“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下單片機(jī)技術(shù)課程思政混合教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐

安康 王玉槐 王李冬

摘? 要：課程思政是將思政寓于課程之中，是立德樹人的根本。文章在課程思政基礎(chǔ)上，以單片機(jī)技術(shù)課程為例，基于“互聯(lián)網(wǎng)+”線上線下混合教學(xué)，從教學(xué)設(shè)計(jì)架構(gòu)、教學(xué)策略優(yōu)化、育人教學(xué)實(shí)踐以及教學(xué)成效闡述單片機(jī)技術(shù)課程思政要素的凝練與素材的實(shí)踐運(yùn)用。教學(xué)成效表明學(xué)生思維發(fā)展、能力培養(yǎng)和品格養(yǎng)成得到全面發(fā)展，課堂教學(xué)有效性得到全面提升。

關(guān)鍵詞：課程思政；協(xié)同育人；價(jià)值引領(lǐng)；品格塑造

課程思政是一種教育理念，是將思想政治教育融入高校課程教學(xué)改革各個(gè)環(huán)節(jié)，引導(dǎo)、啟發(fā)教師找到思政教育突破口和立足點(diǎn)［1］。教師在課程教學(xué)改革中將思政元素“潤(rùn)物細(xì)無聲”地滲透進(jìn)課程教學(xué)中，形成專業(yè)教學(xué)與思政教學(xué)協(xié)同效應(yīng)［2］。目前高校雖然積極探索實(shí)踐課程思政與思政課程協(xié)同建設(shè)，但浮現(xiàn)出思政教育與專業(yè)教育相互隔絕的“孤島效應(yīng)”［3］，需要不斷深化課程思政改革與創(chuàng)新，全方位推動(dòng)形成課程思政與思政課程同向同行育人格局。

基于此，推動(dòng)課程思政教學(xué)創(chuàng)新賦予課程研究更加豐富的內(nèi)涵。2018年11月教育部高等教育司司長(zhǎng)吳巖在第十一屆“中國(guó)大學(xué)教學(xué)論壇”提出“金課”建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。2019年教育部在全國(guó)范圍內(nèi)開展一流本科專業(yè)和課程建設(shè)“雙萬”計(jì)劃［4］。“金課”與一流課程的提出賦予了課程思政教學(xué)研究一種全新的課程建設(shè)生態(tài)，將思政元素貫穿到專業(yè)課程教育教學(xué)全過程，使專業(yè)課程與思政教育同向同行［5］，消除思政教育與專業(yè)教育相互隔絕的“孤島效應(yīng)”。

本研究融入“課程思政”通過“多平臺(tái)、多終端”互補(bǔ)型技術(shù)學(xué)習(xí)環(huán)境，以電子信息專業(yè)“單片機(jī)技術(shù)”課程為例，進(jìn)行線上線下混合教學(xué)研究，通過實(shí)踐探究建設(shè)“單片機(jī)技術(shù)”一流課程，以課程思政與思政課程協(xié)同理論為指導(dǎo)，提升課程思政實(shí)效性。

一、教學(xué)設(shè)計(jì)架構(gòu)

課程教學(xué)基于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論，以學(xué)生發(fā)展為中心理念，將思政元素、職業(yè)素養(yǎng)融入課程教學(xué)內(nèi)容，將社會(huì)熱點(diǎn)和身邊鮮活事例與教學(xué)內(nèi)容有機(jī)結(jié)合，用身邊的事、用學(xué)生的語言講解，使思政元素的融入更周密、更有說服力。采用OBE成果導(dǎo)向［6］，融入課程思政、設(shè)計(jì)“動(dòng)態(tài)翻轉(zhuǎn)+BOPPPS”融合式教學(xué)模式，通過“案例驅(qū)動(dòng)+頭腦風(fēng)暴+隨堂測(cè)驗(yàn)+實(shí)時(shí)反饋+小組討論”等多樣化的教學(xué)方法，有效提升課程思政教學(xué)效果。依托“MOOC平臺(tái)、釘釘直播平臺(tái)、A+課堂派教學(xué)互動(dòng)平臺(tái)”多元互補(bǔ)型學(xué)習(xí)環(huán)境，采取線上線下混合的教學(xué)模式，以電子信息專業(yè)“單片機(jī)技術(shù)”課程為實(shí)施案例，進(jìn)行課程思政協(xié)同育人設(shè)計(jì)，通過實(shí)踐探究重構(gòu)“單片機(jī)技術(shù)”課程思政教學(xué)內(nèi)容，凸顯課程思政建設(shè)目標(biāo)與凝練思政元素，實(shí)施過程評(píng)價(jià)與終結(jié)性評(píng)價(jià)融合的課程評(píng)價(jià)指標(biāo)，更加關(guān)注學(xué)生的過程性學(xué)習(xí)，更加關(guān)注課程思政在評(píng)價(jià)過程中的融入，綜合評(píng)價(jià)學(xué)生知識(shí)、能力與思維發(fā)展。

通過課前（引入七步訓(xùn)練法［7］）、課中（課程思政、PBL問題導(dǎo)向、對(duì)分課堂、動(dòng)態(tài)翻轉(zhuǎn)混合式教學(xué)理念［8］）、課后（線上話題交流、項(xiàng)目拓展開發(fā)）的實(shí)踐，通過項(xiàng)目創(chuàng)作，激發(fā)學(xué)生內(nèi)心深處強(qiáng)烈的求知欲和好奇心，增強(qiáng)作品完成自信心（教學(xué)設(shè)計(jì)架構(gòu)如圖1）。

二、教學(xué)策略優(yōu)化

（一）課程思政價(jià)值觀引領(lǐng)

使學(xué)生堅(jiān)定“四個(gè)自信”、增強(qiáng)民族自豪感：講解我國(guó)單片機(jī)技術(shù)發(fā)展背景、科學(xué)技術(shù)政策和體系建設(shè)，讓學(xué)生體會(huì)中華民族五千年文明形成的價(jià)值觀和文化主體性。

通過思政建設(shè)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新與思辨能力：引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)和理解科學(xué)技術(shù)中的中國(guó)創(chuàng)新、將知識(shí)傳授與價(jià)值引領(lǐng)有機(jī)統(tǒng)一。針對(duì)課程教學(xué)設(shè)計(jì)中國(guó)重要的現(xiàn)實(shí)問題，如“中國(guó)航天”“中國(guó)高鐵”“中國(guó)5G通信技術(shù)”“中國(guó)華為麒麟芯片”等典型科學(xué)技術(shù)案例，關(guān)注國(guó)家核心技術(shù)攻堅(jiān)，如何破解“卡脖子”技術(shù)典型案例，讓學(xué)生參與課中環(huán)節(jié)分析和辯論，課前搜索文獻(xiàn)和資料，理解中國(guó)科學(xué)研究政策導(dǎo)向，書寫思政元素案例的個(gè)人心得報(bào)告，教師通過審核學(xué)生提交的個(gè)人心得，及時(shí)了解學(xué)生的個(gè)人見解與觀點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生形成正確的世界觀。

（二）思政元素融入教學(xué)內(nèi)容

基于CDIO工程教育理念，注重OBE成果導(dǎo)向，將課程思政案例結(jié)合科研成果輸入課堂，基于“任務(wù)—需求—調(diào)研—方案—設(shè)計(jì)—調(diào)試—評(píng)估”七步訓(xùn)練法，學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)與調(diào)試，通過挖掘課程思政元素與單片機(jī)教學(xué)內(nèi)容充分融合予以實(shí)施（如表1所示）。

（三）課程協(xié)同育人機(jī)制

基于“案例牽引與對(duì)接前沿知識(shí)”作為課程思政教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)課程教學(xué)目標(biāo)與內(nèi)容，選取我國(guó)在單片機(jī)技術(shù)發(fā)展與實(shí)踐過程中如“中國(guó)航天”“中國(guó)高鐵”“中國(guó)通信”等典型科學(xué)技術(shù)案例應(yīng)用于課堂教學(xué)。通過對(duì)技術(shù)前沿分析、實(shí)現(xiàn)方案、軟件與硬件解決的重大技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目、突破技術(shù)封鎖實(shí)現(xiàn)中國(guó)智造產(chǎn)業(yè)提升，培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。

基于“自主、合作、探究、創(chuàng)作”作為學(xué)生發(fā)展理念，針對(duì)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)與教學(xué)內(nèi)容關(guān)聯(lián)的思政案例，將科研成果作為教學(xué)知識(shí)點(diǎn)的一部分引入課堂案例式教學(xué)，課上融入BOPPPS教學(xué)策略［9］，將教學(xué)活動(dòng)分為Bridge-in（導(dǎo)入）、Objective（學(xué)習(xí)目標(biāo)）、Pre-assessment（前測(cè)）、Participatory learning（參與式學(xué)習(xí)）、Post-assessment（后測(cè)）、Summary（總結(jié)）六個(gè)環(huán)節(jié)，采用“案例驅(qū)動(dòng)+頭腦風(fēng)暴+隨堂測(cè)驗(yàn)+實(shí)時(shí)反饋+小組討論”等教學(xué)方法，充分關(guān)注學(xué)生在課堂上專注力的變化，合理規(guī)劃教學(xué)時(shí)間，給予學(xué)生充足的參與機(jī)會(huì)，提高學(xué)生技術(shù)創(chuàng)新能力。

（四）“互聯(lián)網(wǎng)+”信息技術(shù)融入

1. 豐富課堂形式，培養(yǎng)探索和吃苦精神

基于建設(shè)的MOOC平臺(tái)+“課堂派”互動(dòng)平臺(tái)+釘釘直播平臺(tái)，依據(jù)測(cè)評(píng)結(jié)果區(qū)間預(yù)判和反饋機(jī)制，對(duì)學(xué)生預(yù)習(xí)效果與測(cè)評(píng)結(jié)果評(píng)估構(gòu)建一種可控的單片機(jī)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)新模式［10］，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)授課形態(tài)，形成教學(xué)閉環(huán)。課程教學(xué)中引入人工智能、語音識(shí)別、射頻、傳感器、芯片制造、物聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)最新研究成果，讓學(xué)生了解最前沿的技術(shù)發(fā)展生態(tài)，引導(dǎo)學(xué)生循序漸進(jìn)地完成單片機(jī)學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題的能力。

2. 將學(xué)生素質(zhì)、能力納入課程考核體系

評(píng)價(jià)考核將課程思政納入考評(píng)指標(biāo)，設(shè)計(jì)線上線下融合、過程性評(píng)價(jià)與終結(jié)性評(píng)價(jià)結(jié)合多元化課程評(píng)價(jià)指標(biāo)。總評(píng)由平時(shí)、階段項(xiàng)目考核和期末考核三部分構(gòu)成，其中平時(shí)成績(jī)MOOC平臺(tái)線上考核占總評(píng)30%，更加注重學(xué)習(xí)過程的素質(zhì)、能力與知識(shí)評(píng)價(jià)。

階段性項(xiàng)目考核占總評(píng)30%，重點(diǎn)考查學(xué)生綜合素質(zhì)發(fā)展，技術(shù)創(chuàng)新能力、工程應(yīng)用分析問題和解決問題的能力，通過單片機(jī)階段性項(xiàng)目創(chuàng)作，激發(fā)學(xué)生內(nèi)心強(qiáng)烈的求知欲和好奇心，增強(qiáng)作品完成自信心，培養(yǎng)學(xué)生鍥而不舍的鉆研精神和科學(xué)態(tài)度。

期末考核占總評(píng)40%，側(cè)重于評(píng)價(jià)學(xué)生分析單片機(jī)硬件系統(tǒng)，以及根據(jù)要求設(shè)計(jì)單片機(jī)控制系統(tǒng)的開發(fā)能力和編寫程序的專業(yè)技能，引導(dǎo)學(xué)生精益求精。

三、課程育人實(shí)踐

課程思政通過潛移默化的方式結(jié)合工程案例驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)翻轉(zhuǎn)教學(xué)引入到線上線下混合教學(xué)過程。以“單片機(jī)實(shí)現(xiàn)花樣流水燈閃爍項(xiàng)目”為例，花樣流水燈閃爍項(xiàng)目，課中環(huán)節(jié)授課2學(xué)時(shí)，對(duì)授課內(nèi)容依據(jù)BOPPPS教學(xué)策略優(yōu)化設(shè)計(jì)。

課前：教師通過課程平臺(tái)發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)、復(fù)習(xí)和預(yù)習(xí)知識(shí)測(cè)試、知識(shí)點(diǎn)微課等，學(xué)生利用學(xué)習(xí)平臺(tái)根據(jù)教師發(fā)布的學(xué)習(xí)任務(wù)進(jìn)行模塊化學(xué)習(xí)，教師依據(jù)平臺(tái)實(shí)時(shí)跟蹤學(xué)生學(xué)習(xí)情況，對(duì)個(gè)別學(xué)習(xí)效果差的學(xué)生進(jìn)行差異化指導(dǎo)。課中：采用BOPPPS［9］教學(xué)策略進(jìn)行課中設(shè)計(jì)。

1. 導(dǎo)入：思政元素杭州錢江新城燈光秀視頻，師生互動(dòng)交流討論（面答與彈幕），感受中國(guó)科技發(fā)展日新月異，增強(qiáng)學(xué)生的家國(guó)情懷，讓學(xué)生思考30棟高層呈現(xiàn)燈光秀巨幕背后的物理器件“發(fā)光LED”，幫助學(xué)生分析本節(jié)課思政目標(biāo)，激發(fā)學(xué)生知識(shí)學(xué)習(xí)的興趣點(diǎn)。

2. 目標(biāo)：引入科研作品愛心閃動(dòng)流水廣告牌效果課上展示，幫助學(xué)生分析本節(jié)課掌握的知識(shí)、能力和素質(zhì)目標(biāo)。

3. 前測(cè)：學(xué)生能夠利用已學(xué)習(xí)的單片機(jī)硬件體系結(jié)構(gòu)知識(shí)解決單片機(jī)IO引腳應(yīng)用，通過對(duì)學(xué)生前期單片機(jī)硬件體系結(jié)構(gòu)知識(shí)測(cè)試獲取學(xué)生本節(jié)課基礎(chǔ)知識(shí)掌握情況。基于單片機(jī)MOOC平臺(tái)獲取學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，對(duì)前測(cè)知識(shí)點(diǎn)測(cè)試結(jié)果分析：電子1901班94.29%學(xué)生完成測(cè)試提交，93.8%學(xué)生測(cè)試良好以上；電子1902班92.11%學(xué)生完成測(cè)試提交，97.1%學(xué)生測(cè)試良好以上。測(cè)試結(jié)果分析表明，學(xué)生已掌握單片機(jī)硬件體系結(jié)構(gòu)中I/O接口，有利于本節(jié)內(nèi)容學(xué)習(xí)，根據(jù)學(xué)生前測(cè)綜合評(píng)定學(xué)生學(xué)習(xí)效果，依據(jù)評(píng)測(cè)結(jié)果區(qū)間預(yù)判機(jī)制動(dòng)態(tài)選擇課堂翻轉(zhuǎn)方式，本節(jié)選擇對(duì)分課堂教學(xué)［11］。

4. 參與式學(xué)習(xí)：教師講解單片機(jī)實(shí)現(xiàn)花樣流水LED燈硬件電路設(shè)計(jì)時(shí)，以項(xiàng)目制形式參與，通過課堂案例引導(dǎo)切入銜接思政教育。花樣流水燈閃爍硬件電路設(shè)計(jì)時(shí)需要具備“工匠精神”，結(jié)合具體單片機(jī)控制LED燈技術(shù)案例深入剖析。課上課下將學(xué)生分組以團(tuán)隊(duì)形式參與項(xiàng)目開發(fā)，檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度。通過案例驅(qū)動(dòng)，激發(fā)學(xué)生花樣流水燈控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)能力，通過團(tuán)隊(duì)合作解決復(fù)雜問題的綜合能力和高階思維，在合作學(xué)習(xí)中提升自己。花樣流水燈硬件電路設(shè)計(jì)完成后，進(jìn)行項(xiàng)目軟件程序設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)調(diào)試工作，組內(nèi)成員之間通過“經(jīng)驗(yàn)分享”“組內(nèi)討論”等團(tuán)隊(duì)協(xié)作方式，按照自主、尊重、合作的態(tài)度投入項(xiàng)目設(shè)計(jì)與制作中，讓學(xué)生在項(xiàng)目分析中主動(dòng)思考、積極探索。

5. 后測(cè)：課上高階拓展訓(xùn)練，教師發(fā)布訓(xùn)練要求：利用提供的愛心LED擴(kuò)展電路，以小組為團(tuán)隊(duì)，每組隊(duì)伍人員自由組合，并設(shè)計(jì)自己喜愛的愛心LED閃爍流水形態(tài)。該部分注重學(xué)生知識(shí)學(xué)習(xí)的高階性，培養(yǎng)學(xué)生通過團(tuán)隊(duì)合作解決復(fù)雜問題的綜合能力和高階思維。

6. 總結(jié)：教師對(duì)本節(jié)教學(xué)內(nèi)容回顧并總結(jié)，結(jié)束時(shí)通過播放杭州錢江新城城市燈光秀視頻與課堂開始燈光秀思政案例導(dǎo)入前后呼應(yīng)，對(duì)學(xué)生寄予希望，進(jìn)一步激勵(lì)學(xué)生對(duì)課程認(rèn)同感、專業(yè)認(rèn)同感、中國(guó)科技發(fā)展認(rèn)同感，進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生的家國(guó)情懷。

課后：教師利用課程學(xué)習(xí)平臺(tái)發(fā)布本節(jié)知識(shí)點(diǎn)作業(yè)、拓展話題和課程預(yù)習(xí)任務(wù)，學(xué)生獨(dú)立完成并在線提交，同時(shí)及時(shí)檢查自己的學(xué)習(xí)效果。教師通過多種技術(shù)學(xué)習(xí)平臺(tái)為學(xué)生在線答疑解惑，促進(jìn)學(xué)生對(duì)本節(jié)知識(shí)點(diǎn)的吸收。

四、教學(xué)成效分析

目前課程已在浙江省開放課共享平臺(tái)MOOC端（www.zjooc.cn）運(yùn)行五輪，對(duì)電子信息專業(yè)19級(jí)、18級(jí)、17級(jí)三輪課程實(shí)施由平臺(tái)導(dǎo)出學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)（如圖2），數(shù)據(jù)分析結(jié)果顯示：隨著“多平臺(tái)、多終端”互補(bǔ)型學(xué)習(xí)平臺(tái)的推廣，學(xué)生積極參與線上學(xué)習(xí)，線上學(xué)習(xí)多樣性和教學(xué)策略不斷優(yōu)化，尤其在電子19級(jí)教學(xué)改革過程中學(xué)生能夠掌握90%以上的課堂教學(xué)知識(shí)，實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)的有效性，通過混合教學(xué)，兼容差異化學(xué)習(xí)，動(dòng)態(tài)調(diào)整教法，學(xué)生單片機(jī)技術(shù)開發(fā)能力逐年提高。

通過對(duì)單片機(jī)課程改革創(chuàng)新，提升課程高階性，指導(dǎo)學(xué)生積極參加學(xué)科競(jìng)賽、學(xué)生科研、申請(qǐng)專利等，近年來共獲得國(guó)家級(jí)學(xué)術(shù)競(jìng)賽獎(jiǎng)項(xiàng)5項(xiàng)，省部級(jí)學(xué)術(shù)競(jìng)賽獎(jiǎng)項(xiàng)15項(xiàng)，學(xué)生科研項(xiàng)目立項(xiàng)20項(xiàng)，學(xué)生參與發(fā)表高質(zhì)量科研論文8篇。通過競(jìng)賽和科研過程中的交流，促進(jìn)師生雙方合作精神發(fā)展，教師走進(jìn)學(xué)生內(nèi)心深處，在比賽和科研過程中鍛煉學(xué)生保持平和的心態(tài)，學(xué)生通過競(jìng)賽和科研過程的經(jīng)驗(yàn)，極大提升學(xué)生工作責(zé)任感、團(tuán)隊(duì)合作能力與實(shí)踐創(chuàng)新能力。

五、結(jié)語

對(duì)“單片機(jī)技術(shù)”課程進(jìn)行一流課程建設(shè)，使得課程在“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下的思政價(jià)值意蘊(yùn)更加豐富，通過工程案例牽引，設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)翻轉(zhuǎn)課堂，將建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論應(yīng)用于課程教學(xué)實(shí)踐，基于“多平臺(tái)、多終端”互補(bǔ)型學(xué)習(xí)環(huán)境精準(zhǔn)指導(dǎo)學(xué)生線上線下的混合式學(xué)習(xí)。通過“學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”教學(xué)理念，學(xué)生知識(shí)、能力與素質(zhì)得到全面發(fā)展，有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，促進(jìn)學(xué)生全面健康發(fā)展。

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（責(zé)任編輯：鄭暢）

作者簡(jiǎn)介：安康（1981—），男，碩士，杭州師范大學(xué)錢江學(xué)院副教授，研究方向?yàn)橐苿?dòng)物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)、教育信息技術(shù)；王玉槐（1981—），男，博士，杭州師范大學(xué)錢江學(xué)院副教授，研究方向?yàn)闄C(jī)電控制、新型材料加工；王李冬（1982—），女，博士，杭州師范大學(xué)錢江學(xué)院副教授，研究方向?yàn)檎Z義挖掘、教育信息技術(shù)研究。