗教學(xué)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(xué)生無法明確學(xué)習(xí)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(yīng)用，導(dǎo)致學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)困惑，并在理解與應(yīng)用上有所不足，從而影響教學(xué)效果。

2） 教學(xué)方法單一。目前單片機原理及應(yīng)用課程中常用的教學(xué)方法為講授教學(xué)法。在這種方法中，教師成為課堂的主角或主演，而學(xué)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(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和實踐應(yīng)用能力的訓(xùn)練。實驗課程通常依托現(xiàn)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(shè)計性和創(chuàng)新性的實驗。

2 單片機原理與應(yīng)用課程對分課堂教學(xué)策略設(shè)計

根據(jù)單片機原理及應(yīng)用課程教學(xué)大綱安排，課程理論講授部分共48學(xué)時，每次課3節(jié)連上。在實施對分課堂教學(xué)策略前，需先將授課內(nèi)容按3節(jié)/次進行詳細拆分，并根據(jù)知識點的難易程度及內(nèi)容特點靈活選用“對分”模式。學(xué)生在前續(xù)課程中已經(jīng)學(xué)習(xí)過C語言程序設(shè)計和微機原理與接口技術(shù)課程，因此對于基礎(chǔ)知識、開發(fā)環(huán)境、中斷原理與應(yīng)用、時鐘、復(fù)位、ADC原理與實現(xiàn)、SPI應(yīng)用等偏重基本知識和簡單實踐操作的內(nèi)容，重點在于即刻應(yīng)用，采用“當堂對分”的教學(xué)策略。

在講授硬件基礎(chǔ)知識（如復(fù)位和電源模式及實現(xiàn)、定時器原理與應(yīng)用、串行收發(fā)器原理及實現(xiàn)、SPI原理等） 時，由于知識點難度較大，需要學(xué)生自主學(xué)習(xí)，因此需為學(xué)生預(yù)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(xué)策略?！案籼脤Ψ帧毙铻閷W(xué)生指定明確的課后準備任務(wù)，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(xué)生自主學(xué)習(xí)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(xué)生自主學(xué)習(xí)任務(wù)。

單片機原理及應(yīng)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(xué)模式的教學(xué)實踐

對分課堂教學(xué)模式主要包括三大基本環(huán)節(jié)：教師講授、自主學(xué)習(xí)和課堂討論。在教學(xué)過程中，學(xué)生的主要任務(wù)是個人自主學(xué)習(xí)并參與課堂討論，而教師的主要任務(wù)是講授內(nèi)容并主導(dǎo)課堂討論。

1） 教師講授。 教師講授是對分課堂教學(xué)模式中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，其教學(xué)效果決定了后續(xù)自主學(xué)習(xí)和課堂討論環(huán)節(jié)能否順利開展。對分課堂教學(xué)模式強調(diào)課堂講授要精講留白[10]。這要求教師在備課階段，基于教學(xué)目標對教材中細碎的關(guān)鍵知識點進行重構(gòu)，精心設(shè)計出融合多個知識點的教學(xué)任務(wù)，并在有限的學(xué)時內(nèi)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(xué)生留下思考和探索的空間。

在這一階段，教師可以使用任務(wù)驅(qū)動的方式整合零散的知識點，構(gòu)建系統(tǒng)化的知識框架，具體如表2所示。

任務(wù)內(nèi)容是通過定時器T0產(chǎn)生50 ms的定時，啟用定時器T0中斷使LED9和LED10燈反轉(zhuǎn)，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(wù)，教師需要在有限時間內(nèi)向?qū)W生講解定時器的工作原理、定時器的計數(shù)模式以及定時器的初始化三個重要知識點，并帶領(lǐng)學(xué)生一起動手完成任務(wù)。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(xué)生，通過自主學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)來完成。

2） 自主學(xué)習(xí)。學(xué)生在聽完教師講授后，以完成自主練習(xí)為學(xué)習(xí)目標開展自主學(xué)習(xí)[11]。教師向?qū)W生提供課件和必要的學(xué)習(xí)資源，學(xué)生需精讀教師講授的內(nèi)容，全面、深入分析理解并融會貫通各個知識點。同時，學(xué)生需獨立完成個人“亮考幫”作業(yè)和自主練習(xí)，并通過學(xué)習(xí)通網(wǎng)絡(luò)平臺提交，結(jié)果作為過程考核的一部分。“亮考幫”作業(yè)具體如表3所示。

個人“亮考幫”作業(yè)設(shè)計包含4個部分。第1部分是“亮閃閃”，要求學(xué)生在自主學(xué)習(xí)后亮出自己的學(xué)習(xí)感悟和學(xué)習(xí)收獲，通常以思維導(dǎo)圖的形式將知識點進行系統(tǒng)化梳理；第2部分是“考考你”，學(xué)生將自己已經(jīng)理解的學(xué)習(xí)內(nèi)容以問題形式提出，挑戰(zhàn)其他學(xué)習(xí)者；第3部分是“幫幫我”，學(xué)生將自己尚未理解或希望進一步了解的內(nèi)容以問題形式向其他學(xué)習(xí)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(xué)生用簡明、科學(xué)的語言進行總結(jié)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(jié)3個環(huán)節(jié)組成。本學(xué)期教學(xué)班共32人，依據(jù)學(xué)生上學(xué)年C語言程序設(shè)計課程考核成績進行相對均衡分組，將班級分成8個學(xué)習(xí)小組。

第一環(huán)節(jié)：小組討論。 一般在課堂開始后10分鐘內(nèi)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(xué)習(xí)內(nèi)容，切磋探討并解決學(xué)習(xí)問題，同時完成小組“亮考幫”作業(yè)。小組“亮考幫”作業(yè)內(nèi)容與個人“亮考幫”作業(yè)相似，但側(cè)重小組共同的討論結(jié)果[12]。為全面訓(xùn)練學(xué)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(zé)監(jiān)督每名小組成員的參與情況，并可結(jié)合規(guī)定量表對學(xué)生的表現(xiàn)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(jù)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(zé)引導(dǎo)討論，對學(xué)生表述過程中存在的不足之處進行凝練，并強化相關(guān)知識點。為激勵學(xué)生參與，可設(shè)置獎勵機制，對積極參與解決其他小組問題的學(xué)生給予積分獎勵。

第三環(huán)節(jié)：教師總結(jié)。教師梳理本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)過程以及學(xué)習(xí)中的重難點，幫助學(xué)生鞏固知識并加深理解。

4 對分課堂教學(xué)模式的實踐效果

單片機原理及應(yīng)用課程在2021級自動化專業(yè)X 班開展了為期一學(xué)期的教學(xué)改革實踐，采用對分課堂教學(xué)模式進行教學(xué)。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(tǒng)計完整學(xué)期中21份教學(xué)考核評價表的得分，并與采用傳統(tǒng)教學(xué)模式授課的2020級自動化專業(yè)Y班考核結(jié)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(jié)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(xué)生自主學(xué)習(xí)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(xué)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(shè)計項目教學(xué)具有突破性。采用對分課堂教學(xué)模式，學(xué)生在實踐能力和創(chuàng)新能力方面的提升效果顯著。在教學(xué)過程中，學(xué)生精神面貌良好，思維活躍，課堂參與度高。

5結(jié)論

單片機原理及應(yīng)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(xué)習(xí)、學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計以及就業(yè)具有很高的支持作用。采用對分課堂教學(xué)模式，不僅促進了學(xué)生對知識的內(nèi)化吸收，還培養(yǎng)了學(xué)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(xué)效率和教學(xué)效果。