以學(xué)生為中心從課點(diǎn)出發(fā)
——《單片機(jī)原理及應(yīng)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(xué)院，黑龍江 齊齊哈爾 161000

一、研究背景

人工智能到來(lái)后，最直接的沖擊是什么？人類(lèi)智能一旦被拆解為已知事件和規(guī)則步驟，它就會(huì)為人工智能所替代。教育要回歸和重塑，堅(jiān)持“以本為本”，推進(jìn)“四個(gè)回歸”，教育理念急需改變，人才觀念需要調(diào)整，育人過(guò)程與教學(xué)方式急需重塑。掌握知識(shí)只是學(xué)習(xí)的“手段”，而發(fā)展能力、增長(zhǎng)智慧才是學(xué)習(xí)的目的。完善人的核心素養(yǎng)，是當(dāng)代教育的唯一選擇。2017年2月，教育部正式提出加強(qiáng)“新工科（New Engineering）”建設(shè)，實(shí)現(xiàn)學(xué)科導(dǎo)向轉(zhuǎn)向產(chǎn)業(yè)需求導(dǎo)向，全校師生樹(shù)立新的教育觀、學(xué)生觀、教師觀、課堂觀和教學(xué)價(jià)值觀，學(xué)習(xí)和貫徹“以學(xué)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(xué)生學(xué)習(xí)為中心，以學(xué)習(xí)效果為中心，以學(xué)生發(fā)展為中心”的“新三中心”。本課程的開(kāi)發(fā)本著以培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用創(chuàng)新型人才為目標(biāo)，以服務(wù)學(xué)生為宗旨，緊密對(duì)接區(qū)域社會(huì)發(fā)展需求，立足齊齊哈爾工程學(xué)院課程改革實(shí)際發(fā)展現(xiàn)狀，以學(xué)生為中心，以課程建設(shè)為重心，以課點(diǎn)為核心，因材施教，構(gòu)建特色的“以學(xué)生為中心”的FT課程建設(shè)模式，助力學(xué)生多元化、個(gè)性化成長(zhǎng)成才。

二、《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程開(kāi)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(xué)校永恒的主題，想要促進(jìn)課程的建設(shè)，首先要明確的是如何進(jìn)行有效課程改革，通過(guò)大量的文獻(xiàn)查找可以發(fā)現(xiàn)，有效的課程改革是以是否調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、探究興趣、職業(yè)興趣為標(biāo)準(zhǔn)，是結(jié)合學(xué)生實(shí)際、結(jié)合學(xué)校文化、結(jié)合社會(huì)需求，以社會(huì)的崗位需求為出發(fā)點(diǎn)，突出以學(xué)生為中心。

深化教育教學(xué)改革，必須把教學(xué)改革成果落實(shí)到課程建設(shè)中，構(gòu)建以學(xué)生為中心的課程開(kāi)發(fā)形式。主要內(nèi)容包括：各專(zhuān)業(yè)從能力結(jié)構(gòu)變化想象未來(lái)的人才需求和教育創(chuàng)新，本著以學(xué)生發(fā)展為中心、以學(xué)生學(xué)習(xí)為中心、以學(xué)生學(xué)習(xí)效果為中心，依據(jù)齊齊哈爾工程學(xué)院《FT》課程建設(shè)模式，本文以《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程為例，以課點(diǎn)作為課程的最小單位，系統(tǒng)科學(xué)地進(jìn)行課程定位、課程設(shè)計(jì)、課程實(shí)施、課程評(píng)價(jià)，提高課堂教學(xué)的有效性[1]。

（一）課程定位

《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程是車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)課，是一門(mén)應(yīng)用性很強(qiáng)的課程，其理論與實(shí)踐技能是車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生將來(lái)學(xué)習(xí)后續(xù)課程及畢業(yè)后從事汽車(chē)零部件或者整車(chē)設(shè)計(jì)工作不可缺少的。因此，本課程在學(xué)習(xí)單片機(jī)基本原理的基礎(chǔ)上，強(qiáng)調(diào)實(shí)際應(yīng)用，要做到既重視基本知識(shí)的講解，又注重學(xué)生在應(yīng)用方面的訓(xùn)練，為專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)服務(wù)的同時(shí)更為學(xué)生成長(zhǎng)服務(wù)。因此在進(jìn)行培養(yǎng)目標(biāo)的確定時(shí)，要充分考慮到本門(mén)課程所支撐的專(zhuān)業(yè)畢業(yè)要求，以及專(zhuān)業(yè)的學(xué)年實(shí)踐目標(biāo)要求，最后從知識(shí)、技能、態(tài)度三個(gè)維度明確本科課程開(kāi)設(shè)的要求。這種確定課程教學(xué)目標(biāo)的方式，更能讓開(kāi)課教師明確本門(mén)課程在人才培養(yǎng)方案中的作用，沒(méi)有脫離專(zhuān)業(yè)的要求。

（二）課程設(shè)計(jì)

在服務(wù)地方裝備制造企業(yè)發(fā)展背景下，齊齊哈爾工程學(xué)院機(jī)電系打造專(zhuān)業(yè)集群，車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè)在集群中對(duì)接汽車(chē)制造產(chǎn)業(yè)，分析專(zhuān)業(yè)在產(chǎn)業(yè)鏈中的位置和崗位，及專(zhuān)業(yè)對(duì)本門(mén)課程的要求，對(duì)傳統(tǒng)的章節(jié)內(nèi)容進(jìn)行重新梳理，結(jié)合專(zhuān)業(yè)所有必修課程進(jìn)行分析，提煉出其他專(zhuān)業(yè)課程對(duì)本門(mén)課程的知識(shí)需求。這部分內(nèi)容作為本門(mén)課程的核心教學(xué)內(nèi)容，為后續(xù)專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)，服務(wù)專(zhuān)業(yè)，同時(shí)，本門(mén)課程為學(xué)科基礎(chǔ)課，為了保證學(xué)科的系統(tǒng)性和完整性，又補(bǔ)充了單片機(jī)人機(jī)交互相關(guān)的知識(shí)，服務(wù)學(xué)生成長(zhǎng)，從而共同構(gòu)成了本門(mén)課程的教學(xué)內(nèi)容。

根據(jù)本門(mén)課程在專(zhuān)業(yè)行動(dòng)體系下人才培養(yǎng)方案的位置，專(zhuān)業(yè)要求課程的教學(xué)內(nèi)容在校內(nèi)完成，沒(méi)有必須提前下發(fā)給學(xué)生在校外完成的內(nèi)容，無(wú)法使用校內(nèi)外翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)形式。面對(duì)專(zhuān)業(yè)對(duì)課程教學(xué)場(chǎng)所的要求，教師需要在授課形式上進(jìn)行積極的探索，如何做到以學(xué)生學(xué)習(xí)為中心，而不是教師針對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行滿(mǎn)堂灌。因此，本門(mén)課程在設(shè)計(jì)的時(shí)候較多考慮學(xué)生會(huì)喜歡什么樣的課堂授課方式，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。本課程選擇了“課賽結(jié)合”的教學(xué)模式。為激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在專(zhuān)業(yè)設(shè)置的課賽融合機(jī)制下，本門(mén)課程對(duì)和單片機(jī)相關(guān)的競(jìng)賽進(jìn)行了知識(shí)的梳理，以“飛思卡爾杯全國(guó)大學(xué)生智能車(chē)競(jìng)賽”“智能車(chē)的控制部分”作為一個(gè)切入點(diǎn)進(jìn)行“課賽融合”的教學(xué)設(shè)計(jì)。將課程內(nèi)容與競(jìng)賽項(xiàng)目進(jìn)行有機(jī)地融合，充分利用競(jìng)賽項(xiàng)目的高實(shí)踐性、強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)性、硬專(zhuān)業(yè)性等特點(diǎn)全面提升學(xué)生的綜合能力。

教師對(duì)四個(gè)競(jìng)賽項(xiàng)目?jī)?nèi)容進(jìn)一步進(jìn)行教學(xué)化處理，根據(jù)教學(xué)需求，形成五個(gè)典型項(xiàng)目，分別為最小相位系統(tǒng)設(shè)計(jì)、自動(dòng)最小相位系統(tǒng)設(shè)計(jì)、多功能相位系統(tǒng)設(shè)計(jì)、擴(kuò)展相位系統(tǒng)設(shè)計(jì)、人機(jī)交互相位系統(tǒng)設(shè)計(jì)。這五個(gè)項(xiàng)目同時(shí)遵循人的認(rèn)知規(guī)律，從簡(jiǎn)到難，層層遞進(jìn)，形成了本門(mén)課程五個(gè)項(xiàng)目32個(gè)課點(diǎn)的門(mén)課矩陣。

課程內(nèi)容的教學(xué)開(kāi)展緊密依托機(jī)電工程系車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè)的汽車(chē)大樓創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，該實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)資源可以滿(mǎn)足課程的教學(xué)需求，通過(guò)課前、課中、課后展開(kāi)相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容。課前下發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)書(shū)，采取先學(xué)后教；在課下完成自學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，教師通過(guò)學(xué)習(xí)通、QQ群微信等平臺(tái)進(jìn)行教學(xué)檢查；剩下的課點(diǎn)采用先教后學(xué)在課上完成，兩者有機(jī)融合。

在設(shè)計(jì)本門(mén)課程時(shí)，也將課程思政融入其中。教師要利用好課堂教學(xué)的主渠道，思想政治理論課要堅(jiān)持，要在改進(jìn)中加強(qiáng)，提升思想政治教育親和力，提升它的針對(duì)性，滿(mǎn)足當(dāng)代學(xué)生成長(zhǎng)發(fā)展的需求和期待，其他各門(mén)課都要像思想政治課一樣守好一段渠、種好責(zé)任田，使各類(lèi)課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)。專(zhuān)業(yè)課同樣要落實(shí)好立德樹(shù)人的根本任務(wù)，本門(mén)課程深入發(fā)掘思政元素，充分挖掘知識(shí)點(diǎn)背后的故事，做到有的放矢、精準(zhǔn)施策，使課堂教學(xué)潤(rùn)物無(wú)聲。通過(guò)企業(yè)故事、比賽故事、三學(xué)期實(shí)習(xí)、魔術(shù)等一些案例和活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)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(jī)的語(yǔ)言時(shí)，充分思考課點(diǎn)背后的意義，引入一個(gè)星座魔術(shù)的活動(dòng)，教師向?qū)W生展示，在課堂中與學(xué)生互動(dòng)星座的意義，星座被理解為與人的性格、命運(yùn)等人們比較在乎的東西都是息息相關(guān)的，但是對(duì)于魔術(shù)師而言，所謂的這些性格等都是可以被創(chuàng)造的。“在課堂上為學(xué)生展示一個(gè)魔術(shù)的表演，表明通過(guò)心靈感應(yīng)就可以知道學(xué)生的星座。有些學(xué)生可能對(duì)星座不是很了解，通過(guò)一個(gè)表格來(lái)向同學(xué)們表明，一年當(dāng)中共計(jì)有十二個(gè)星座，想要知道自己屬于哪一個(gè)星座那就要看看我們的出生日期是什么。”但是對(duì)于這種算得出生日期的方法不止那一種，我們可以利用魔術(shù)師算得星座是什么的辦法——二進(jìn)制。在二進(jìn)制語(yǔ)言中，10＝1×8＋0×4＋1×2＋0×1，通過(guò)這種方式，數(shù)位的計(jì)算單位由1000、100、10、1可以看成是 8、4、2、1，與此同時(shí)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(lái)描述了。因此卡片上A、B、C、D這幾個(gè)數(shù)分別描述了從上到下的4個(gè)二進(jìn)制數(shù)位，由于10號(hào)星座—處女座的二進(jìn)制所代表的是1019，因此處女座的信息就會(huì)在卡片A和C上出現(xiàn)。就可以通過(guò)這四張卡片上的信息來(lái)確定星座的具體名稱(chēng)，那么星座的信息所對(duì)應(yīng)出現(xiàn)的內(nèi)容，它的二進(jìn)制信息就已經(jīng)被魔術(shù)師換算出來(lái)，提前知曉，如果在對(duì)著卡片的時(shí)候你表示有，那么魔術(shù)師就可以知道你說(shuō)的有為二進(jìn)制語(yǔ)言1，反之，如果沒(méi)有就為二進(jìn)制語(yǔ)言0。計(jì)算機(jī)和所謂的魔術(shù)師一樣，它不認(rèn)識(shí)0～9的語(yǔ)言，只能識(shí)別到0和1的二進(jìn)制，從而來(lái)表示各種數(shù)字內(nèi)容。作為當(dāng)代大學(xué)生要相信科學(xué)，明確自己的是非觀，最后形成本門(mén)課程的思政案例集[2]。

（三）課程實(shí)施

課程實(shí)施是實(shí)現(xiàn)預(yù)期教育結(jié)果的手段。在課程實(shí)施部分，最難的就是如何處理好教師和學(xué)生的關(guān)系。本門(mén)課程開(kāi)發(fā)了輔助本門(mén)課程的學(xué)習(xí)手冊(cè)，手冊(cè)內(nèi)容包含學(xué)生5個(gè)項(xiàng)目的任務(wù)書(shū)和拓展練習(xí)，任務(wù)書(shū)中明確項(xiàng)目下課點(diǎn)的學(xué)習(xí)形式和考核形式。每學(xué)期開(kāi)課前將學(xué)習(xí)手冊(cè)下發(fā)給學(xué)生，讓學(xué)生構(gòu)建出整門(mén)課程的應(yīng)知應(yīng)會(huì)。課前，是教師對(duì)競(jìng)賽項(xiàng)目進(jìn)行教學(xué)化處理的過(guò)程，在學(xué)習(xí)手冊(cè)中以任務(wù)書(shū)的形式提前讓學(xué)生了解，之后，學(xué)生要完成項(xiàng)目學(xué)習(xí)團(tuán)隊(duì)的組建，3～4人一組，根據(jù)教師下發(fā)的內(nèi)容書(shū)進(jìn)行學(xué)習(xí)，分析選擇適合自己的難度。課上，教師也會(huì)針對(duì)學(xué)生提出的問(wèn)題進(jìn)行補(bǔ)充，引導(dǎo)學(xué)生思考為什么出現(xiàn)此類(lèi)問(wèn)題并分析，同時(shí)學(xué)生也要分析，提出解決措施。課后引導(dǎo)學(xué)生多反思，多問(wèn)為什么，讓學(xué)生去實(shí)驗(yàn)、去驗(yàn)證，在此過(guò)程中教師既充當(dāng)裁判的角色，負(fù)責(zé)挑出問(wèn)題，提出質(zhì)疑，又充當(dāng)導(dǎo)師的角色，需要設(shè)計(jì)相關(guān)的教學(xué)環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生去分析問(wèn)題，提出解決的措施，并能進(jìn)行反思，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、定義問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，隨著項(xiàng)目的進(jìn)程提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。在實(shí)施過(guò)程中齊齊哈爾工程學(xué)院重視對(duì)學(xué)生“三五能力”的培養(yǎng)，教師組織學(xué)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(jí)討論、組長(zhǎng)負(fù)責(zé)、小組幫學(xué)”的評(píng)價(jià)形式。積極分子組長(zhǎng)和教師進(jìn)行一級(jí)討論，組長(zhǎng)和組員之間進(jìn)行二級(jí)討論，積極分子監(jiān)督小組組長(zhǎng)，充分發(fā)揮學(xué)生黨員的模范先鋒作用，讓當(dāng)代大學(xué)生黨員更具有使命感和責(zé)任感，協(xié)助教師監(jiān)督課程的實(shí)施情況；小組組長(zhǎng)幫助教師統(tǒng)籌小組的學(xué)習(xí)情況，通過(guò)師生的相互配合，提高學(xué)生溝通協(xié)調(diào)能力。教師也在教學(xué)環(huán)節(jié)中增加了自己的批判性思維，從而實(shí)現(xiàn)了教學(xué)相長(zhǎng)的目的。

（四）課程評(píng)價(jià)

課程評(píng)價(jià)是教學(xué)活動(dòng)中至關(guān)重要的部分，也可以直觀地反映出學(xué)生學(xué)得怎么樣、教師教得如何。《單片機(jī)原理及應(yīng)用》不僅要應(yīng)用匯編語(yǔ)言進(jìn)行編程，而且涉及到應(yīng)用項(xiàng)目的硬件設(shè)計(jì)，本課程的評(píng)價(jià)，突出測(cè)量學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，依據(jù)設(shè)計(jì)的五個(gè)項(xiàng)目的達(dá)成情況作為具體考核評(píng)價(jià)方式，充分展現(xiàn)課點(diǎn)學(xué)習(xí)形式，讓學(xué)生方面清楚如何學(xué)，而教師方面明白如何教，使得學(xué)生明確課上和課下需要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，并清楚如何才能達(dá)標(biāo)，形成本門(mén)課程的三級(jí)矩陣，并且設(shè)計(jì)的過(guò)程使得評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)可視化、可量化。

首先，教師需要將比賽項(xiàng)目進(jìn)行教學(xué)化處理，“以單片機(jī)系統(tǒng)為核心”的賽題類(lèi)型中的“控制類(lèi)：懸掛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、簡(jiǎn)易智能電動(dòng)車(chē)等”，結(jié)合“全國(guó)大學(xué)生飛思卡爾杯智能汽車(chē)競(jìng)賽”的相關(guān)規(guī)則，設(shè)計(jì)難易程度不同的項(xiàng)目，根據(jù)項(xiàng)目的難易程度不同，所占分值也不同。同時(shí)將每個(gè)項(xiàng)目任務(wù)按照教學(xué)進(jìn)度分解成逐層遞進(jìn)的子項(xiàng)目。

其次，學(xué)生組建項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，然后根據(jù)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的實(shí)際，進(jìn)行選題，作為本學(xué)期本門(mén)課程的項(xiàng)目作業(yè)，團(tuán)隊(duì)之間要分工明確，組長(zhǎng)負(fù)責(zé)統(tǒng)籌管理，所選擇的競(jìng)賽項(xiàng)目作為本學(xué)期平時(shí)成績(jī)中，項(xiàng)目作業(yè)的分?jǐn)?shù)，再根據(jù)后面的難度系數(shù)，折合出本門(mén)課程最后的項(xiàng)目作業(yè)技術(shù)說(shuō)明書(shū)的成績(jī)。

再次，項(xiàng)目作業(yè)的中期驗(yàn)收和學(xué)期末的答辯，形成一個(gè)技術(shù)說(shuō)明書(shū)，附A0電路圖和程序附錄，小組制作PPT進(jìn)行匯報(bào)答辯，根據(jù)技術(shù)說(shuō)明書(shū)的成績(jī)和匯報(bào)的成績(jī)作為最后的總成績(jī)，如果在此過(guò)程中有論文、專(zhuān)利等，教師會(huì)酌情進(jìn)行考慮，給予加分。如果學(xué)生最后的項(xiàng)目考核都能達(dá)標(biāo)，說(shuō)明每個(gè)項(xiàng)目下的課點(diǎn)考核及格，每個(gè)項(xiàng)目的教學(xué)目標(biāo)達(dá)成，本門(mén)課程的教學(xué)目標(biāo)達(dá)成，從而自下而上地反向推回課程支撐指標(biāo)點(diǎn)的達(dá)標(biāo)[3]。

三、結(jié)語(yǔ)

本課程開(kāi)發(fā)主要應(yīng)用“以學(xué)生為中心”教育教學(xué)理念，立足學(xué)校應(yīng)用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)定位，以“四真三化”為指導(dǎo)思想，通過(guò)以“課點(diǎn)”為最小教學(xué)單元進(jìn)行課程建設(shè)，課程教學(xué)符合應(yīng)用型、復(fù)合型、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)要求，強(qiáng)化知識(shí)的廣度和深度，增加研究性、創(chuàng)新性、綜合性?xún)?nèi)容，通過(guò)不斷探索和優(yōu)化課程建設(shè)形式，使枯燥、繁瑣的教學(xué)內(nèi)容在實(shí)踐過(guò)程中得以掌握，不但使學(xué)生得到充分的鍛煉，將所學(xué)的知識(shí)在實(shí)踐中得以應(yīng)用，同時(shí)也使學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)在實(shí)踐中逐漸養(yǎng)成，為學(xué)生參加全國(guó)光電大賽、全國(guó)電子設(shè)計(jì)大賽和“全國(guó)大學(xué)生飛思卡爾杯智能汽車(chē)競(jìng)賽”的比賽奠定一定的基礎(chǔ)，守好一段渠、種好責(zé)任田，進(jìn)而達(dá)到專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求。