“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下單片機技術課程思政混合教學設計與實踐

安康 王玉槐 王李冬

摘? 要：課程思政是將思政寓于課程之中，是立德樹人的根本。文章在課程思政基礎上，以單片機技術課程為例，基于“互聯(lián)網(wǎng)+”線上線下混合教學，從教學設計架構、教學策略優(yōu)化、育人教學實踐以及教學成效闡述單片機技術課程思政要素的凝練與素材的實踐運用。教學成效表明學生思維發(fā)展、能力培養(yǎng)和品格養(yǎng)成得到全面發(fā)展，課堂教學有效性得到全面提升。

關鍵詞：課程思政；協(xié)同育人；價值引領；品格塑造

課程思政是一種教育理念，是將思想政治教育融入高校課程教學改革各個環(huán)節(jié)，引導、啟發(fā)教師找到思政教育突破口和立足點［1］。教師在課程教學改革中將思政元素“潤物細無聲”地滲透進課程教學中，形成專業(yè)教學與思政教學協(xié)同效應［2］。目前高校雖然積極探索實踐課程思政與思政課程協(xié)同建設，但浮現(xiàn)出思政教育與專業(yè)教育相互隔絕的“孤島效應”［3］，需要不斷深化課程思政改革與創(chuàng)新，全方位推動形成課程思政與思政課程同向同行育人格局。

基于此，推動課程思政教學創(chuàng)新賦予課程研究更加豐富的內涵。2018年11月教育部高等教育司司長吳巖在第十一屆“中國大學教學論壇”提出“金課”建設標準。2019年教育部在全國范圍內開展一流本科專業(yè)和課程建設“雙萬”計劃［4］?！敖鹫n”與一流課程的提出賦予了課程思政教學研究一種全新的課程建設生態(tài)，將思政元素貫穿到專業(yè)課程教育教學全過程，使專業(yè)課程與思政教育同向同行［5］，消除思政教育與專業(yè)教育相互隔絕的“孤島效應”。

本研究融入“課程思政”通過“多平臺、多終端”互補型技術學習環(huán)境，以電子信息專業(yè)“單片機技術”課程為例，進行線上線下混合教學研究，通過實踐探究建設“單片機技術”一流課程，以課程思政與思政課程協(xié)同理論為指導，提升課程思政實效性。

一、教學設計架構

課程教學基于建構主義學習理論，以學生發(fā)展為中心理念，將思政元素、職業(yè)素養(yǎng)融入課程教學內容，將社會熱點和身邊鮮活事例與教學內容有機結合，用身邊的事、用學生的語言講解，使思政元素的融入更周密、更有說服力。采用OBE成果導向［6］，融入課程思政、設計“動態(tài)翻轉+BOPPPS”融合式教學模式，通過“案例驅動+頭腦風暴+隨堂測驗+實時反饋+小組討論”等多樣化的教學方法，有效提升課程思政教學效果。依托“MOOC平臺、釘釘直播平臺、A+課堂派教學互動平臺”多元互補型學習環(huán)境，采取線上線下混合的教學模式，以電子信息專業(yè)“單片機技術”課程為實施案例，進行課程思政協(xié)同育人設計，通過實踐探究重構“單片機技術”課程思政教學內容，凸顯課程思政建設目標與凝練思政元素，實施過程評價與終結性評價融合的課程評價指標，更加關注學生的過程性學習，更加關注課程思政在評價過程中的融入，綜合評價學生知識、能力與思維發(fā)展。

通過課前（引入七步訓練法［7］）、課中（課程思政、PBL問題導向、對分課堂、動態(tài)翻轉混合式教學理念［8］）、課后（線上話題交流、項目拓展開發(fā)）的實踐，通過項目創(chuàng)作，激發(fā)學生內心深處強烈的求知欲和好奇心，增強作品完成自信心（教學設計架構如圖1）。

二、教學策略優(yōu)化

（一）課程思政價值觀引領

使學生堅定“四個自信”、增強民族自豪感：講解我國單片機技術發(fā)展背景、科學技術政策和體系建設，讓學生體會中華民族五千年文明形成的價值觀和文化主體性。

通過思政建設，培養(yǎng)學生創(chuàng)新與思辨能力：引導學生發(fā)現(xiàn)和理解科學技術中的中國創(chuàng)新、將知識傳授與價值引領有機統(tǒng)一。針對課程教學設計中國重要的現(xiàn)實問題，如“中國航天”“中國高鐵”“中國5G通信技術”“中國華為麒麟芯片”等典型科學技術案例，關注國家核心技術攻堅，如何破解“卡脖子”技術典型案例，讓學生參與課中環(huán)節(jié)分析和辯論，課前搜索文獻和資料，理解中國科學研究政策導向，書寫思政元素案例的個人心得報告，教師通過審核學生提交的個人心得，及時了解學生的個人見解與觀點，培養(yǎng)學生形成正確的世界觀。

（二）思政元素融入教學內容

基于CDIO工程教育理念，注重OBE成果導向，將課程思政案例結合科研成果輸入課堂，基于“任務—需求—調研—方案—設計—調試—評估”七步訓練法，學生團隊合作對項目進行設計與調試，通過挖掘課程思政元素與單片機教學內容充分融合予以實施（如表1所示）。

（三）課程協(xié)同育人機制

基于“案例牽引與對接前沿知識”作為課程思政教學標準，根據(jù)課程教學目標與內容，選取我國在單片機技術發(fā)展與實踐過程中如“中國航天”“中國高鐵”“中國通信”等典型科學技術案例應用于課堂教學。通過對技術前沿分析、實現(xiàn)方案、軟件與硬件解決的重大技術攻關項目、突破技術封鎖實現(xiàn)中國智造產業(yè)提升，培養(yǎng)和訓練學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和科學精神。

基于“自主、合作、探究、創(chuàng)作”作為學生發(fā)展理念，針對教學內容設計與教學內容關聯(lián)的思政案例，將科研成果作為教學知識點的一部分引入課堂案例式教學，課上融入BOPPPS教學策略［9］，將教學活動分為Bridge-in（導入）、Objective（學習目標）、Pre-assessment（前測）、Participatory learning（參與式學習）、Post-assessment（后測）、Summary（總結）六個環(huán)節(jié)，采用“案例驅動+頭腦風暴+隨堂測驗+實時反饋+小組討論”等教學方法，充分關注學生在課堂上專注力的變化，合理規(guī)劃教學時間，給予學生充足的參與機會，提高學生技術創(chuàng)新能力。

（四）“互聯(lián)網(wǎng)+”信息技術融入

1. 豐富課堂形式，培養(yǎng)探索和吃苦精神

基于建設的MOOC平臺+“課堂派”互動平臺+釘釘直播平臺，依據(jù)測評結果區(qū)間預判和反饋機制，對學生預習效果與測評結果評估構建一種可控的單片機翻轉課堂教學新模式［10］，動態(tài)調節(jié)授課形態(tài)，形成教學閉環(huán)。課程教學中引入人工智能、語音識別、射頻、傳感器、芯片制造、物聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)技術最新研究成果，讓學生了解最前沿的技術發(fā)展生態(tài)，引導學生循序漸進地完成單片機學習，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題的能力。

2. 將學生素質、能力納入課程考核體系

評價考核將課程思政納入考評指標，設計線上線下融合、過程性評價與終結性評價結合多元化課程評價指標?？傇u由平時、階段項目考核和期末考核三部分構成，其中平時成績MOOC平臺線上考核占總評30%，更加注重學習過程的素質、能力與知識評價。

階段性項目考核占總評30%，重點考查學生綜合素質發(fā)展，技術創(chuàng)新能力、工程應用分析問題和解決問題的能力，通過單片機階段性項目創(chuàng)作，激發(fā)學生內心強烈的求知欲和好奇心，增強作品完成自信心，培養(yǎng)學生鍥而不舍的鉆研精神和科學態(tài)度。

期末考核占總評40%，側重于評價學生分析單片機硬件系統(tǒng)，以及根據(jù)要求設計單片機控制系統(tǒng)的開發(fā)能力和編寫程序的專業(yè)技能，引導學生精益求精。

三、課程育人實踐

課程思政通過潛移默化的方式結合工程案例驅動設計動態(tài)翻轉教學引入到線上線下混合教學過程。以“單片機實現(xiàn)花樣流水燈閃爍項目”為例，花樣流水燈閃爍項目，課中環(huán)節(jié)授課2學時，對授課內容依據(jù)BOPPPS教學策略優(yōu)化設計。

課前：教師通過課程平臺發(fā)布學習任務、復習和預習知識測試、知識點微課等，學生利用學習平臺根據(jù)教師發(fā)布的學習任務進行模塊化學習，教師依據(jù)平臺實時跟蹤學生學習情況，對個別學習效果差的學生進行差異化指導。課中：采用BOPPPS［9］教學策略進行課中設計。

1. 導入：思政元素杭州錢江新城燈光秀視頻，師生互動交流討論（面答與彈幕），感受中國科技發(fā)展日新月異，增強學生的家國情懷，讓學生思考30棟高層呈現(xiàn)燈光秀巨幕背后的物理器件“發(fā)光LED”，幫助學生分析本節(jié)課思政目標，激發(fā)學生知識學習的興趣點。

2. 目標：引入科研作品愛心閃動流水廣告牌效果課上展示，幫助學生分析本節(jié)課掌握的知識、能力和素質目標。

3. 前測：學生能夠利用已學習的單片機硬件體系結構知識解決單片機IO引腳應用，通過對學生前期單片機硬件體系結構知識測試獲取學生本節(jié)課基礎知識掌握情況。基于單片機MOOC平臺獲取學生學習數(shù)據(jù)，對前測知識點測試結果分析：電子1901班94.29%學生完成測試提交，93.8%學生測試良好以上；電子1902班92.11%學生完成測試提交，97.1%學生測試良好以上。測試結果分析表明，學生已掌握單片機硬件體系結構中I/O接口，有利于本節(jié)內容學習，根據(jù)學生前測綜合評定學生學習效果，依據(jù)評測結果區(qū)間預判機制動態(tài)選擇課堂翻轉方式，本節(jié)選擇對分課堂教學［11］。

4. 參與式學習：教師講解單片機實現(xiàn)花樣流水LED燈硬件電路設計時，以項目制形式參與，通過課堂案例引導切入銜接思政教育。花樣流水燈閃爍硬件電路設計時需要具備“工匠精神”，結合具體單片機控制LED燈技術案例深入剖析。課上課下將學生分組以團隊形式參與項目開發(fā)，檢驗學生對知識的掌握程度。通過案例驅動，激發(fā)學生花樣流水燈控制系統(tǒng)硬件電路設計能力，通過團隊合作解決復雜問題的綜合能力和高階思維，在合作學習中提升自己?；恿魉疅粲布娐吩O計完成后，進行項目軟件程序設計以及系統(tǒng)調試工作，組內成員之間通過“經(jīng)驗分享”“組內討論”等團隊協(xié)作方式，按照自主、尊重、合作的態(tài)度投入項目設計與制作中，讓學生在項目分析中主動思考、積極探索。

5. 后測：課上高階拓展訓練，教師發(fā)布訓練要求：利用提供的愛心LED擴展電路，以小組為團隊，每組隊伍人員自由組合，并設計自己喜愛的愛心LED閃爍流水形態(tài)。該部分注重學生知識學習的高階性，培養(yǎng)學生通過團隊合作解決復雜問題的綜合能力和高階思維。

6. 總結：教師對本節(jié)教學內容回顧并總結，結束時通過播放杭州錢江新城城市燈光秀視頻與課堂開始燈光秀思政案例導入前后呼應，對學生寄予希望，進一步激勵學生對課程認同感、專業(yè)認同感、中國科技發(fā)展認同感，進一步增強學生的家國情懷。

課后：教師利用課程學習平臺發(fā)布本節(jié)知識點作業(yè)、拓展話題和課程預習任務，學生獨立完成并在線提交，同時及時檢查自己的學習效果。教師通過多種技術學習平臺為學生在線答疑解惑，促進學生對本節(jié)知識點的吸收。

四、教學成效分析

目前課程已在浙江省開放課共享平臺MOOC端（www.zjooc.cn）運行五輪，對電子信息專業(yè)19級、18級、17級三輪課程實施由平臺導出學生學習數(shù)據(jù)（如圖2），數(shù)據(jù)分析結果顯示：隨著“多平臺、多終端”互補型學習平臺的推廣，學生積極參與線上學習，線上學習多樣性和教學策略不斷優(yōu)化，尤其在電子19級教學改革過程中學生能夠掌握90%以上的課堂教學知識，實現(xiàn)課堂教學的有效性，通過混合教學，兼容差異化學習，動態(tài)調整教法，學生單片機技術開發(fā)能力逐年提高。

通過對單片機課程改革創(chuàng)新，提升課程高階性，指導學生積極參加學科競賽、學生科研、申請專利等，近年來共獲得國家級學術競賽獎項5項，省部級學術競賽獎項15項，學生科研項目立項20項，學生參與發(fā)表高質量科研論文8篇。通過競賽和科研過程中的交流，促進師生雙方合作精神發(fā)展，教師走進學生內心深處，在比賽和科研過程中鍛煉學生保持平和的心態(tài)，學生通過競賽和科研過程的經(jīng)驗，極大提升學生工作責任感、團隊合作能力與實踐創(chuàng)新能力。

五、結語

對“單片機技術”課程進行一流課程建設，使得課程在“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下的思政價值意蘊更加豐富，通過工程案例牽引，設計動態(tài)翻轉課堂，將建構主義學習理論應用于課程教學實踐，基于“多平臺、多終端”互補型學習環(huán)境精準指導學生線上線下的混合式學習。通過“學生中心、產出導向、持續(xù)改進”教學理念，學生知識、能力與素質得到全面發(fā)展，有效激發(fā)學生學習興趣，培養(yǎng)學生自主學習能力，促進學生全面健康發(fā)展。

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［11］ 楊淑萍，王德偉，張麗杰. 對分課堂教學模式及其師生角色分析［J］. 遼寧師范大學學報（社會科學版），2015（09）：653-658.

（責任編輯：鄭暢）

作者簡介：安康（1981—），男，碩士，杭州師范大學錢江學院副教授，研究方向為移動物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)、教育信息技術；王玉槐（1981—），男，博士，杭州師范大學錢江學院副教授，研究方向為機電控制、新型材料加工；王李冬（1982—），女，博士，杭州師范大學錢江學院副教授，研究方向為語義挖掘、教育信息技術研究。