微機(jī)原理及應(yīng)用線下一流課程建設(shè)探究

胡志強(qiáng) 郭華鋒 梁良 趙蕊 陳躍

摘? 要：針對(duì)微機(jī)原理及應(yīng)用課程內(nèi)容和應(yīng)用型本科院校的特點(diǎn)，結(jié)合國(guó)家一流課程建設(shè)背景和課程教學(xué)改革目標(biāo)，從課程目標(biāo)、教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)組織、教學(xué)方法和教學(xué)評(píng)價(jià)五個(gè)方面對(duì)微機(jī)原理及應(yīng)用線下一流課程建設(shè)進(jìn)行全面探索，為建設(shè)具有高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度的特色鮮明的線下一流課程建設(shè)提供思路，并促進(jìn)應(yīng)用型本科院校檢測(cè)、控制和自動(dòng)化領(lǐng)域的人才培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：微機(jī)原理及應(yīng)用;一流課程;教學(xué)改革;課程建設(shè);教學(xué)方法

中圖分類號(hào)：G642? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2096-000X（2024）17-0030-04

Abstract： In view of the content of Microcomputer Principle and Application course and the characteristics of application-oriented colleges and universities， and in combination with the background of national first-class courses construction and the goal of teaching reform， this paper comprehensively explores the construction of the offline first-class curriculum from five aspects： curriculum objectives， teaching design， teaching organization， teaching methods and teaching evaluation. The study provides ideas for the construction of the offline first-class curriculum with distinctive characteristics of high order， innovation and challenge， at the same time promotes the training of talents in the fields of detection， control and automation in application-oriented colleges and universities.

Keywords： Microcomputer Principle and Application; first-class course; teaching reform; curriculum construction; teaching method

2019年，教育部印發(fā)的《關(guān)于一流本科課程建設(shè)的實(shí)施意見(jiàn)》中明確提出，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[1-3]。教育部高教司前司長(zhǎng)吳巖提出了“兩性一度”的金課標(biāo)準(zhǔn)[4]，第一提升高階性：課程目標(biāo)堅(jiān)持知識(shí)、能力、價(jià)值有機(jī)融合，課程內(nèi)容強(qiáng)調(diào)廣度和深度，加強(qiáng)課程體系整體設(shè)計(jì);第二突出創(chuàng)新性：教學(xué)內(nèi)容體現(xiàn)前沿性和時(shí)代性，教學(xué)方法體現(xiàn)先進(jìn)性和互動(dòng)性，知識(shí)結(jié)構(gòu)體現(xiàn)學(xué)科交叉融合;第三增加挑戰(zhàn)度：加大研究性、創(chuàng)新性、綜合性內(nèi)容所占比重，建立完善過(guò)程考核與結(jié)果性考核有機(jī)結(jié)合的考評(píng)制度。因此要以一流課程建設(shè)為抓手，引領(lǐng)帶動(dòng)高校課程體系、課程內(nèi)容和教學(xué)模式改革，持續(xù)推進(jìn)現(xiàn)代信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合，引導(dǎo)高校打造線上線下相融合的課程質(zhì)量新標(biāo)桿。大力推進(jìn)高校建立和完善適應(yīng)在線教學(xué)、混合式教學(xué)考核評(píng)價(jià)制度，有效支撐高校課程建設(shè)。

基于徐州工程學(xué)院應(yīng)用型本科院校[5]的辦學(xué)理念和定位，培養(yǎng)具有獨(dú)立思考能力，能夠解決工程機(jī)械領(lǐng)域?qū)嶋H檢測(cè)控制與自動(dòng)化問(wèn)題的應(yīng)用型、高水平專業(yè)技術(shù)人才。微機(jī)原理及應(yīng)用作為機(jī)械電子工程專業(yè)的專業(yè)核心課程，切實(shí)遵循“兩性一度”金課標(biāo)準(zhǔn)，以學(xué)生為中心，從課程目標(biāo)、教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)組織、教學(xué)過(guò)程、教學(xué)方法和教學(xué)評(píng)價(jià)六個(gè)方面建立微機(jī)原理及應(yīng)用課程的整體體系。

一? 課程目標(biāo)

微機(jī)原理及應(yīng)用是機(jī)械電子工程專業(yè)的一門專業(yè)必修課，同時(shí)它也是五門專業(yè)核心課程之一，共2.5學(xué)分，48學(xué)時(shí)，面向大三學(xué)生開(kāi)設(shè)。課程的知識(shí)目標(biāo)是通過(guò)理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐環(huán)節(jié)鍛煉，使學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)的工作原理、單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)、軟件編程方法等基本知識(shí);能力目標(biāo)是具備分析和解決檢測(cè)、控制和自動(dòng)化一般技術(shù)問(wèn)題的基本能力。對(duì)標(biāo)表1中的培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)及知識(shí)能力實(shí)現(xiàn)矩陣制定課程的大綱。

課程內(nèi)容見(jiàn)表2，共分為8個(gè)知識(shí)模塊，其中理論學(xué)時(shí)32學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)16學(xué)時(shí)，共計(jì)48學(xué)時(shí)。

微機(jī)原理及應(yīng)用這門課程的特點(diǎn)如圖1所示，綜合性強(qiáng)、實(shí)踐性強(qiáng)，它是以計(jì)算機(jī)工作原理和硬件架構(gòu)為主線，通過(guò)匯編語(yǔ)言和C51程序設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，將單片機(jī)硬件資源、程序設(shè)計(jì)、軟件仿真、擴(kuò)展技術(shù)以及應(yīng)用案例開(kāi)發(fā)等內(nèi)容融為一體。其前導(dǎo)課程包括電工技術(shù)、電子技術(shù)、電子線路設(shè)計(jì)和電工與電子技術(shù)實(shí)驗(yàn);后續(xù)課程有控制工程、機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)、傳感器與檢測(cè)技術(shù)和畢業(yè)設(shè)計(jì)等。本門課程也是一門職業(yè)能力核心課程，與企業(yè)崗位高度匹配，例如：硬件工程師崗位、嵌入式工程師崗位和測(cè)試工程師崗位等。

二? 教學(xué)設(shè)計(jì)

課程遵循如圖2所示的教學(xué)設(shè)計(jì)，首先確定教學(xué)目標(biāo)，包括知識(shí)目標(biāo)和能力目標(biāo);然后確定課程重點(diǎn)和難點(diǎn);再次采用合適的教學(xué)手段和教學(xué)方法，詳解教學(xué)過(guò)程;最后進(jìn)行教學(xué)總結(jié)并持續(xù)改進(jìn)。

三? 教學(xué)組織

（一）? 教學(xué)過(guò)程

教學(xué)過(guò)程的組織與實(shí)施如圖3所示，包括理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)。其中理論教學(xué)首先利用自制的短視頻進(jìn)行碎片化移動(dòng)學(xué)習(xí)，然后針對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中的共性問(wèn)題進(jìn)行課堂重難點(diǎn)講解;實(shí)踐教學(xué)包括虛擬實(shí)訓(xùn)、實(shí)驗(yàn)室實(shí)訓(xùn)和項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)，虛擬實(shí)訓(xùn)利用基于Protus+Keil[6-7]搭建的虛擬仿真系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)線上實(shí)踐，實(shí)驗(yàn)室實(shí)訓(xùn)通過(guò)學(xué)校實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)實(shí)現(xiàn)線下實(shí)踐，項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)主要是通過(guò)制作口袋機(jī)來(lái)完成線下實(shí)踐。從而真正實(shí)現(xiàn)“線上+線下”協(xié)同創(chuàng)新、理實(shí)一體化、虛實(shí)結(jié)合、軟硬兼施和以賽促學(xué)的教學(xué)模式。

（二）? 教學(xué)方法

教學(xué)方法主要采用項(xiàng)目教學(xué)法、案例教學(xué)法和現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)法（圖4），同時(shí)還設(shè)有一定比例的翻轉(zhuǎn)課堂，實(shí)現(xiàn)以教師為中心到以學(xué)生為中心的轉(zhuǎn)變，從而提升課程的內(nèi)涵。

（三）? 教學(xué)評(píng)價(jià)

課程采用如圖5所示的全過(guò)程多維度的綜合評(píng)價(jià)方式，包括課堂評(píng)價(jià)體系、期末評(píng)價(jià)體系和項(xiàng)目評(píng)價(jià)體系。其中課堂評(píng)價(jià)體系又分為課前學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)體系、課中學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)體系和課后學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)體系，課前評(píng)價(jià)體系通過(guò)學(xué)校學(xué)習(xí)通上的超星短視頻的執(zhí)行時(shí)間、執(zhí)行數(shù)量和完成質(zhì)量進(jìn)行量化評(píng)價(jià);課中評(píng)價(jià)體系通過(guò)課堂表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，包括理論課堂和實(shí)驗(yàn)課堂，理論課堂通過(guò)出勤率、隨堂測(cè)試和翻轉(zhuǎn)課堂進(jìn)行量化評(píng)價(jià)，實(shí)驗(yàn)課堂通過(guò)實(shí)驗(yàn)過(guò)程表現(xiàn)、答辯表現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行量化評(píng)價(jià);課后學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)體系主要是通過(guò)虛擬仿真系統(tǒng)執(zhí)行時(shí)間、執(zhí)行數(shù)量和完成質(zhì)量進(jìn)行量化評(píng)價(jià)。期末評(píng)價(jià)體系主要是通過(guò)作業(yè)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告和期末試卷進(jìn)行量化評(píng)價(jià)。項(xiàng)目評(píng)價(jià)體系通過(guò)兩周的課程實(shí)訓(xùn)中完成的硬件電路、軟件程序、報(bào)告和答辯進(jìn)行量化評(píng)價(jià)。

（四）? 特色創(chuàng)新

本課程的特色創(chuàng)新主要包括：教材建設(shè)、立體化教學(xué)資源建設(shè)、虛擬仿真平臺(tái)建設(shè)和第二課堂建設(shè)四個(gè)方面。

1? 教材建設(shè)

經(jīng)過(guò)多年的課程建設(shè)，本課程的教材實(shí)現(xiàn)了從他編教材到自編教材的轉(zhuǎn)變，更能適合徐州工程學(xué)院應(yīng)用型本科院校學(xué)生的特點(diǎn)，大大提高了教學(xué)質(zhì)量。

2? 立體化教學(xué)資源建設(shè)

課程建有立體化教學(xué)資源，精美的PPT，試題庫(kù)、口袋機(jī)和超星線上課程，極大滿足不同類型學(xué)生學(xué)習(xí)的需求。

3? 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)

經(jīng)過(guò)課程團(tuán)隊(duì)老師不懈的努力，自助開(kāi)發(fā)了基于Protus和Keil平臺(tái)的虛擬仿真系統(tǒng)（圖6）[8-9]，可以滿足學(xué)生線上實(shí)訓(xùn)的目的，特別是在新冠感染疫情期間，發(fā)揮了極大的實(shí)踐作用和價(jià)值，很好地鍛煉了學(xué)生的實(shí)踐能力。

4? 第二課堂建設(shè)

重塑實(shí)踐教學(xué)模式，大力開(kāi)辟第二課堂（圖7），以學(xué)科知識(shí)為基、生產(chǎn)案例為階、實(shí)際項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)、理論與實(shí)踐相通、教學(xué)與生產(chǎn)相融。積極鼓勵(lì)、組織學(xué)生參加以“大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽”“全國(guó)軟件和信息技術(shù)人才大賽”“互聯(lián)網(wǎng)+”和“挑戰(zhàn)杯”為代表的各類學(xué)科競(jìng)賽和各類各級(jí)實(shí)踐創(chuàng)新項(xiàng)目，大大提高了學(xué)生的理論和實(shí)踐動(dòng)手能力，增強(qiáng)了企業(yè)對(duì)學(xué)生能力的認(rèn)可度，增加了就業(yè)崗位與專業(yè)的匹配度。

四? 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)課程團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期探索、積累、沉淀和實(shí)踐，微機(jī)原理及應(yīng)用線下一流課程特色逐步鮮明：教學(xué)與生產(chǎn)相融（案例為主），以工程應(yīng)用為主線，從單片機(jī)芯片、硬件電路、程序設(shè)計(jì)、系統(tǒng)仿真到產(chǎn)品調(diào)試應(yīng)用，符合IT硬件開(kāi)發(fā)實(shí)際流程，知識(shí)融會(huì)貫通，突出實(shí)用;理論與實(shí)踐相通（項(xiàng)目為主），凝練課程知識(shí)點(diǎn)，申報(bào)大創(chuàng)、實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放、教師科研等項(xiàng)目，大力開(kāi)辟第二課堂。學(xué)生“學(xué)中做”“做中學(xué)”，實(shí)踐創(chuàng)新能力明顯提升;教學(xué)資源多元立體化，開(kāi)放課程網(wǎng)站，“互聯(lián)網(wǎng)+”教材，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，試題庫(kù)，微移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái);采用OBE教學(xué)模式并持續(xù)改進(jìn)。

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基金項(xiàng)目：江蘇省現(xiàn)代教育技術(shù)研究課題“‘線上+線下協(xié)同創(chuàng)新《微機(jī)原理及應(yīng)用》一流課程實(shí)踐探索”（2022-R-106508）;徐州工程學(xué)院高等教育科學(xué)研究課題“‘線上+線下協(xié)同創(chuàng)新微機(jī)原理及應(yīng)用教學(xué)模式探索研究”（YGJ2119）;徐州工程學(xué)院一流本科課程建設(shè)項(xiàng)目“《微機(jī)原理及應(yīng)用》”（無(wú)編號(hào)）;教育部高等教育司產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目“新工科背景下《微機(jī)原理及應(yīng)用》一流課程建設(shè)”（202102053006）;教育部高校學(xué)生司供需對(duì)接就業(yè)育人項(xiàng)目"校企協(xié)同打造就業(yè)育人有機(jī)聯(lián)動(dòng)人才培養(yǎng)新模式"（20220101088）

第一作者簡(jiǎn)介：胡志強(qiáng)（1979-），男，漢族，山東壽光人，工學(xué)博士，副教授。研究方向?yàn)闄z測(cè)技術(shù)與自動(dòng)化裝置，高等教育。