基于理實一體化教學模式的課程思政實踐探索
——以“單片機原理與應用”課程為例

安憲軍，董克儉

（河北工程大學 信息與電氣工程學院，河北 邯鄲 056038）

引言

隨著我國經濟的高速發展，社會對高層次應用型人才的需求越來越迫切。習近平總書記在黨的二十大報告中指出，培養造就大批德才兼備的高素質人才，是國家和民族長遠發展大計。為適應新時代我國經濟社會發展對人才的要求，高等院校的人才培養模式逐漸向以培養復合型人才﹑創新型人才﹑應用型人才為目標的方向轉變。為進一步提高教育教學質量和效率，培養國家和社會所需要的新型人才，高等院校也必須進一步深化改革教學模式，不斷探索創新教學形式和教學方法，以適應新的人才培養模式的要求［1］。理實一體化教學模式針對傳統教學模式的局限性和不足，進行了深刻且全面的改革。通過將高等教育中專業課程的理論教學與實踐教學進行多方位的有機結合，真正做到了理論與實踐的密切聯系，理論知識學習和實踐技能養成齊頭并進，極大地提高了學生實踐技能的水平和開展實踐的熱情［2］，是為經濟社會發展培養高素質應用型人才的有效途徑。

“單片機原理與應用”課程對理論與實踐緊密結合的要求十分迫切，這與理實一體化教學模式的特點非常契合，并且該課程蘊含豐富的思政元素，特別適合開展理實一體化教學模式下的課程思政教學。本文以LED數碼管動態顯示器教學內容為載體，深入挖掘和凝練蘊含的思政元素，采用理實一體化的教學模式，應用啟發式教育和主題討論等教學方法將思政元素融入各個教學環節中，探討了“單片機原理與應用”課程思政的教學設計與實踐的新方案，達到了提高課程教學質量和實現立德樹人的目的［3］。

一、課程思政元素挖掘與凝練

“單片機原理與應用”采用理實一體化的教學模式，將理論教學和實踐教學相結合，并融入課程思政教學元素，能夠實現知識傳授﹑能力培養和價值引領相互融合的授課效果［4］。LED數碼管動態顯示器教學單元蘊含著豐富的思政元素，通過深入挖掘思政元素，潤物無聲地融入教學過程中，充分實現立德樹人的育人效果。在理論教學方面，挖掘和凝練了馬克思主義哲學的相關思想及積極正向的價值觀導向，如事物是普遍聯系和變化發展的原理﹑實踐是檢驗真理的唯一標準﹑科學探究精神和勤儉節約等思政元素。在實踐教學方面，主要挖掘凝練了工匠精神﹑團隊精神﹑科學探索精神﹑創新精神等思政元素。以鹽溶于水的授課方式傳播正能量，為社會主義現代化建設培養德智體美勞全面發展的建設者和接班人。

二、課程思政教學實踐探索

（一）思政教育融入課程教學目標

課程教學目標是教師實施教學活動的重要依據，是對學生學習目標達成度的要求。將課程思政理念融入課程教學目標，可以有的放矢地開展思政教育，是實現知識傳授﹑能力培養與價值引領的教學要求。LED數碼管動態顯示器授課單元要求學生掌握LED數碼管組成結構﹑顯示原理和控制方法；具有對LED數碼管動態顯示系統進行軟﹑硬件設計的能力；加深對社會主義核心價值觀的感悟，激發愛國主義熱情，認識“馬克思主義的普遍聯系原理”和“實踐是檢驗真理的唯一標準”的現實指導意義。

（二）課程思政教學設計實踐

1.理實一體化教學設計實踐。在理實一體化教學模式中，教師以教學案例為驅動，將理論知識﹑實踐操作和課程思政安排在教學中，實現了理論﹑實踐和思政教育齊頭并進的教學目標。LED數碼管動態顯示器授課單元基于哈佛大學商學院卡利斯·鮑德溫教授和吉姆·克拉克院長的模塊化理論，將教學內容細化為逐層遞進的知識點進行教學，達到將教學內容和教學環節去繁化簡的效果。在各知識點理論教學過程中，可以進行有針對性的實踐操作和課程思政；在各知識點實踐操作過程中，可以穿插理論學習和思政教育。通過各知識點之間的關聯教學，可以有效地幫助學生將理論學習﹑實踐學習和思政學習有機地統一起來，培養綜合型﹑應用型和較高思想政治素質的學生，滿足企業對高素質應用型人才的需求。

充分利用網絡平臺教學資源，將課程教學搬到了互聯網上進行，利用Keil c51軟件和Protues軟件對系統進行調試運行［5］，在智慧樹在線教學平臺和騰訊會議相結合的在線教學環境中進行仿真調試運行展示，可以極大地發揮學生的主觀能動性，突出學生主體地位，實現“教中做，做中學”的教學效果，滿足了理實一體化教學模式的要求。學生還可以進行創新實踐練習，調動學生學習的積極性，培養學生的創新能力。

2.課程思政教學設計實踐。在LED數碼管動態顯示器授課單元中，主要從以下幾個方面將思政元素融入相關的教學知識點，實現思政教育的教學目的。（1）把勤儉節約意識融入教學過程。在導入授課內容時，采用比較法講述數碼管兩種顯示方式，其中靜態顯示方式容易引起單片機引腳資源緊張和浪費，而動態顯示方式可以節省單片機的引腳資源。以問題導向的方式啟發學生思考動態顯示方式是如何節省單片機引腳資源的，以及節約資源有什么現實社會意義。中國是一個資源大國，也是人口大國，人均資源占有量低于世界平均水平，原有的粗放的資源消費模式越來越不滿足當今經濟社會高質量發展的需要，改變發展模式迫在眉睫。2020年9月，國家主席習近平在第七十五屆聯合國大會上向世界做出了實現“雙碳”目標的承諾，即力爭于2030年前實現碳達峰，努力爭取2060年前實現碳中和。國務院新聞辦公室發布的《新時代的中國綠色發展》白皮書中指出中國持續深化供給側結構性改革，改變過多依賴增加資源消耗﹑過多依賴規模粗放擴張﹑過多依賴高耗能高排放產業的發展模式。截至2021年，我國單位國內生產總值能耗比2012年累計降低26.4%。在倡導綠色發展大背景下，教育學生從小事做起，培養資源節約意識。在講授LED數碼管動態顯示電路設計時，各個數碼管的段選端并聯在一起，分時共用單片機一個I/O端口進行控制，節省了單片機引腳資源；位選端單獨連接，由單片機另外一個I/O端口控制，實現LED數碼管輪流點亮。引導學生找到數碼管動態顯示方式節省引腳資源原因后，通過開展主題討論讓學生思考是否可以從其他方面考慮節省單片機的資源呢？教育學生要深入思考節約資源﹑節約能源的實現方法，培養勤儉節約的意識。（2）把科學探究精神融入教學過程。在采用演示法將靜態顯示案例和動態顯示案例的調試視頻展示給學生，特別提示學生在觀看視頻時，會觀察到什么現象。學生在觀看視頻時，就會發現動態顯示亮度比靜態顯示亮度低很多。教育學生根據觀察到的現象去探究現象背后隱含的科學知識的科學探究精神，啟發學生思考為什么會出現這種現象，引導學生探究數碼管動態顯示是如何實現的。在講課過程中可以講述“雜交水稻之父”袁隆平院士在水稻試驗田里意外發現一株特殊性狀的水稻，通過利用該株水稻進行探究試種實驗，終于找到了“天然雜交稻”，從此開始了為之奮斗終身的雜交水稻研究工作，取得了豐碩的科研成果。鼓勵學生要像袁隆平院士具有善于分析問題﹑解決問題的科學探究精神。（3）把事物是普遍聯系和變化發展的唯物辯證法融入教學過程。LED數碼管動態顯示是輪流點亮各位數碼管。在講課過程中，通過深入分析發現，在動態顯示方式中各位數碼管段選端分時共用單片機的一個I/O端口，其中某位數碼管可以看作是靜態顯示方式；位選端是輪流選中，不能像靜態顯示那樣接地或接+5V，而由單片機另一個I/O端口來控制。由此可見，數碼管動態顯示和靜態顯示是密切聯系的，是在靜態顯示基礎上變化發展而來，是對靜態顯示方式的改進和完善。LED數碼管從靜態顯示到動態顯示發展過程蘊含著馬克思主義的事物是普遍聯系和變化發展的唯物辯證法思想，教育學生要樹立馬克思主義的科學世界觀和方法論來認識世界和改造世界。（4）把“大國工匠”精神融入教學過程。在利用protues軟件繪制實際項目案例的硬件電路教學實踐時，要求學生遵守電路設計規范，布局合理，布線規范﹑節能﹑降耗﹑美觀，方便觀察仿真運行結果。在繪制硬件電路圖的過程中，要求學生繪制高水平高質量的電路圖精品，培養學生腳踏實地﹑兢兢業業﹑注重細節﹑追求極致﹑精益求精的工匠精神。在實踐教學過程中，講述中央電視臺《大國工匠》紀錄片中胡雙錢創造了打磨過的零件百分之百合格的驚人紀錄的感人事跡。教育學生要以胡雙錢為榜樣，成為我國社會主義現代化建設的棟梁之才。（5）把“實踐是檢驗真理的唯一標準”唯物主義認識論融入教學過程。在編寫程序時，根據案例要求顯示的字符，利用硬件電路分析確定每位字符對應的字形碼和位選碼，然后將各位字符的字形碼和位選碼依次分時送給單片機的兩個I/O口，并保持每位數碼管點亮一段延時時間，實現數碼管輪流點亮一次，然后再循環輪流點亮。其中每位數碼管點亮的延時時間要求滿足人眼的視覺暫留效應，才能實現穩定顯示效果。人眼的視覺暫留效應，在一定條件下能掩蓋事情的真相，啟發學生思考在該案例中掩蓋了什么真相，實際情況是什么，以及在日常生活中的應用會給我們帶來什么樣的啟示。在進行系統仿真調試時，讓學生逐漸增加每位數碼管顯示的延時時間，使數碼管由穩定顯示過渡到閃爍顯示再到依次輪流顯示，探究數碼管動態顯示的真實情況，使學生親身體會“實踐出真知”“實踐是檢驗真理的唯一標準”的理論指導意義，培養學生樹立“實踐是檢驗真理的唯一標準”實踐觀。（6）把團隊合作精神融入教學過程。在進行實際項目案例的設計時，把硬件部分和軟件部分分配給不同的學生去完成。在設計的過程中，使學生切身體會到做硬件設計離不開軟件，軟件設計也離不開硬件。每位同學既要完成自己的設計任務，又要與同一個案例項目的同學進行溝通交流﹑密切合作﹑協調一致，才能完成項目的設計工作。案例項目的硬件部分是案例項目功能實現的底層基礎，軟件部分在硬件的基礎上實現控制功能，案例項目的硬件和軟件組成了有機的整體，不能把它們分割開來。在案例項目設計的過程中自然而然地培養學生的團隊合作精神，為學生以后在工作團隊中相互配合﹑密切合作奠定堅實的基礎。

（三）課程教學考核評價

基于理實一體化教學模式的課程教學考核評價，注重對學生學習過程的考核，采用多元化考核內容和多元化考核主體結合在一起的多元化考核評價體系實施。首先是考核內容多元化，將理論知識考核評價﹑實踐能力考核評價和課程思政考核評價納入課程考核評價內容，按照課程教學目標，設計考核項目表，進行考核評價。考核學生對既定教學目標的達成度，確?？己斯焦?。理論知識考核評價通過課堂考勤﹑課堂提問﹑課堂互動﹑主題討論﹑課后作業﹑章節測驗﹑課程考試等方式考核學生是否達到知識目標的要求；實踐能力考核評價通過硬件電路設計與創新﹑軟件程序設計與優化﹑在線仿真調試效果等方面是否達到了能力目標的要求進行評價；課程思政考核評價通過學生在教學過程中表現出的認知能力﹑情感態度﹑團結合作意識﹑價值觀等方面是否達到思政目標的要求進行評價。其次是考核主體多元化，將學生自評與互評﹑分組評價﹑階段考核﹑教師評價等納入考核評價主體。形成了多方位﹑多角度的評價體系，能夠體現課程的知識傳授﹑能力培養與價值引領的相結合的評價結果，實現考核評價結果的科學性，以科學評價提升教學效果。

結語

采用理實一體化教學模式開展教學，將理論與實踐相結合，實現了教中做﹑做中學，并將課程思政元素融入教學過程中，豐富了理論教學環節與實踐教學環節的內容，為實現學生的全面發展，培養社會所需要的多層次高素質人才奠定了堅實的基礎。