以學生為中心從課點出發(fā)
——《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(guī)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(diào)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(fā)展能力、增長智慧才是學習的目的。完善人的核心素養(yǎng)，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(xiàn)學科導向轉(zhuǎn)向產(chǎn)業(yè)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(zhuǎn)變?yōu)椤耙詫W生學習為中心，以學習效果為中心，以學生發(fā)展為中心”的“新三中心”。本課程的開發(fā)本著以培養(yǎng)高素質(zhì)應用創(chuàng)新型人才為目標，以服務學生為宗旨，緊密對接區(qū)域社會發(fā)展需求，立足齊齊哈爾工程學院課程改革實際發(fā)展現(xiàn)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(fā)

課程是人才培養(yǎng)的核心要素，課程質(zhì)量直接決定人才培養(yǎng)質(zhì)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(fā)現(xiàn)，有效的課程改革是以是否調(diào)動了學生的學習興趣、探究興趣、職業(yè)興趣為標準，是結(jié)合學生實際、結(jié)合學校文化、結(jié)合社會需求，以社會的崗位需求為出發(fā)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(fā)形式。主要內(nèi)容包括：各專業(yè)從能力結(jié)構變化想象未來的人才需求和教育創(chuàng)新，本著以學生發(fā)展為中心、以學生學習為中心、以學生學習效果為中心，依據(jù)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(tǒng)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(yè)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(yè)學生將來學習后續(xù)課程及畢業(yè)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(diào)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(yè)人才培養(yǎng)目標服務的同時更為學生成長服務。因此在進行培養(yǎng)目標的確定時，要充分考慮到本門課程所支撐的專業(yè)畢業(yè)要求，以及專業(yè)的學年實踐目標要求，最后從知識、技能、態(tài)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(yǎng)方案中的作用，沒有脫離專業(yè)的要求。

（二）課程設計

在服務地方裝備制造企業(yè)發(fā)展背景下，齊齊哈爾工程學院機電系打造專業(yè)集群，車輛工程專業(yè)在集群中對接汽車制造產(chǎn)業(yè)，分析專業(yè)在產(chǎn)業(yè)鏈中的位置和崗位，及專業(yè)對本門課程的要求，對傳統(tǒng)的章節(jié)內(nèi)容進行重新梳理，結(jié)合專業(yè)所有必修課程進行分析，提煉出其他專業(yè)課程對本門課程的知識需求。這部分內(nèi)容作為本門課程的核心教學內(nèi)容，為后續(xù)專業(yè)課的學習奠定基礎，服務專業(yè)，同時，本門課程為學科基礎課，為了保證學科的系統(tǒng)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(nèi)容。

根據(jù)本門課程在專業(yè)行動體系下人才培養(yǎng)方案的位置，專業(yè)要求課程的教學內(nèi)容在校內(nèi)完成，沒有必須提前下發(fā)給學生在校外完成的內(nèi)容，無法使用校內(nèi)外翻轉(zhuǎn)課堂的教學形式。面對專業(yè)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(nèi)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(jié)合”的教學模式。為激發(fā)學生的學習興趣，在專業(yè)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(nèi)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(yè)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(nèi)容進一步進行教學化處理，根據(jù)教學需求，形成五個典型項目，分別為最小相位系統(tǒng)設計、自動最小相位系統(tǒng)設計、多功能相位系統(tǒng)設計、擴展相位系統(tǒng)設計、人機交互相位系統(tǒng)設計。這五個項目同時遵循人的認知規(guī)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(nèi)容的教學開展緊密依托機電工程系車輛工程專業(yè)的汽車大樓創(chuàng)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(nèi)容。課前下發(fā)學生學習任務書，采取先學后教；在課下完成自學內(nèi)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(fā)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(xié)同效應。專業(yè)課同樣要落實好立德樹人的根本任務，本門課程深入發(fā)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(yè)故事、比賽故事、三學期實習、魔術等一些案例和活動，培養(yǎng)學生的職業(yè)精神、創(chuàng)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?qū)W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(chuàng)造的?！霸谡n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?！钡菍τ谶@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(shù)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(xiàn)的數(shù)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(shù)分別描述了從上到下的4個二進制數(shù)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(xiàn)。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(xiàn)的內(nèi)容，它的二進制信息就已經(jīng)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(shù)字內(nèi)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(xiàn)預期教育結(jié)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(fā)了輔助本門課程的學習手冊，手冊內(nèi)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(fā)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(jù)教師下發(fā)的內(nèi)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(xiàn)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(zhì)疑，又充當導師的角色，需要設計相關的教學環(huán)節(jié)，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(fā)現(xiàn)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(chuàng)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(yǎng)，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(jiān)督小組組長，充分發(fā)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(xié)助教師監(jiān)督課程的實施情況；小組組長幫助教師統(tǒng)籌小組的學習情況，通過師生的相互配合，提高學生溝通協(xié)調(diào)能力。教師也在教學環(huán)節(jié)中增加了自己的批判性思維，從而實現(xiàn)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?！秵纹瑱C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(jù)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(xiàn)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(nèi)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(tǒng)為核心”的賽題類型中的“控制類：懸掛運動控制系統(tǒng)、簡易智能電動車等”，結(jié)合“全國大學生飛思卡爾杯智能汽車競賽”的相關規(guī)則，設計難易程度不同的項目，根據(jù)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(jù)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(yè)，團隊之間要分工明確，組長負責統(tǒng)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(yè)的分數(shù)，再根據(jù)后面的難度系數(shù)，折合出本門課程最后的項目作業(yè)技術說明書的成績。

再次，項目作業(yè)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(jù)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(jié)語

本課程開發(fā)主要應用“以學生為中心”教育教學理念，立足學校應用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)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(chuàng)新型人才培養(yǎng)要求，強化知識的廣度和深度，增加研究性、創(chuàng)新性、綜合性內(nèi)容，通過不斷探索和優(yōu)化課程建設形式，使枯燥、繁瑣的教學內(nèi)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(yè)素養(yǎng)在實踐中逐漸養(yǎng)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(yè)人才培養(yǎng)目標的要求。