思政視角下“嵌入式技術(shù)應(yīng)用”課程教學實踐研究

晏文靖

（無錫商業(yè)職業(yè)技術(shù)學院 物聯(lián)網(wǎng)與人工智能學院，江蘇 無錫 214153）

2022年12月，中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于深化現(xiàn)代職業(yè)教育體系建設(shè)改革的意見》，主張職業(yè)教育功能定位由“謀業(yè)”轉(zhuǎn)向“人本”，更加注重人的全面發(fā)展［1］。高等職業(yè)教育要貫徹人的全面發(fā)展思想，必然要在人才培養(yǎng)過程中做到德技并修［2］。德技并修是立德與修技的有機融合，是思想素養(yǎng)與專業(yè)技能的同向同行，而課程思政是實現(xiàn)德技并修的必然路徑。2020年，教育部頒布《高等學校課程思政建設(shè)指導綱要》，明確提出結(jié)合專業(yè)特點分類推進課程思政建設(shè)，將課程思政融入課堂教學建設(shè)全過程。工科專業(yè)課程由于知識結(jié)構(gòu)與思政教育內(nèi)容跨度大、專業(yè)教師思政教育能力受限等原因，存在課程思政難以有效融入的問題［3］。

“嵌入式技術(shù)應(yīng)用”課程是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)核心課程，基于主流嵌入式微處理器系統(tǒng)架構(gòu)，培養(yǎng)學生嵌入式系統(tǒng)硬件驅(qū)動、軟件編程、嵌入式產(chǎn)品開發(fā)調(diào)試的能力。本文闡述“嵌入式技術(shù)應(yīng)用”課程思政的教學實踐路徑，從教學模式、內(nèi)容體系等方面進行課程思政融入的總體設(shè)計，分為課前啟化、課中內(nèi)化、課后轉(zhuǎn)化三個階段實施課程思政教學。

一、“嵌入式技術(shù)應(yīng)用”課程思政的必然與應(yīng)然

（一）課程思政是培養(yǎng)嵌入式領(lǐng)域職業(yè)工匠的必然要求

中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化強調(diào)學技先習德，立德是學技的基礎(chǔ)，只有擁有健康的人格與心理，才能擁有追求更高專業(yè)技藝技能所需的堅韌與勇氣。學技是立德的進一步延伸與拓展，體現(xiàn)學生在專業(yè)知識與能力上的成長，能進一步堅定學生理想與信念，提高其職業(yè)素養(yǎng)［4］。新一代職業(yè)工匠需要面對更加復雜的技術(shù)問題、更高的工藝要求，而“嵌入式技術(shù)應(yīng)用”課程綜合實踐性非常強，對學生綜合職業(yè)素養(yǎng)的塑造具有關(guān)鍵支撐作用。

在“嵌入式技術(shù)應(yīng)用”課程中引入課程思政，有助于加強對學生的價值引領(lǐng)，培養(yǎng)學生科技強國必備的專業(yè)素養(yǎng)、家國意識、世界胸懷，能夠推動思想政治教育與技術(shù)技能培養(yǎng)融合統(tǒng)一，在課程教學過程中達到以德引技、以技潤德、德技并修的效果。因此，在“嵌入式技術(shù)應(yīng)用”課程融入思政元素，是培養(yǎng)嵌入式領(lǐng)域職業(yè)工匠的必然要求。

（二）課程思政是強化學生課程學習內(nèi)生動力的應(yīng)然之舉

在課程中實施線上線下混合式教學，融入翻轉(zhuǎn)課堂等教學理念，需要學生在課外完成大量教學內(nèi)容學習。要想取得良好的教學效果，需要解決學生課程學習內(nèi)生動力不足的問題，激發(fā)學生內(nèi)在學習欲望［5］。通過課程思政，增加知識點背后的科學故事，樹立學科偶像，提供積極向上的情緒價值，從情感上提升學生學習的內(nèi)生動力。課程思政還可以培養(yǎng)學生的思辨精神，讓學生以更廣闊的視野思考問題，改善學習方法，增強學生學習內(nèi)生動力。因此，在“嵌入式技術(shù)應(yīng)用”課程中融入思政元素，是強化學生課程學習內(nèi)生動力的應(yīng)然之舉。

二、基于課程思政的“嵌入式技術(shù)應(yīng)用”課程設(shè)計思路

（一）建立融入課程思政的線上線下混合教學模式

課程以智能車型機器人開發(fā)為主線，包含硬件電路裝配、軟件開發(fā)、仿真調(diào)試、軟硬件聯(lián)合調(diào)試等完整項目化工作流程，從宏觀、微觀兩個層面深入挖掘課程思政元素，實施線上線下相結(jié)合的教學。在宏觀層面，引入大國工匠、中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化、現(xiàn)代化建設(shè)等思政故事，強化學生的科技報國責任意識，將智能車型機器人開發(fā)的實踐活動融入工匠精神，提高學生的職業(yè)素養(yǎng)。在微觀層面，結(jié)合具體知識點和技能點，培養(yǎng)學生的辯證思維能力，使學生自覺履行職業(yè)規(guī)范，逐步形成良好的職業(yè)習慣。微觀層面還可以將教師積極的精神面貌、著裝禮儀、責任擔當?shù)茸鳛橹苯拥乃颊兀瑥娬{(diào)教師的行為示范引領(lǐng)作用。

采用“學—做—演—用”線上線下相結(jié)合的方式開展教學。課前利用在線課程平臺進行預熱鋪墊，指導學生自主學習，解決“學”的問題，強化學生的獨立思考能力；課中針對智能車型機器人“仿真調(diào)試+軟硬件聯(lián)調(diào)”規(guī)范實踐，解決“做—演”的問題，強化學生的技能培養(yǎng)；課后利用第二課堂強化鞏固，鼓勵學生對智能車型機器人進行功能拓展，解決“用”的問題，實現(xiàn)學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，并在課前—課中—課后全過程滲透工匠精神。

（二）重構(gòu)德技并修的課程內(nèi)容體系

課程內(nèi)容以智能車型機器人開發(fā)為主線，分為九個項目，每個項目實現(xiàn)車型機器人的單個功能，確定一個思政主題，達到德技并修的效果。

以項目一為例，除了要介紹專業(yè)基礎(chǔ)知識外，還具有課程導入作用，引導學生探討嵌入式技術(shù)的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀和趨勢，因此，項目的思政主題定為發(fā)展之路，思政素材為華為、中興事件。通過思政素材，引導學生了解事件的原因，以此增強學生科技興國的使命感。該素材還能讓學生認識到芯片國產(chǎn)化的技術(shù)趨勢，使學生堅定走自主創(chuàng)新道路的決心。課程內(nèi)容體系見表1。

表1 “嵌入式技術(shù)應(yīng)用”課程內(nèi)容體系

三、融入課程思政的教學實施

下面以項目六——智能小車轉(zhuǎn)向燈控制為例，闡述課程教學的具體實施過程。

（一）教學實施總體設(shè)計

項目六教學共4課時，160分鐘。依據(jù)學情分析，確定本項目的知識、能力和思政目標。知識目標為能夠理解基本定時器的定時時間、分頻比、自動重裝載值之間的關(guān)系，并進行計算。能力目標為能夠根據(jù)計算值，在STM32CubeMX中對定時器進行配置，編寫用戶功能代碼，下載到智能小車平臺實現(xiàn)轉(zhuǎn)向燈控制功能。思政目標為強化規(guī)范意識，從小事入手浸潤良好的職業(yè)習慣。

項目教學實施總體分為課前啟化、課中內(nèi)化、課后轉(zhuǎn)化三個階段。課前，依托教學平臺發(fā)布預習任務(wù)，統(tǒng)計分析學生的學習情況。課中，以任務(wù)驅(qū)動為主線，通過實物作品引任務(wù)、學生探究教師點評分析原理、查閱資料探方案、模擬實操仿真做、實物聯(lián)調(diào)練技能，“引、析、探、仿、練”五個教學環(huán)節(jié)層層遞進。課后，借助校內(nèi)創(chuàng)新工作室、職業(yè)技能大賽等平臺進行舉一反三。項目六教學實施的具體步驟如圖1所示。

圖1 項目六教學實施步驟

（二）教學實施具體過程

課前啟化環(huán)節(jié)以線上方式進行。課前教師通過線上課程平臺發(fā)布智能小車轉(zhuǎn)向燈控制項目資料包，指導學生進行課前預習，完成課前預習測試，并根據(jù)資料包中的電路原理圖，完成轉(zhuǎn)向燈模塊的焊接、組裝與測試，上傳焊接與測試視頻。發(fā)布大國工匠張冬偉用焊槍書寫榮耀的事跡材料，引導學生感受精益求精的工匠精神內(nèi)涵，組織學生在討論區(qū)發(fā)表事跡材料觀后感。

課中內(nèi)化的“引任務(wù)”環(huán)節(jié)用時5分鐘，播放小車轉(zhuǎn)向燈控制演示視頻，引出本次的任務(wù)內(nèi)容。“析原理”環(huán)節(jié)用時25分鐘，引導學生從課前預習資料中分析定時器工作原理，歸納總結(jié)基本定時器的結(jié)構(gòu)與外部引腳，同時，教師根據(jù)課前預習測試結(jié)果進行部分原理的著重闡述。在學生摸透原理后，進入“探方案”環(huán)節(jié)，用時40分鐘，要求學生分組討論實現(xiàn)小車轉(zhuǎn)向燈控制任務(wù)的實施方案，再進行方案匯報展示，討論各方案的優(yōu)缺點，并指導各組進一步改進。“仿真做”環(huán)節(jié)用時40分鐘，各組根據(jù)方案進行程序編寫。首先在STM32CubeMX軟件中采用圖形化方式進行工程配置，生成初始代碼，工程配置過程強調(diào)步驟操作的規(guī)范性。在工程配置完成后，再對初始代碼進行補充，完成程序編寫。學生在程序編寫過程中，教師應(yīng)巡回指導，檢查方案的正確性，提醒學生對照國家標準，從變量命名、代碼縮進、文件結(jié)構(gòu)等方面加強代碼的規(guī)范性。在程序編寫完成后，使用Protues仿真軟件調(diào)試程序。仿真調(diào)試允許反復試錯，減小硬件的損耗，且仿真軟件中有豐富的外圍器件，可以突破開發(fā)板或者實訓平臺的限制。針對單元模塊的開發(fā)與測試，仿真是更快捷的驗證方式，特別是在線上教學期間更具有效性，但是其具有一定的局限性，有很多硬件調(diào)試經(jīng)驗是仿真無法得到的，需要在后續(xù)環(huán)節(jié)彌補。“練技能”環(huán)節(jié)用時50分鐘，將程序下載到課前焊接組裝好的智能小車平臺，進行軟硬件聯(lián)合實物調(diào)試，完成智能小車轉(zhuǎn)向燈控制。實物調(diào)試可彌補仿真調(diào)試的不足，而且用智能小車，可以使學生直觀感受，更好地激發(fā)學生的興趣。實物調(diào)試環(huán)節(jié)結(jié)合學生課前提交的焊接與測試視頻，采用學生自評和互評相結(jié)合的方式，評價視頻中焊接前的準備、焊接操作的姿勢、焊接后的檢查等是否符合電路焊接操作規(guī)范。學生實物調(diào)試過程也是將軟件與硬件結(jié)合，不斷試錯、糾錯、總結(jié)經(jīng)驗的過程，可能是一行代碼不規(guī)范造成的錯誤，或者是硬件焊接不規(guī)范造成的虛焊、漏焊等錯誤，需要花費大量時間進行調(diào)試，這個過程無形中讓學生認識到規(guī)范的重要性，同時培養(yǎng)了學生做事的專注度和恒心。在課堂最后，教師要總結(jié)工程配置過程的規(guī)范、代碼的規(guī)范、電路焊接的規(guī)范等細節(jié)，再次強調(diào)做事規(guī)范的重要性，只有遵循相關(guān)行業(yè)規(guī)范，才能保證工程項目的質(zhì)量。同時，結(jié)合大國工匠張冬偉事跡，指出規(guī)范是精益求精的基礎(chǔ)，是工匠精神的基石，并由做事規(guī)范引申到做人規(guī)范，引導學生做人做事要堅守規(guī)矩、堅持規(guī)范、堅定規(guī)則。

課后轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)主要依托嵌入式技術(shù)創(chuàng)客工作室展開活動。課后要求學生結(jié)合全國高等職業(yè)院校技能大賽“嵌入式技術(shù)與應(yīng)用”開發(fā)賽項內(nèi)容，完成定時器功能在小車上的拓展，如定時采集電池電壓并送LCD顯示、定時發(fā)送無線數(shù)據(jù)實現(xiàn)智能小車與手機端的通信等。邀請職業(yè)院校技能大賽獲獎選手就“嵌入式技術(shù)與應(yīng)用”比賽的安全操作規(guī)范進行經(jīng)驗分享和示范操作。課后環(huán)節(jié)進一步拓展了課程思政的同心圓半徑，通過第二課堂開展全過程課程思政。

四、教學成效與反思

“嵌入式技術(shù)應(yīng)用”課程以專業(yè)技能知識為載體，發(fā)揮了課程特色，充分挖掘了課程中的文化基因和價值范式，從教學模式、內(nèi)容體系等方面進行課程設(shè)計，融合了思政元素和專業(yè)內(nèi)容，達到了“日學而不察、日用而不覺”的思政教學效果。課程思政有助于培養(yǎng)學生的責任意識，鍛煉學生的思辨能力，提升學生的職業(yè)素養(yǎng)，促進學生對專業(yè)知識更好吸收，起到了反哺課程專業(yè)教學的作用。

在后續(xù)課程建設(shè)中，將進一步開展以學生為中心、能力和價值導向的教學設(shè)計，凝練普適性的思政元素融合范式，向?qū)I(yè)其他課程推廣，完善物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的課程思政頂層設(shè)計。