基于ADDIE模型的微機原理及應用的思政融入

黃自鑫，盧俊杰，胡航，肖楚陽，周耀勝

基于ADDIE模型的微機原理及應用的思政融入

黃自鑫1，盧俊杰1，胡航1，肖楚陽1，周耀勝2

（武漢工程大學 1. 電氣信息學院，2. 創新創業學院，湖北 武漢 430205）

為主動對接國家在高校課程思政教育的重大戰略需求，著力夯實復合型創新人才發展基礎，結合高校專業課程思政融入淺、整體設計薄弱的課堂現狀，以自動化專業微機原理及應用課堂教學為例，將ADDIE模型作為理論支撐，經目標、內容、實踐、評價四階段探尋課堂全過程思政融入的教學實施路徑．面對思政碎片化融入課堂現狀，提出三階遞進式情境教學內容設計，以課程蘊含的思政元素為思政點，以章節為思政線，繪制思政面；面對課堂實踐模式單一的現狀，緊跟社會發展實時迭代課程設計主題．教學實踐表明，運用該模型課堂全過程思政融入建設，能促使學生達到專業技能與思想道德素質的雙提升，實現立德樹人的教育目標．

微機原理及應用；ADDIE模式；課程思政

國家啟動探索基礎學科拔尖人才培養的“中國示范”計劃，呼吁高校通過改革育人方式、辦學模式、管理機制，為建設世界重要人才中心和創新高地固基筑本[1]．深入對接國家人才培養計劃戰略需求，教育部出臺《關于深化本科教育教學改革全面提高人才培養質量的意見》，指出高校應主動承擔起培養出能緊跟時代潮流、滿足國家戰略需求的一流創新人才的責任，探索課程教學新形態，全面提高專業課程建設質量[2-3]．隨著課程教學改革實踐的推進，如何切實培養德才兼備的復合型創新人才成為課程改革的重要瓶頸，高校應探討補齊課程育人短板的方式，健全專業學科人才培養方案并推動實施，為“科技創新走出去”基礎建設提供強有力的復合型創新人才支撐[4-5]．

微機原理及應用是培養自動化類[6]專業知識過硬、綜合能力較強人才的核心主干課程，從微型計算機的芯片級構成切入，講解關于51單片機的微處理器、串行通信、匯編程序設計及應用等知識，涵蓋多種應用架構設計原則．通過學習本門課程，學生能夠具備利用匯編語言進行程序設計的能力，能夠實現簡單的微機系統的軟硬件設計與開發，可為微型計算機實際工程問題提供有力的理論基礎與實踐邏輯能力．

為落實國家對德才兼備的復合型創新人才培養戰略，已有諸多學者對微機原理的相關知識課程進行教學改革，例如：劉瑋[7]等針對單片機基礎教學不足難以培育新工科人才問題，實行“項目導入、任務驅動”教學方法，鍛煉學生自主學習和探究能力，極大地提升了學生學習興趣和學習效率；魏楚亮[8]等針對課堂教學提出問題創設及導向的實踐環節教學方法，培養學生創新創業及競賽知識、科研邏輯與多學科多專業交叉融合學習3方面能力需求．在課程思政建設中，缺乏全面將思政融入課堂全過程教學改革建設，僅針對課堂教學中某一環節提出思政融入教學方式，難以呈現課程本身蘊含的所有思政元素．本文以ADDIE模型作為理論支撐，從目標、內容、實踐、評價4方面探討課程全過程思政融入教學改革方式，全面探索培養以德才兼備的復合型創新人才為教學目標的重要途徑．

1 基于ADDIE模型的課程開發模式構建

ADDIE模型最初是美國兩位學者Walter Dick和Lou Carey所提出來的，包括分析、設計、開發、實施、評價5個階段，各階段互相影響，相互促進[9]．ADDIE模型先將學習者的需求進行精準分析，根據所得結果對應設計教學大綱，開發課程教學內容與資源，因課制宜實施相應的教學實踐活動，最后進行課程教學效果評估[10]．該模型中的各環節相互聯系，貫穿整個教學過程，具有較強的教學操作性，使教育既有系統性和整體性，又有靈活性和可塑性，與課程思政融入微機原理及應用課堂全過程教學的統一性與多樣性相契合．

基于自動化專業培養目標與專業能力素質要求，以ADDIE作為理論支撐，從“發現實際問題→制定價值目標→凝練思政元素→設計融入方法→評價實施成效”的五步課程思政實施路徑出發，重構課堂教學環節，制定課程目標、內容、實踐、評價四階段專業課與思政雙向融合的教學方式．明確微機原理及應用課程思政的重心與內容，落實“以學生為中心，學生學習與發展成效驅動”的教育理念，圍繞學科特色凝練思政元素，深度挖掘提煉專業知識體系中所蘊含的思想價值和精神內涵，巧妙潤入教學實踐，并設計評價反思環節，收集學生的真實反饋，及時調整與改進，促進教師和學生共同成長，該模式見圖1．

1.1 以知識為導向，創建三維課程目標

教學目標是課程教學的基礎，是教師實施教學活動的核心與導向，教學目標設計要反映出教學過程的發展以及學生學習結果的類型與層次．微機原理及應用的傳統課堂教學模式以“復習舊課→導入新課→講解新課→鞏固新課→布置作業”為本，知識與能力為教學目標，缺少“潤物細無聲”式的人生價值觀、職業道德操守以及愛國奉獻精神的思政教育．學生大多無意識探討如何利用自己的專業優勢與技能發揮人生價值，用所學的理論知識解決實際工程難題，傳承老一輩科學家精神，助力國家重點工程建設，集中攻克關鍵“卡脖子”難題．因此，以課程專業知識為導向，堅持把立德樹人作為中心環節，創建思維、技能、匠人三維課程目標，實現微機原理及應用課程的思維教育、技能提升、匠人培養的交叉融合，科學素質與人文素養的兼顧協調培育，在潛移默化中培養多素質儲備的復合型創新人才，具體目標要求為：

1.1.1 思維目標 培養學生積極參與學習、勇于探索新知、實踐檢驗知識的自主思維．采用課堂教學與課堂實踐相結合的方式，將課本知識由局部到整體逐層灌輸與啟發協同講解，實踐應用溫顧舊知，學生通過學習本門課程，能夠具備課堂自主思考課下合作探討問題的意識，增強學生迎難而上、自主探究、挑戰自我的能力．

圖1 ADDIE模式下課程思政教學設計流程

1.1.2 技能目標 培養學生能夠自主根據實物功能的設計要求，正確進行軟硬件系統方案設計，運用51單片機功能解決實際工程問題的技能．通過學習51單片機基本組成及內部結構，培養學生具備識別和判斷智能系統硬件中的關鍵環節和主要器件的技能；學習51單片機程序設計與優化過程，通過自主設計實現基礎輸入輸出功能的硬件子系統，鍛煉學生的實踐動手能力，引導學生發展思維邏輯，啟迪學生的創新意識，培養學生綜合應用單片機知識解決實際工程問題的能力．

1.1.3 匠人目標 打造匠人精神，培養具有社會主義核心價值觀的新時代自動化行業復合型創新人才．將思政融入課程教學內容，尋求課程內容與思政元素契合點，引進功勛科學家攻堅克難的拼搏史，由強到弱的科技創新史，中國共產黨的百年奮斗史等相關案例資源．學生通過學習本課程，能夠立足千里之行始于足下的學習理念，具有實事求是、探索真理的科學精神，傳承精益求精、勇于創新的工匠精神，堅持正確的新聞觀和政治立場，深刻理解并踐行社會主義核心價值觀．

1.2 三階遞進式情境教學內容設計

課程章節內容知識點多，且大多概念問題抽象難懂，而整體教學學時少，教學任務艱巨．大多已有的課堂思政教學環節單一、碎片化思政融入，未依托課程本身的價值引領與思政內核融合相應的思政元素．盲目性、隨意性地引入思政案例，難以將課程思政教學灌輸性與啟發式相統一，學生未能更好地參與進課堂教學活動中，不利于推行立德樹人的教學目標，培養德才兼備的復合型創新工程人才．因此，在教學內容設計部分需要選取課程典型教學內容，有機地融入思政元素與思政內核，精心制作課堂思政教學資源，探索高質高效的教學方法，在掌握專業知識的前提下達到技能與能力雙目標，打造“實用”課堂．

圍繞教學育人的目標，提出三階遞進式情境教學內容設計．微機原理及應用涉及計算機、51單片機、程序設計等專業知識，課程內容包括計算機基礎知識、微型計算機的基本原理、51單片機匯編程序設計等12個章節．按照各課程章節知識結構與思政內核，劃分設計計算機簡史、單片機概述、信號輸出、信號傳導及應用實踐5個學習情境，建立從“計算機系統基本認知→單片機結構與原理→信號檢測與處理→單片機設計與應用”的遞進式教學思路（見圖2）．

圖2 三階遞進式情境教學內容

重組課程內容，以課程思政作為中心點，從愛國情懷、工匠精神、職業素養、自主創新等方面深挖微機原理及應用課程蘊含的思政元素，作為微機原理及應用教學課程改革的基礎與重點．按照微機原理及應用課程章節脈絡，以點繪線，構成思政線；根據章節知識體系與思政線，形成遞進式學習情境，構成思政面．力圖讓課程思政元素覆蓋、滲透到教學全章節，依點畫線，以線繪面，由淺入深式全過程課堂育人（見表1）．

表1　微機原理及應用課程思政教學體系

針對課程特點與思政元素，迭代設計PPT課件內容，將思政始終貫穿整個課堂教學．利用學習強國、新聞頭條等軟件，關注國內外時事熱點和焦點問題，實時調整課堂實例引入，將教學內容與傳統文化、當下時事、社會熱點等相結合，提出問題，展開討論，融合案例分析及相關輔助視頻，優化課程教學內容．

講述計算機基礎知識時，從計算機發展史切入，通過“不可復制的計算機史”短片介紹我國計算機70多載發展史，并將計算機的發展歷程和我國的發展歷程做類比．從第一代電子管計算機到天河二號超級計算機，從貧窮落后的國家到全面建成小康社會，引導學生用發展的眼光看待問題，培養學生科學觀和歷史思維，深刻領會“四個意識”的內涵與意義．講解馮諾依曼的“儲存程序式”計算機的設計思想，從邏輯元件的不斷迭代、微型處理器的更新、系統組成的變革等計算機發展史，體會到科技進步與科研人員的映射過程．以此啟發學生刻苦學習，利用自身專業知識突破工程難題，樹立偉大的愛國情懷，并結合當下量子計算機、仿生眼等計算機技術最新科研成果展開討論，引入“你對計算機科學與技術發展趨勢的思考”問題，傾聽學生的邏輯與觀點，培養學生的學習興趣．

在講述51單片機的CPU與外設的數據傳送方式時，引入國產CPU技術發展歷程，介紹我國以中科龍芯、天津飛騰、上海申威、上海兆芯等為代表的國產CPU的特點和應用，引導學生思考我國自主研發國產CPU的原因．激發學生敢于創新、勇攀高峰的科學精神，樹立自主研發和自主創新的意識，培養學生科技報國的遠大志向．同時，CPU是計算機系統的核心，是各部件之間有條不紊、協調工作的有力保障．聯想到此次疫情防控，全國人民在黨中央的堅強領導下，舉國同心、統一步調，在短時間內迅速控制疫情，保障了整個國家有序運行和人民生命安全，“堅持黨對一切工作的領導”是推進新時代中國特色社會主義事業的根本保證，提高學生對黨的熱愛之情．

1.3 優化教學實踐，打造“有趣”課堂

教學實踐是建立在教學內容基礎上的教學環節，是培養學生綜合素質和實踐能力、實現人才培養目標的重要環節，教學實踐設計的好壞直接決定學生的興趣與教學的質量．因此，課堂思政應用教學實踐設計既要符合課程的教學內容要求，又要符合現代教學模式；既要要求學生掌握課程知識，又要激發學生主動學習的能力和求知欲，達到立德樹人的教育目標．

在教學實踐任務開展前，教師先講授任務實施過程中所涉及的教學內容和知識點，并通過例題分析的方式使學生理解相關原理與易錯點，提升學生利用微機原理及應用課程進行創新項目的參與度和興趣，為未來的創新創業打下堅實基礎．詳細闡明實踐任務的相關要求，讓學生自行分組分工合作完成任務，切實完成功能需求設計，培養學生的實踐與創新能力素養，鍛煉工程設計能力．

基于當前國家對于科技新成果全面提升化工園區安全檢測預警能力課題建設，圍繞事前預防、事中監控、事后應急3個環節綜合進行自動化監測預警技術及裝備研發，用于解決多災種耦合事故防控關鍵技術問題，切合自動化專業知識范疇與體系．結合培養學生解決實際工程問題的技能目標和精益求精、勇于創新的匠人目標要求，擬定基于“化工安防”的51單片機自主命題設計，各小組將自主思考，充分發揮想象力，在規定期限內完成自主命題實物設計與課程設計說明書撰寫，以答辯評比的方式計入學生總成績．各小組依次將課程設計說明書提交評委審閱，并指派一名成員為主要陳述人結合PPT對制作的實物進行3 min左右的講解及演示，其他成員可協助主要陳述人更為清楚生動地完成表述，實物陳述完畢后，由評委就小組成員分工情況對各個成員依次進行提問，考察各小組成員實際參與及完成情況．評分項目分為團隊分數和組員個人答辯分數，其中組員個人答辯分數占60%，團隊分數占40%（見表2）．

表2　評分細則

2 教學效果評價

2.1 學生評教認同，教學質量提升

針對微機原理及應用課堂全過程思政教學改革的實踐效果，通過開展學生評教進行教學效果的評估，以檢驗思政融入專業課程的教學模式是否達到課程和創新意識培養的目的，從而為掌握教學工作現狀提供重要依據．期末評教將與學生期末成績查詢綁定，在課程結束時，開通強智綜合教務管理系統教學考評子系統施行網上評教入口，確保每位學生都將參與課程評教，自主發表對課程思政融入的建議，以便教師更好地優化改進，增進對課程思政的重視與理解，引導學生自覺、自主地培養自身的良好品質，激勵教師主動提高課程思政教學能力．

經評教系統數據反饋，90%以上的學生認為將思政元素融入微機原理及應用課程教學充分發揮了學生本身的主觀能動性，以學促思，以思促學．學生在教師的指導下，積極主動參與課程任務，掌握高效學習方法，達到創新思維與道德素養雙提升．

2.2 學生素養提升，基本達成三維目標

重構教學內容，改革課程教學方法手段，灌輸與啟發相結合，極大地提高了學生對這門課程學習的積極性，使學生能夠更好地把所學知識轉化為認識規律、運用規律、解決工程問題的能力．通過理論和實踐的結合提高了學生的科學思維能力，基本達到三維目標．

通過教學實踐課設，各組需根據自擬定的主題方向進行整體架構、需求分析與模塊化設計，培養學生遇到問題分析問題、復雜問題簡單化的思維．設計過程中嚴格按照設計規范進行設計，在設計過程中遇到生成性問題開始由教師引導解決，提供解決思路與方法，經過整體實物功能設計與調試訓練，課程結束時可以實現自主解決生成性問題，從而實現培養學生堅韌向上、精益求精的工匠精神．在實踐中檢驗理論知識的掌握程度，溫顧并反思掌握不透徹的理論知識，完全掌握51單片機知識內核，具備能自主設計與優化符合產品需求的技能．

2.3 學生成績提升，思政教學初見成效

針對微機原理及應用課堂全過程思政融入探索實踐進行試點教學，學生成績提升，思政教學已初見成效．通過課程思政的引領，學生專業認同感、責任感上升，激發了學生的學習熱情，學生的上課抬頭率、作業的認真程度較以往都有所提升．學生遵守課堂紀律，不遲到不早退，遵守學習規范，及時提交作業和報告．學生學習該課程的動力足，主動完成學習任務．學生能夠積極參與到小組學習與探討的課業活動中，主動承擔分工任務，提升團隊協作能力．加強學生對后續學習的興趣，堅定未來職業發展信心．

學生的課程綜合成績可以反映學生對課程的學習興趣和課程思政的實施效果．經過教學改革，在總學時不變的情況下，增加了課程思政的教學內容，學生綜合成績有所提升．將改革前后的學生綜合成績對比，成績分布見圖3．改革后的2020屆的學生高分區間人數明顯高于2019屆學生，且及格人數占比由92.5%上升至97.5%．由此可見，相較于傳統教學模式，該課堂全過程思政教學模式激發學生自主學習興趣，引導學生由被動接受到主動學習的方式轉變，取得了較好的教學效果，得到了學生的認可．

圖3 學生綜合成績

3 結語

基于ADDIE模型的課堂全過程思政改革改善了高校專業課程思政融入淺、整體設計薄弱的課堂現狀，變革教學模式，以推動課程思政與教育教學的深度融合為目的，助力學生提高學習興趣，調動課堂參與度，增加課程思政教育，培養德才兼備的復合型創新人才．基于此，以自動化專業微機原理及應用課程為例，深挖思政元素，并貫穿課堂教學全過程，詳細構建思維、技能、匠人三維教學目標，思考三階遞進式情境教學內容，增加自主命題課堂實踐．實踐表明，經過精心籌劃、有機融入、巧妙實施與反饋修正等可初步達到課程思政的教學目標和育人目標，并希望在高校課堂教學思政元素融入的設計與應用方面為教師提供理論支持和實踐參考．

[1] 朱桂萍，于歆杰，康重慶．新時代電氣工程學科人才培養的思考與實踐[J]．中國電機工程學報，2022（8）：3017-3027．

[2] 張林海，蔣欣彥，陳思琪，等．混合式教學融入思政教育的地球概論課程建設與實施路徑[J]．高師理科學刊，2022，42（10）：106-110．

[3] 宗愛東．新時代高校思想政治教育質量評價的政策要素與實施框架研究[J]．思想教育研究，2021（10）：134-139．

[4] 劉艷芬，王佳麗，劉晨晨，等．力學教學中課程思政元素融合策略[J]．高師理科學刊，2022，42（4）：93-97．

[5] 叢浩熹，胡雪鋒，徐衍會，等．以創新為導向、先實驗后理論的電工技術基礎課程教學實踐[J]．中國電機工程學報，2021（增刊1）：401-410．

[6] 李衛軍，邢延，蔡述庭，等．面向多學科融合的自動化類人才培養模式探索與實踐[J]．高等工程教育研究，2021（6）：31-37．

[7] 劉瑋，熊永華，王廣君．新工科背景下工科課程高階學習教學模式探討與實踐[J]．高等工程教育研究，2021（3）：163-168．

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[9] 尹苗，史潔，李逢慶，等．基于ADDIE教學設計模型的智慧課堂教學：以“真菌”一節的教學設計為例[J]．現代教育技術，2020（11）：19-25．

[10] 李笑櫻，閆寒冰，彭紅超．敏捷課程開發：VUCA時代課程開發新趨向[J]．電化教育研究，2021（5）：86-93．

Integration of ideological and political educationin microcomputer principle and application course based on ADDIE model

HUANG Zixin1，LU Junjie1，HU Hang1，XIAO Chuyang1，ZHOU Yaosheng2

（ 1. School of Electrical and Information Engineering，2. School of Innovation and Entrepreneurship，Wuhan Institute of Technology，Wuhan 430205，China）

In order to take the initiative to meet the country′s major strategic needs of ideological and political education in colleges and universities，and to strengthen the foundation for the development of compound innovative talents，combine the current situation of college professional course′s ideological and political integration into the classroom，the overall design is weak，take the automation major microcomputer principle and application classroom teaching as an example，taking ADDIE model as the theoretical support．Through the four stages of goal，content， practice and evaluation，the teaching implementation path of the whole process of ideological and political integration in the classroom is explored．In the face of fragmented ideological and political thinking into the classroom，proposes a three-stage progressive situational teaching content design，taking ideological and political elements contained in the course as ideological and political points and chapters as ideological and political lines to draw ideological and political aspects．In the face of the single classroom practice mode，the subject of real-time iterative curriculum design is closely followed by social development．The practice shows that the application of this model in the whole process of ideological and political integration construction in the classroom can promote the students to achieve both professional skills and ideological and moral quality，and realize the educational goal of cultivating morality．

microcomputer principle and application；ADDIE model；ideology and politics education

1007-9831（2023）07-0078-06

TP368∶G642.0

A

10.3969/j.issn.1007-9831.2023.07.016

2023-02-22

武漢工程大學教學研究項目（X2021015）；武漢工程大學研究生教育教學改革研究項目（2020JYXM13）；武漢工程大學高等教育研究課題（2021YB13）；中國自動化學會青少年人工智能創新后備人才培育工程2022年度教科研項目（HBRC-JKY-144）；國家級大學生創新創業訓練計劃創新訓練項目（202210490011）；湖北省大學生創新創業訓練計劃創新訓練項目（S202210490032）

黃自鑫（1988-），男，湖北安陸人，講師，博士，從事欠驅動系統控制、智能控制和非線性控制研究．E-mail：huangzx@wit.edu.cn