融入課程思政的單片機課程教學改革實踐探究

鄢艷紅

摘要：以培養綜合能力為核心，融入課程思政元素，對單片機課程的教學內容、教學方法、教學手段和考核評價四個方面進行教學改革探索。教學改革實踐表明，能夠激發學生學習熱情，提升學生學習效果和實踐能力，培養了學生科學思維和綜合能力。

關鍵詞：單片機教學改革；課程思政；綜合能力；教學方法；考核評價

中圖分類號：G642；TP368 ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）29-0153-03

課程思政理念源于習近平總書記2014年關于“堅持立德樹人思想引領，加強改進高校黨建工作”的講話。2016年12月，習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上進一步強調，要堅持把立德樹人作為中心環節，把思想政治工作貫穿教育教學全過程。2020年5月，教育部印發《高等學校課程思政建設指導綱要》，使各類課程與思政課程同向同行，將顯性教育和隱性教育相統一，形成協同效應，構建全員全程全方位育人大格局。如何將課程思政元素潤物無聲地融合到課程教學過程之中，達到育人育才的目的，是一線教學工作者面對的一項重要課題。

單片機課程是醫學院校生物醫學工程專業一門重要的專業基礎必修課程，前導課程為C語言程序設計、微機原理等，課程融合了電路分析、模擬電子技術、數字電路等基礎知識，屬于多學科交叉課程，知識點多，應用領域廣，該課程不僅要求學生掌握必要的專業知識和基本技能，也需要培養學生的創新意識、鍛煉學生獨立思考、分析解決問題以及實踐能力[1]。為提高單片機的教學效果和實踐能力，塑造品格，培養學生綜合能力，對單片機課程進行了教學改革探索。

1 教學內容改革

1.1 挖掘課程思政元素，優化整合教學內容

單片機課程內容既涉及硬件電路設計，又涉及軟件編程，教材對應的知識點零散且理論性強[2]。根據教學大綱和教學培養目標，優化整合教學內容，挖掘并融合課程思政元素，將知識點有的放矢，融入教學案例之中，學有所用，提高學生學習知識的感受度。

1.2 增加和更新教學內容

增加串行擴展技術，引入I2C、SPI等串行總線知識，并通過實例講解串行接口器件和串行擴展中常用的編程方法[3]。緊跟時代步伐，將最新的技術、方法、新設計的教學案例、新的實驗項目補充到教學之中，更新理論和實驗教學內容。

2 教學方法改革

以“學生為中心”，擺脫學生被動接受知識的現象，采用興趣驅動法、案例教學法、問題驅動法和精講多練等多元化教學方法，激發學生學習興趣，提升學習主動性，提高學生學習效果。教學方法的運用原則和實例見表1。

2.1 興趣驅動法

通過引入現實生活中實例講解課程內容、現場演示教學案例運行效果和實物展示歷屆學生作品等教學環節，激發學生的學習興趣和好奇心，把學生注意力吸引到課程知識內容的求知上來。

通過融入課程思政元素，如介紹單片機芯片結構知識內容時，引入當今國家在單片機、高端芯片等方面取得的成就、技術面臨的瓶頸和發達國家對中國的技術封鎖問題和全部使用中國自主知識產權研發的神威·太湖之光超級計算機等事例，增強學生的自信心、愛國熱情、責任感和使命感，使枯燥的理論學習煥發活力，激發學生學習熱情。

2.2 案例教學法

案例教學法生動具體，能夠調動學習主動性，有利于學生對知識的理解和消化。對課程章節內容經過濃縮提煉，設計教學案例進行講授，如在開關按鍵和發光二極管的學習過程中，設計模擬汽車轉向燈的教學案例；在講授單片機擴展并行口時，設計交通燈控制教學案例；在講授定時器計數器的定時功能時，設計音樂盒案例等。案例以趣味性、知識性、實用性為設計原則，與醫學領域相關，貼合現實生活案例，更加容易激發學生學習求知欲，提高學習效果。

2.3 問題驅動法

授課過程中，通過提出問題引導學生思考，啟發思維，激發求知欲望，避免填鴨式教學，使學生變被動為主動學習。如講授數碼管的動態顯示知識內容時，動態顯示是利用人眼的視覺暫留現象實現的。首先通過實物或視頻形式演示其效果，接著使學生思考：數碼管的動態顯示究竟是如何實現？現實生活中還有哪些應用也利用了視覺暫留現象？拋出問題，留出時間給學生思考和討論，激勵學生探索知識，有目的地培養學生獨立思考和思維創新能力。再如提出計算機為什么又稱為補碼機？計算機為什么要以補碼形式存儲數據？追本溯源，講授補碼的由來，使學生真正明白知識的來龍去脈，使學生體會科學研究人員如何思考解決問題的探求過程和思路方法，吸引學生的學習興趣，培養學生的探索精神。

2.4 精講多練

由于課程總體學時數少，采用的第一個辦法是授課側重共性技術，理論以夠用為度。如定時器計數器內容中的工作方式0和工作方式3使用很少，主要講授工作方式1和工作方式2的定時、計數功能。采取的第二個辦法是調整理論課授課地點，移至機房上課。一方面解決普通教室投影儀解析力不夠，學生看不清連線的難題。教師端顯示器的圖像通過控屏軟件實時廣播到學生端的顯示器上，端口引線及導線連接更加清晰，視覺效果更加有感染力，另一方面學完理論后，學生可以立即將學到的理論知識，通過借助PROTEUS和Keil軟件仿真驗證，及時理解和消化知識。邊學邊練，學習環境情景化，感受更加直觀和真切，教學節奏緊湊，提高學習效率[3-5]。

3 教學手段改革

運用多種教學手段，培養學生綜合能力，提升學生品格，促進終身成長，全面發展。

3.1 構建課程學習平臺

圍繞以學生為中心，突出學生為主體的地位，在超星上構建的課程學習平臺，打破時空限制，方便學生學習和交流。整合教學資源，將教學資料、學習要求、實驗視頻、拓展資料等相關教學資源放在課程平臺，輔助教學。學生可以根據個人情況對學習進行合理安排和規劃，提高學生自主學習能力和學習主動性。

3.2 強化實踐教學

單片機課程是一門理論與實踐密切結合的課程，理論學習是實踐的基礎，實踐是理論學習的最終目標，培養學生的實踐能力是本門課程的重點[6-7]。課程加強實踐教學，調整理論和實驗學時的比例，增加實驗學時，提升實驗難度，提高實驗設計項目的比例，實現實驗現場輔導互動，保證師生比大于1：20，充分發揮學生的主觀能動性，培養學生創新和動手實踐能力。

3.3 產教融合

近年積極參與企業主辦的交流活動，并與廣州市風標電子技術有限公司合作，產教融合、協同育人。將該公司提供的案例用于理論和實驗教學，激發學生學習斗志，拓寬學生視野、學習思路，為師生成長之路搭上一座通往更高層次的橋梁。

3.4 課程匯報

鼓勵學生利用思維導圖總結學習的知識，并通過視頻、圖片、PPT方式以小組形式向老師和同學匯報課程學習情況和心得體會，展示學習的成果和成效，鍛煉和培養學生歸納總結能力、語言組織表達能力和溝通能力。因材施教，取長補短，通過此項教學環節，重在培養學生綜合能力，提升團隊意識和社會適應能力。

4 考核評價改革

課程評價貫穿整個教學周期，不但注重學習效果，同時也注重學生平時的學習狀態；不僅注重理論知識的考核，同時也注重實踐能力的評價。培養學生誠信品格，公平、合理的評價機制能夠客觀公正地檢驗學生的學習效果，有利于調動學生學習積極性和主動性，提升學生的綜合素質，提高課程的教學質量。

4.1 多元化評價方式

重視過程性評價，增加實驗能力的考核，由指導老師對學生自行設計完成的實驗進行現場演示并隨機提問，根據實驗實現的難易程度、操作能力、故障排查和回答情況評分，培養實驗分析能力、解決問題能力、實踐能力和應用能力。課程匯報評分由學生和教師分別評分，按比例記錄最終匯報成績。課程總體評價為平時成績占30%，實驗考核占20%，期末考試占50%。見表2。

4.2 筆試試卷改革

筆試試卷慎重選擇各題型考題，對備選樣題仔細甄別，充分考查各章節重要知識內容，在有限的題目中整合考查盡可能多的細碎知識點，試卷增加多項選擇題型。試題出卷意圖不僅考核學生對理論基礎知識的掌握，而且更加側重考核學生對知識的理解程度、思維方法和知識的靈活運用能力。學生考試的過程是一次再學習的過程，即通過筆試考試可以總結歸納自身學習上的不足之處，又是一次對本課程知識的深入理解。

5 融入課程思政的教學改革實施效果分析

課程在教學內容、教學方法、教學手段以及評價機制上進行了改革探索。教學內容上打破知識體系的束縛，改變以往按教材組織編排順序講授知識的方法，把知識點融入教學案例，合理、科學組織教學內容。教學方法上針對不同知識內容采用合適的教學方法進行授課，激發學生求知欲和學習熱情，提高學生學習主動性，培養善于思考、獨立思考的能力和創新意識。教學手段上注重學生自主學習能力、實踐能力、分析解決問題能力、歸納總結能力、語言表達能力等綜合能力的培養。評價機制上促進學生注重學習過程，提高學生課程教學的參與度，學生通過知識的不斷積累，達到知識和能力的提升，能夠較真實地反映學生學習效果。

近三年來，學生對單片機課程的學習效果不斷提升，2019級班級學生優秀率比例較2018級學生提升14%、平均分提升7分，效果明顯。通過教務系統學生對課程的教學評價均為優秀等級，課程滿意度高。學生學習態度端正，激發了學習熱情和學習動力，表現在課堂上學生抬頭率提高，坐在前排的學生增多，學生課堂學習專注度提升，課堂氣氛較為活躍；課程結束后，多位學生主動向教師咨詢，要求承擔項目研究任務。學生對常用的開發軟件PROTEUS和 KEIL等能夠熟練掌握，動手實踐能力、綜合能力均有所提高，一部分學生可以將數字電路、模擬電路、微機原理、單片機的知識做到融會貫通，舉一反三，對在全國大學生電子競賽、全國大學生生物醫學工程創新設計大賽、“挑戰杯”以及專利等各類獎項的取得都起到了積極的作用。

整個教學周期中開展的教學活動包括教師的言行舉止時刻都在影響著學生，是塑造學生品格的隱性教育。融入課程思政的教學工作是一個潤物無聲、潛移默化的過程，期望撒進學生心里的那顆種子，慢慢地會生根、發芽，逐漸成長為一棵參天大樹。

參考文獻：

[1] 曹建樹，代峰燕，俞建榮，等.應用型工科院校單片機課程教學改革與實踐[J].實驗室研究與探索，2012，31（3）：129-132.

[2] 董燕麗，趙曉艷，劉攀，等.“新工科”背景下《單片機原理與應用》的教學改革探索[J].中國設備工程，2020（22）：233-234.

[3] 王紅軍.“新工科”背景下《單片機原理與應用》課程教學改革與探索[J].農業工程與裝備，2020，47（1）：65-68.

[4] 閆龍，張鑫，張順堂，等.教學-實驗-實訓三位一體的單片機教學改革探討[J].實驗室研究與探索，2019，38（8）：220-223.

[5] 宋躍，余熾業，胡勝.省級精品單片機課程教學改革探索[J].實驗室研究與探索，2012，31（4）：124-126.

[6] 王春榮，夏爾冬，熊昌炯，等.應用型本科辦學的單片機原理課程改革探索[J].實驗室研究與探索，2017，36（12）：237-240.

[7] 鐘國輝.以設計性實驗為牽引的微機原理課程教學[J].高等工程教育研究，2013（3）：154-158.

【通聯編輯：謝媛媛】