以學生為中心從課點出發
——《單片機原理及應用》課程改革與探索

高淑婷 宋 華 楊翠麗 趙鳳偉

齊齊哈爾工程學院，黑龍江 齊齊哈爾 161000

一、研究背景

人工智能到來后，最直接的沖擊是什么？人類智能一旦被拆解為已知事件和規則步驟，它就會為人工智能所替代。教育要回歸和重塑，堅持“以本為本”，推進“四個回歸”，教育理念急需改變，人才觀念需要調整，育人過程與教學方式急需重塑。掌握知識只是學習的“手段”，而發展能力、增長智慧才是學習的目的。完善人的核心素養，是當代教育的唯一選擇。2017年2月，教育部正式提出加強“新工科（New Engineering）”建設，實現學科導向轉向產業需求導向，全校師生樹立新的教育觀、學生觀、教師觀、課堂觀和教學價值觀，學習和貫徹“以學生為中心”的教育理念，從以“課堂、教材、教師”為中心的“老三中心”，轉變為“以學生學習為中心，以學習效果為中心，以學生發展為中心”的“新三中心”。本課程的開發本著以培養高素質應用創新型人才為目標，以服務學生為宗旨，緊密對接區域社會發展需求，立足齊齊哈爾工程學院課程改革實際發展現狀，以學生為中心，以課程建設為重心，以課點為核心，因材施教，構建特色的“以學生為中心”的FT課程建設模式，助力學生多元化、個性化成長成才。

二、《單片機原理及應用》課程開發

課程是人才培養的核心要素，課程質量直接決定人才培養質量。課程改革是學校永恒的主題，想要促進課程的建設，首先要明確的是如何進行有效課程改革，通過大量的文獻查找可以發現，有效的課程改革是以是否調動了學生的學習興趣、探究興趣、職業興趣為標準，是結合學生實際、結合學校文化、結合社會需求，以社會的崗位需求為出發點，突出以學生為中心。

深化教育教學改革，必須把教學改革成果落實到課程建設中，構建以學生為中心的課程開發形式。主要內容包括：各專業從能力結構變化想象未來的人才需求和教育創新，本著以學生發展為中心、以學生學習為中心、以學生學習效果為中心，依據齊齊哈爾工程學院《FT》課程建設模式，本文以《單片機原理及應用》課程為例，以課點作為課程的最小單位，系統科學地進行課程定位、課程設計、課程實施、課程評價，提高課堂教學的有效性[1]。

（一）課程定位

《單片機原理及應用》課程是車輛工程專業的學科基礎課，是一門應用性很強的課程，其理論與實踐技能是車輛工程專業學生將來學習后續課程及畢業后從事汽車零部件或者整車設計工作不可缺少的。因此，本課程在學習單片機基本原理的基礎上，強調實際應用，要做到既重視基本知識的講解，又注重學生在應用方面的訓練，為專業人才培養目標服務的同時更為學生成長服務。因此在進行培養目標的確定時，要充分考慮到本門課程所支撐的專業畢業要求，以及專業的學年實踐目標要求，最后從知識、技能、態度三個維度明確本科課程開設的要求。這種確定課程教學目標的方式，更能讓開課教師明確本門課程在人才培養方案中的作用，沒有脫離專業的要求。

（二）課程設計

在服務地方裝備制造企業發展背景下，齊齊哈爾工程學院機電系打造專業集群，車輛工程專業在集群中對接汽車制造產業，分析專業在產業鏈中的位置和崗位，及專業對本門課程的要求，對傳統的章節內容進行重新梳理，結合專業所有必修課程進行分析，提煉出其他專業課程對本門課程的知識需求。這部分內容作為本門課程的核心教學內容，為后續專業課的學習奠定基礎，服務專業，同時，本門課程為學科基礎課，為了保證學科的系統性和完整性，又補充了單片機人機交互相關的知識，服務學生成長，從而共同構成了本門課程的教學內容。

根據本門課程在專業行動體系下人才培養方案的位置，專業要求課程的教學內容在校內完成，沒有必須提前下發給學生在校外完成的內容，無法使用校內外翻轉課堂的教學形式。面對專業對課程教學場所的要求，教師需要在授課形式上進行積極的探索，如何做到以學生學習為中心，而不是教師針對教學內容進行滿堂灌。因此，本門課程在設計的時候較多考慮學生會喜歡什么樣的課堂授課方式，以提高學生的學習效果。本課程選擇了“課賽結合”的教學模式。為激發學生的學習興趣，在專業設置的課賽融合機制下，本門課程對和單片機相關的競賽進行了知識的梳理，以“飛思卡爾杯全國大學生智能車競賽”“智能車的控制部分”作為一個切入點進行“課賽融合”的教學設計。將課程內容與競賽項目進行有機地融合，充分利用競賽項目的高實踐性、強競爭性、硬專業性等特點全面提升學生的綜合能力。

教師對四個競賽項目內容進一步進行教學化處理，根據教學需求，形成五個典型項目，分別為最小相位系統設計、自動最小相位系統設計、多功能相位系統設計、擴展相位系統設計、人機交互相位系統設計。這五個項目同時遵循人的認知規律，從簡到難，層層遞進，形成了本門課程五個項目32個課點的門課矩陣。

課程內容的教學開展緊密依托機電工程系車輛工程專業的汽車大樓創新實驗室，該實驗室的教學資源可以滿足課程的教學需求，通過課前、課中、課后展開相應的教學內容。課前下發學生學習任務書，采取先學后教；在課下完成自學內容的學習，教師通過學習通、QQ群微信等平臺進行教學檢查；剩下的課點采用先教后學在課上完成，兩者有機融合。

在設計本門課程時，也將課程思政融入其中。教師要利用好課堂教學的主渠道，思想政治理論課要堅持，要在改進中加強，提升思想政治教育親和力，提升它的針對性，滿足當代學生成長發展的需求和期待，其他各門課都要像思想政治課一樣守好一段渠、種好責任田，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協同效應。專業課同樣要落實好立德樹人的根本任務，本門課程深入發掘思政元素，充分挖掘知識點背后的故事，做到有的放矢、精準施策，使課堂教學潤物無聲。通過企業故事、比賽故事、三學期實習、魔術等一些案例和活動，培養學生的職業精神、創新精神、批判精神和工匠精神，例如在緒論里講到單片機的語言時，充分思考課點背后的意義，引入一個星座魔術的活動，教師向學生展示，在課堂中與學生互動星座的意義，星座被理解為與人的性格、命運等人們比較在乎的東西都是息息相關的，但是對于魔術師而言，所謂的這些性格等都是可以被創造的。“在課堂上為學生展示一個魔術的表演，表明通過心靈感應就可以知道學生的星座。有些學生可能對星座不是很了解，通過一個表格來向同學們表明，一年當中共計有十二個星座，想要知道自己屬于哪一個星座那就要看看我們的出生日期是什么。”但是對于這種算得出生日期的方法不止那一種，我們可以利用魔術師算得星座是什么的辦法——二進制。在二進制語言中，10＝1×8＋0×4＋1×2＋0×1，通過這種方式，數位的計算單位由1000、100、10、1可以看成是 8、4、2、1，與此同時出現的數位上的大小也由0到9的十種可能替換成了0與1這兩種形式，10我們就用1010來描述了。因此卡片上A、B、C、D這幾個數分別描述了從上到下的4個二進制數位，由于10號星座—處女座的二進制所代表的是1019，因此處女座的信息就會在卡片A和C上出現。就可以通過這四張卡片上的信息來確定星座的具體名稱，那么星座的信息所對應出現的內容，它的二進制信息就已經被魔術師換算出來，提前知曉，如果在對著卡片的時候你表示有，那么魔術師就可以知道你說的有為二進制語言1，反之，如果沒有就為二進制語言0。計算機和所謂的魔術師一樣，它不認識0～9的語言，只能識別到0和1的二進制，從而來表示各種數字內容。作為當代大學生要相信科學，明確自己的是非觀，最后形成本門課程的思政案例集[2]。

（三）課程實施

課程實施是實現預期教育結果的手段。在課程實施部分，最難的就是如何處理好教師和學生的關系。本門課程開發了輔助本門課程的學習手冊，手冊內容包含學生5個項目的任務書和拓展練習，任務書中明確項目下課點的學習形式和考核形式。每學期開課前將學習手冊下發給學生，讓學生構建出整門課程的應知應會。課前，是教師對競賽項目進行教學化處理的過程，在學習手冊中以任務書的形式提前讓學生了解，之后，學生要完成項目學習團隊的組建，3～4人一組，根據教師下發的內容書進行學習，分析選擇適合自己的難度。課上，教師也會針對學生提出的問題進行補充，引導學生思考為什么出現此類問題并分析，同時學生也要分析，提出解決措施。課后引導學生多反思，多問為什么，讓學生去實驗、去驗證，在此過程中教師既充當裁判的角色，負責挑出問題，提出質疑，又充當導師的角色，需要設計相關的教學環節，引導學生去分析問題，提出解決的措施，并能進行反思，提高學生發現問題、定義問題、分析問題、解決問題的能力，隨著項目的進程提高學生的創新能力。在實施過程中齊齊哈爾工程學院重視對學生“三五能力”的培養，教師組織學生黨員和組成的小組組織共同加入課堂的管理中，形成“兩級討論、組長負責、小組幫學”的評價形式。積極分子組長和教師進行一級討論，組長和組員之間進行二級討論，積極分子監督小組組長，充分發揮學生黨員的模范先鋒作用，讓當代大學生黨員更具有使命感和責任感，協助教師監督課程的實施情況；小組組長幫助教師統籌小組的學習情況，通過師生的相互配合，提高學生溝通協調能力。教師也在教學環節中增加了自己的批判性思維，從而實現了教學相長的目的。

（四）課程評價

課程評價是教學活動中至關重要的部分，也可以直觀地反映出學生學得怎么樣、教師教得如何。《單片機原理及應用》不僅要應用匯編語言進行編程，而且涉及到應用項目的硬件設計，本課程的評價，突出測量學生的學習效果，依據設計的五個項目的達成情況作為具體考核評價方式，充分展現課點學習形式，讓學生方面清楚如何學，而教師方面明白如何教，使得學生明確課上和課下需要學習的內容，并清楚如何才能達標，形成本門課程的三級矩陣，并且設計的過程使得評價的標準可視化、可量化。

首先，教師需要將比賽項目進行教學化處理，“以單片機系統為核心”的賽題類型中的“控制類：懸掛運動控制系統、簡易智能電動車等”，結合“全國大學生飛思卡爾杯智能汽車競賽”的相關規則，設計難易程度不同的項目，根據項目的難易程度不同，所占分值也不同。同時將每個項目任務按照教學進度分解成逐層遞進的子項目。

其次，學生組建項目團隊，然后根據項目團隊的實際，進行選題，作為本學期本門課程的項目作業，團隊之間要分工明確，組長負責統籌管理，所選擇的競賽項目作為本學期平時成績中，項目作業的分數，再根據后面的難度系數，折合出本門課程最后的項目作業技術說明書的成績。

再次，項目作業的中期驗收和學期末的答辯，形成一個技術說明書，附A0電路圖和程序附錄，小組制作PPT進行匯報答辯，根據技術說明書的成績和匯報的成績作為最后的總成績，如果在此過程中有論文、專利等，教師會酌情進行考慮，給予加分。如果學生最后的項目考核都能達標，說明每個項目下的課點考核及格，每個項目的教學目標達成，本門課程的教學目標達成，從而自下而上地反向推回課程支撐指標點的達標[3]。

三、結語

本課程開發主要應用“以學生為中心”教育教學理念，立足學校應用創新型人才培養定位，以“四真三化”為指導思想，通過以“課點”為最小教學單元進行課程建設，課程教學符合應用型、復合型、創新型人才培養要求，強化知識的廣度和深度，增加研究性、創新性、綜合性內容，通過不斷探索和優化課程建設形式，使枯燥、繁瑣的教學內容在實踐過程中得以掌握，不但使學生得到充分的鍛煉，將所學的知識在實踐中得以應用，同時也使學生的職業素養在實踐中逐漸養成，為學生參加全國光電大賽、全國電子設計大賽和“全國大學生飛思卡爾杯智能汽車競賽”的比賽奠定一定的基礎，守好一段渠、種好責任田，進而達到專業人才培養目標的要求。