學習共同體視角下STM32單片機應用技術課程教學策略探究

趙展　魏雯　王棟

關鍵詞：學習共同體；STM32單片機應用技術；課程

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2023）21-0178-03

0 引言

STM32單片機應用技術課程是高職院校電子信息類專業中開設的一門專業核心課程，課程是基于學生未來從事嵌入式人工智能電子產品的設計開發、安裝及調試崗位而設置的理實一體專業課程。通過課程的學習，培養學生的嵌入式系統中程序設計能力、創新實踐能力和職業素養等，為學生后續專業課程的學習和頂崗實習奠定堅實的基礎，也為學生不斷適應企業最新需求、崗位遷移以及項目開發創造條件。隨著高職院校招生的政策變化，各個高職院校的生源參差不齊，學生的基礎水平、興趣愛好和專業認知程度等方面存在差異，學生之間也有著明顯的水平差距，這給程序設計類課程教學帶來了不小的挑戰。文章通過構建師生學習共同體模式，應用在STM32單片機應用技術課程教學中，秉承以學習為中心的理念，教師和學生作為學習合作者，共建學習環境，共擔學習責任，共享學習成效。

1 學習共同體概述

1.1 學習共同體的發展過程

學習共同體屬于共同體的一種類型，而“共同體”最早是由德國學者斐迪南·滕尼斯提出，經由美國教育學家博耶爾引入教育領域中，現已成為教育研究的熱點問題。另外，有學者認為學習共同體出自美國教育學家杜威哲學體系的核心理念“共同體”，經由日本學者佐藤學教授引入教育實踐中，取得了卓有成效的教學效果。隨著我國各方學者的大力引薦和各個學校教育課程改革的推動，學習共同體已逐漸成為各校教育改革實踐的重要抓手，尤其在基礎教育領域更為顯著。

1.2 學習共同體的含義

日本教育家佐藤學教授指出：學習共同體不僅指學生之間的合作交流，還包含教師之間的學習共備，甚至還連接了學校和家庭社區。他直擊當下合作學習的痛點問題：1） 應當追求的不是“發言熱鬧的教室”，而是“ 用心相互傾聽的教室”。2） 合作學習是要讓學生敢于說出“我不懂”。3） 學習共同體不是找出學生的共性，而是發掘學生不同的個性[1]。如何解決這些課堂痛點問題？需要做好“可以讓學習真實發生，讓思維看得見”的學習設計，最終實現走向深度的合作學習。

2 高職院校STM32 單片機應用技術課程的教學現狀

以筆者所在學校為例，STM32單片機應用技術課程主要在電子信息工程專業和應用電子技術專業開設，前期學生已經學過C51單片機編程與應用課程。C51單片機是屬于8位單片機類型，隨著嵌入式技術的發展，8位單片機的主頻低、接口少、存儲空間有限等不足使其面對復雜系統應用時，捉襟見肘，難以勝任。STM32單片機憑借接口多、集成度高、功能強、片上資源豐富等優點，受到了業界一致好評。另外，職業院校技能大賽所舉辦的嵌入式技術應用開發賽項，賽項載體智能小車的核心板采用的就是STM32F407 系列單片機芯片作為主控制器，重點考查學生STM32單片機的編程技術。因此，各大高職院校也紛紛開設了這門課程。

當前，在開展STM32單片機應用技術課程教學時，各高職院校主要采用以野火、正點原子等廠家的STM32開發板為教學載體，圍繞開發板上的各種資源展開教學工作。開發板配套了豐富的學習資料，讓初學者完成從入門到提高階段的學習。但是，這種學習模式耗時長，可能更適用于在企業工作想要轉型學習STM32的技術人員。這類人群具有較好的51單片機基礎，代碼編寫能力較強，轉型學習難度較低。而對于高職院校學生而言，人才培養方案中 STM32單片機應用技術課程學時一般為64學時，課時嚴重不足，學生難以短時間內有效掌握STM32單片機的核心技術應用，往往只能掌握STM32的基礎知識。另外，開發板所提供的資料，入門篇中大都是一個個獨立的功能設計，相互之間缺少一定的邏輯關聯。學生通過一學期的課程學習，對嵌入式技術應用開發的整個流程懵懵懂懂，對嵌入式產品的開發步驟也是一知半解，呈現出學習目標不明確，學習獲得感不強、學習效果不佳等特征，這些會嚴重影響學生今后的企業頂崗實習和就業工作。

3 學習共同體視角下STM32 單片機應用技術課程教學策略

文章基于學習共同體視角，結合STM32單片機應用技術課程特點，以學生為中心，緊密聯系學習共同體中每個成員的紐帶及共同的情感歸屬，邁向共同的學習目標。在尊重每個學生成員個體差異的前提下，塑造共同體中的“自我”，彰顯“和而不同”的教學特色[2]。學習共同體視角下STM32單片機應用技術課堂環境的構建應包含顯性和隱性兩個方面。顯性層面，主要是指STM32單片機應用技術課程實踐的具體方式、流程、機制、活動空間等。隱性層面，主要是指基于學習共同體的共同愿景，從而形成的主體間平等、師生互助、協作、合作的關系。

3.1 課程設計理念

STM32單片機應用技術課程圍繞以學生為中心的理念，具體從以學生發展為中心、以學生學習為中心、以學習效果為中心三個層面進行課程內容的重構。首先，建立課程學習的重構意識，真正以學生發展為中心，強調課程目標服從本專業人才培養目標，并緊貼社會需求，進而凝練出課程要達到的知識、能力和素質三目標。然后，面向課程教師團隊和學生群體，進行教師準備情況和學生學情方面的調研，對調研結果進行科學分析，依托以學生學習為中心理念，從而對教師的教法和學生的學法進行變革設計。最后，緊扣以學習效果為中心理念，對課程的評價體系進行行之有效的重塑[3]。

3.2 課程整體思路設計

對已有的課程標準進行優化和完善，合理融入企業技術標準，突出課程的科學性、先進性與實用性。傳承前期課程C51單片機編程與應用的經典部分，發揮ARM長處，助推MCU升級。STM32單片機實際上就是51單片機的升級擴展，但是其高性能必然帶來系統復雜度的大幅提高，如果能借助51單片機理念、方法和工程案例的共性，有助于提升學生的學習興趣，使其輕松入門嵌入式開發。課程實施過程中，采用項目引領、任務驅動的方式，項目來源于企業，結合企業崗位能力要求凝練出若干個典型任務，任務緊緊圍繞課程目標展開，任務的難易程度逐漸提升，學生在完成任務的同時掌握了課程的知識和技能的要求。項目實施環節中，教師引導學生依托企業工作流程進行項目任務所需各類資料的查找、系統方案的設計、外圍電路元器件的型號選擇、硬件電路的測試與調試、程序代碼的編寫與調試等。教師針對常見的共性問題進行框架式指導，給出一些方向性的解決措施，以啟發學生小組自主思考為主，盡可能讓學生小組獨自完成課程項目任務。教師作為一種學習資源融入學生學習過程中，成為學生自主學習路上的引導者和支持者[4]。

3.3 課程教學組織實施設計

教師角色的轉變改變了傳統的教學方式，進而將教師教什么這一問題轉向學生學什么與學生如何學的問題。下面主要從學什么、怎么學以及學得怎么樣三個維度進行課程教學任務的組織實施設計。

1） 維度一：學什么

學什么這個維度實質上是課程項目中任務內容設計方面的問題。學生在未來的就業工作中，所從事的職業崗位一般都是基于項目引領、任務驅動，具體項目可能會細化成一個個典型的工作任務，所以學生在學校的能力培養需要不斷提升，更要貼近企業職業崗位的職業能力，最終能夠解決具體的實際工程問題。那么，在課程學習任務設計部分，需要把以學生學習為中心理念作為指導，精心遴選企業工程案例，要突出一定的挑戰性，將新的知識點與學生前期課程所積累的經驗無縫對接，最終內化成學生真正的知識和技能。

以課程項目一：LED控制設計與實現為例，課程組團隊對這個項目進行任務設計時，做了大量的工作。首先，任務設計要有理有據，要模擬企業的真實情境，有難度但能實現，同時要符合項目的教學目標。課程的學習對象是大二學生，已經學習過51單片機的相關知識，能用51 單片機實現這個案例。但是用STM32單片機來設計，學生還是了解不多，同時對于庫函數編程也是首次接觸。通過與部分學生訪談，發現他們有些參加了學院電子信息科技創新社團，經常聽到學長談起電子類競賽需要用到STM32單片機進行控制部分的設計。另外，企業兼職教師對學生進行51單片機課程授課時，也屢次提到STM32單片機。因此，針對這個情況，根據學生的興趣愛好進行項目的任務設計，通過選取智能小車作為項目載體，智能小車車燈的控制與該案例對接，具體的任務設計就圍繞智能小車的任務進行展開，這樣既保證了任務設計與課程目標緊密聯系，也體現了一定的學習難度。然后，任務設計的最終目的是要讓學生利用所學的知識和技能完成任務，比如：轉向LED燈的點亮、閃爍、多顏色變化等任務。學生在任務實施過程中，由于學情的差異勢必會遇到一些問題。教師要扮演好引導者和支持者的角色，鼓勵學生自主學習，通過查閱資料、觀看案例視頻、小組頭腦風暴等方式，引導學生小組通過合作學習去突破遇到的難點，最終順利完成任務。最后，項目任務設計過程中要設定相關工作情境，工作情境要盡可能地貼近企業真實的工作場景，充分調動和發揮學生的想象力。比如：面向任務比較快的學生小組提出一些特殊的應用場景，來考查他們的應變能力和轉化能力。

2） 維度二：怎么學

怎么學這個維度實質上是學生在學習過程中思考方法的轉型問題。高職學生基礎相對薄弱，學習方法尚不完善。以學生為中心是要充分調動學生參與學習活動的思維，如何正確去思考學習遇到的問題。這離不開師生在解決問題的過程中學會共同學習、共同成長和共同發展。整個課程設計中，對于表現突出的學生，要格外關注和鼓勵，實時分享他們的解決方案；對于表現一般的學生，更要加大鼓勵的力度，引導他們大膽質疑、勇于提問。有些學生可能比較內向敏感，擔心提出的問題過于簡單而受到其他學生的嘲笑。針對這類學生，教師要時刻貫徹學習共同體的理念，讓這些學生意識到培養解決問題的能力的前提條件是發現問題，提出問題就是對自己的學習負責，沒有簡單復雜的區別，教師就是他們的學習伙伴，是他們的學習資源。

3） 維度三：學得怎么樣

學得怎么樣這個維度實質上是學生完成學習活動的學習效果問題。通過與學生的日常溝通與交流中了解到，學生在衡量學習效果時，最為關注的是希望得到教師或小組其他成員的反饋。為了進一步提升學生的學習動力和成就感，在設計課程項目評價體系時，需要充分保證組間評價、組內評價和師評的完整性。STM32單片機應用技術課程評價體系中組間評價是根據各組的報告進行反饋并相互打分；組內評價主要基于團隊成員之間的分工，從各成員的參與度和貢獻度進行評估；師評部分主要包括課前各小組的準備、任務的執行、小組成員之間的合作以及最終任務的完成[5]。

4 結束語

“雙高”建設背景下，高職院校教學改革已經刻不容緩。構建基于學習共同體視角的STM32單片機應用技術課程教學模式，從以學生發展為中心、以學生學習為中心、以學習效果為中心三個層面進行STM32 單片機應用技術課程內容的重構，能夠激發學生的學習興趣，提高學生的學習效率，促進教學質量的提升。