單片機原理及應用課程思政建設探索與實踐*

趙方 鄭小梅

鄭州職業技術學院 鄭州 450121

0 引言

自黨的十八大把立德樹人作為刻不容緩的教育使命以來，黨的二十大再次強調全面貫徹黨的教育方針，落實立德樹人[1]根本任務，培養德智體美勞全面發展的社會主義建設者和接班人，辦人民滿意的教育。由此可見，課程思政源起立德樹人的教育使命，因此，如何充分發揮每一門專業課程的育人功能是專業課教師義不容辭的責任和義務。單片機原理及應用是電類專業一門重要的專業核心課程，當前，單片機原理及應用課程思政建設還沒有形成可以借鑒的范式，因此，對單片機原理及應用課程思政建設進行深入的探索和實踐是當前的重要任務。

1 單片機原理及應用課程思政建設的意義

單片機原理及應用是高職電類、智能制造類、汽車電子類、人工智能類等專業的專業核心課程，是學生畢業后直接在工作中用到的課程，是學生的“飯碗型”課程，將會伴隨學生的一生，在復合型技術技能人才培養過程中具有決定性的作用和地位。同時單片機原理及應用課程中蘊含了豐富的思政元素，既有世界觀、人生觀、價值觀的內容又有科學思維、團隊協作精神、創新意識、工匠精神、愛國主義、知識產權保護意識等方面的內容，還包含了學習方法、態度以及工程實踐精益求精的探索精神等方面的要素。因此，在教學中不但要注重課本理論和實踐知識的學習，還要充分挖掘單片機課程中蘊含的思政元素，并適時地融入理論課堂、實訓課堂、技能競賽等學習中，從而充分發揮專業課立德樹人的教育使命，探索專業課和思政課協同育人的實施路徑，全面貫徹立德樹人的教育使命和根本任務[2]，達到專業課和思政教育相輔相成、同向同行的目標。

2 單片機原理及應用課程思政建設實施路徑探究

2.1 增強任課教師對課程思政的認知

雖然課程思政寫入了黨的十八大報告，教育部又在2020 年印發了《高等學校課程思政建設指導綱要》，要求各類課程均要將育人功能融入教育教學的全過程，但是，各類專業課教學，尤其是工科類專業課教學仍沒有真正地行動起來，專業課教師往往只專注于專業技能的教授，而忽視了學生德育的教育[3]。專業課教師在內心里還認為思政教育是思政課教師的事情，還沒有真正認識到專業課教育融入課程思政的重要性，育人觀念還沒有真正轉變。

因此，各高校從管理層面應該首先提高對課程思政的認識，把其作為一項重要的、長期工作任務來抓，組織系列課程思政教學比賽、課程思政建設研究項目等活動，輔以出臺相關的支持政策，鼓勵和支持專業課任課教師深入挖掘自己課程中蘊含的思政元素，并潛移默化地融入專業課的教學中，深入開展課程思政課題研究工作、教材編制工作、課程思政教學能力比賽工作等系列活動，逐步形成系列資料，適時轉化為教學成果，從而充分提升專業課教師的認識和積極性，改變課程思政宣傳多、進門少的尷尬局面，大大提升專業課中德育教育效果。

2.2 基于黨建，不斷提升任課教師政治素質

通過對高校專業課教師政治素養情況的調查發現，高校專業課教師政治素養主要表現為兩種現象：一是大部分高校專業課教師本身是中共黨員，自身具備一定的政治素質，但是，政治和專業完全分離，自身政治素養不能與自己的專業課教學工作結合起來，無法把自身掌握的政治素養滲透專業課教學中。二是少數專業課教師不是黨員，自身也很少關注政治，這部分教師更不能在專業課中融入思政教育。政治學習是每個黨員組織生活的重要部分，也是黨建的重要內容，因此，基于黨建，搭建黨員教師政治素質提升的重要平臺，是當前加強專業課教師政治素質提升的重要渠道。構建黨建+課程思政的育人模式，推動教工支部黨建與專業課課程思政建設同向同行、協同推進、相得益彰，實現黨建、專業課、育人一體化融合發展。

2.3 建立任課教師課程思政建設成效的考核和評價機制

將專業課課程思政建設成效納入專業課教師業績考核體系中，建立健全多維度績效評價體系是促進課程思政建設成效的重要激勵機制。學校可在教材評獎、教學成果評獎、研究項目評獎中突出課程思政的評分點，政策上加大對課程思政建設的傾斜和獎勵力度，從而激發專業教師積極投身到專業課課程思政研究中。

3 單片機原理及應用課程思政建設實踐

3.1 基于黨建，學院建立了課程思政建設領導組織機構

為促進課程思政的建設，形成課程思政建設的大格局，學院成立了以黨總支部書記為第一責任人，以教工支部書記為主要負責人的課程思政建設領導小組。切實發揮教工黨支部在“課程思政”建設中的核心作用。構建以“黨總支+黨支部+教研室+教師”的四級聯動逐層推進的監督和督促機制，形成教工支部和教研室落實推進的格局。結合專業特色，把單片機原理及應用課程思政建設作為試點建設項目開展研究工作。

3.2 基于黨建，加強政治學習，提升團隊成員課程思政能力

教工黨支部創新和完善了教工支部成員講黨課、教職工政治理論學習制度，充分利用周二下午和假期研修時間，嚴格落實三會一課制度，以黨史學習為契機，以政治學習為抓手，實施骨干教師紅色教育輪訓計劃，組織黨員教師到紅色教育基地接受革命教育。嚴格落實黨員干部講黨課的制度，把講黨課的范圍擴展至所有黨員，每學期每個黨員必須講一次黨課，通過講黨課保證專業課教師政治學習的時間和學習質量。單片機原理及應用課程思政課程組成員要求每學期至少講兩次黨課，定期進行集體備課、集中研討、教學觀摩等形式的教研活動，從而不斷提升課題組成員的思政底蘊和政治素質，提升任課教師的思政育人能力。并積極申報課程思政示范課、教改項目等研究項目，不斷推進課程思政改革的研究和發展。

3.3 夯實課堂基礎，重構課程內容，充分挖掘課程中的思政成分

結合單片機原理及應用課程的特點、課程特色，抓住課堂教學“主渠道”，緊扣“講好中國故事”，重構課程內容、改革教學方法，將工匠精神、勞模精神、勞動精神、創新精神、團隊協作精神、科技報國精神、民族自豪感、自信心、知識產權保護意識等思政元素融入理論課堂、案例分析、工程實踐操作等教學全過程。單片機原理及應用課程團隊將課程內容進行重構，共分為五大模塊，如圖1 所示。

圖1 重構后的課程體系結構

筆者所在課程團隊對課程內容進行重構，形成了如圖1 所示的課程整體框架結構。課程團隊對課程整體結構進行規劃，基于本課程實踐性、應用性強的特點，基于產品開發來設計課程結構，產品的開發側重科技元素、創新元素，設計智能密碼鎖的設計與制作、智慧蔬菜大棚控制系統設計與制作兩個模塊，通過高科技產品的開發激發學生愛國主義精神和民族自豪感，增強學生的使命感、責任感、科技報國、科技強國、創新意識、工匠精神等。結合偉大精神宣傳媒介的開發，設計了紅軍長征路線圖電子展板的設計與制作、紅色歌曲音樂播放器設計與制作和抗疫信息電子廣告屏設計與制作三個模塊，通過任務的完成自然地將思政教育融入專業課的學習中，自然地將愛國主義精神、堅韌不拔的毅力、恒心、民族自豪感、自信心以及舉國同心、團結一致的抗疫精神融入專業課的教學中。

3.4 實踐案例：項目一 紅軍長征路線圖電子展板設計與制作教學設計

本課程采用了線上線下相結合的教學方式，課堂實施過程中分課前導學、課中探知和課后拓展三個階段，在課中階段的實施過程中，分為課堂導入、新知講解和實踐探究三個環節組成。在新知講解環節針對教學重點實施七步法來進行突破，讓學生跟著教師做來完成調試流程；在實踐探究環節針對教學難點實施六步法來進行化解，讓學生仿著上一個任務進行知識遷移，完成紅軍長征路線電子展板的設計與制作任務，課程中將思政教學方法“4S”的探索、展示和討論與任務實施流程融合在一起，達到潤物無聲的效果。

3.4.1 課前導學（課前完成）

通過線上學習和課前資料的查閱，課前任務主要有三項：一是查閱資料、了解紅軍長征的路線以及在每個地點、時間節點都干了什么重要事情，能手繪出紅軍長征的路線圖。二是在通過查閱資料了解單片機芯片的發展史。三是了解學習單片機引腳的內部結構及工作原理，完成課前任務單。通過課前任務的完成，主要培養的素養目標為：學生通過提前查閱相關資料，觀看教學視頻，啟發思考，了解LED 點陣的顯示原理、市場需求和前沿技術，培養學生自主學習能力，只有不斷學習吸收新的知識，才能跟上科技發展的步伐。另外，為完成紅軍長征路線圖的繪制，學生需要查閱紅軍長征的相關資料，在這一過程中，長征精神自然地進入了學生的知識體系中。

3.4.2 課程實施

課堂教學實施環節由課堂導入、新知講解和實踐探究三個環節組成，利用討論、探究和展示三個環節將思政內容和技能目標融合。

1）課堂導入。智慧簽到和小組匯報。各小組匯報課前任務單完成情況及內容。分發課中任務工單。

播放紅軍長征路線電子展板案例視頻，引出本節課的任務——紅軍長征路線電子展板的設計與制作。

素質目標：要求學生提前十分鐘簽到，通過講解因小時間誤大事的小故事，給學生灌輸“凡事預則立，不預則廢”的積極向上的人生態度。

復習舊課：51 單片機的引腳及功能；P0、P1、P2、P3 的功能。

引出新知：51 單片機I/O 口（引腳）P0、P1、P2、P3 的內部結構，如何使用這些引腳實現單片機和外圍電路的信息交換？各個I/O 口在使用時應注意什么問題？

介紹國內外芯片產業的發展現狀。

1999 年10 月，鄧中翰帶領美國硅谷的團隊，希望把我國的芯片產業推動起來，芯片研究專家張輝博士、斯坦福博士楊曉東和金兆瑋和具有豐富超大規模集成電路設計研究的鄧中翰在工信部的領導下，承擔了“星光中國芯”的歷史使命。2001 年3月他們委托加工的第一款芯片被接回國，從此，我國芯片制造獲得了成功，打破了國外芯片壟斷的格局，結束了中國無“芯”的歷史，開創了中國百萬門級超大規模芯片的先河[4]。通過我國芯片產業的發展現狀介紹，鼓勵學生立志報國，為中華民族偉大復興的中國夢的實現貢獻力量，從而達到激勵學生學習熱情的育人目的。

2）新知講解（突破重點）。

①課前成果檢查。教師各小組課前任務完成情況歸納點評。播放51 單片機引腳內部結構的動畫，引出本次課的新知識。播放紅軍長征小視頻，讓學生了解長征的背景及經過的地點。

②51 單片機引腳內部結構講解。詳細講解51單片機引腳的內部結構。最后得到結論，P0 口在做輸入口時，要借助于外部幫忙使得數字1能正確輸入，即在輸入數據前先向端口鎖存器寫1，寫的指令看似與程序功能無關，但起到了決定成敗的關鍵作用。也使得學生明白科學是非常嚴謹的，做事只有腳踏實地才能取得成功。

3）實踐探究（化解難點）。學著做：在完成單燈閃爍設計的基礎上，布置長征路線電子展板的設計。制定整體設計方案，小組分工合作開始實施，確定任務實施計劃。在仿真軟件上做硬件仿真和軟件程序編譯，調試沒有問題后，開始搭建硬件電路，進行程序下載，對著工作單開始軟硬聯調檢測功能。在制作過程中，要提醒學生遵循維修電工國家職業標準的應用電子線路調試維修標準來進行接線調試，如果出現故障，在排查故障過程中，對著軟件流程圖排查故障，培養學生耐心和邏輯思維，提醒學生把故障現象和解決方法記錄在智慧寶典中。各小組完成任務后，可主動聯系教師展示成果，教師在評價過程中注重學生在任務完成過程中對規則的遵循和自主能力的培養，把思政元素融入“紅軍長征路線電子展板的設計與制作”整體任務評價中。

通過“學著做、仿真做、真機做、測功能、展示成果、總結評價”六個教學步驟來鍛煉學生對單片機IO 口的應用能力，達成教學目標。

學生在此教學環節會遇到各種未知的軟硬件故障，學生要有足夠的耐心、信心，發揚不畏困難、不怕失敗、團結協作的長征精神，反復琢磨、不斷鉆研，樹立學生的責任意識、規范意識和標準意識，培養學生的工匠精神和科學探索精神。

4）創新凝練。電子展板在市場中應用廣泛，通過研究長征線路電子展板的控制原理，實現更靈活的控制方式。總結的過程培養學生的歸納能力，研究單片機花樣控制LED 燈的原理并進行改進，實現更多的工作方式，完成任意花樣的自由設計。

在這個過程中會遇到各種未知的軟硬件故障，學生要有足夠的耐心、信心，發揚不畏困難、不怕失敗、團結協作的長征精神，反復琢磨、不斷鉆研。樹立學生的責任意識、規范意識和標準意識[5]，培養學生的工匠精神[4]和科學探索精神。

5）課堂小結。在此環節總結本次課程的重點內容，再次強調科學的嚴謹性。通過紅軍長征路線圖電子展板設計任務的完成，提升了學生的綜合素養，不但用到了專業知識，還需要了解紅軍長征的路線及背景，使得長征精神自然地融入專業課的學習中。

6）課后拓展。教師和企業工程師查看各組上交的作品，根據學生過程參與度及任務完成情況進行評價，學生通過智慧課堂“人工智能教學評價系統”進行作品自評、互評。教師發布拓展任務，引導學生將所學知識進行遷移。

通過對自己、對伙伴、對其他小組的評價，使學生認知評價標準，樹立規矩規則和標準意識，同時引導學生通過對伙伴和其他小組的評價過程學會歸納總結反思自我。對于創新之處要積極申請知識產權保護，引導學生觀察市場行業需求，力爭創新創業。

7）教學反思。通過Proteus 仿真、Flash 動畫和視頻等各種多媒體手段刺激，讓學生先了解電子展板，激發了學生對紅軍長征路線電子展板設計的興趣，利用實驗儀器和開發工具自己動手用散件設計和制作調試，掌握了單片機對LED控制的編程方法，鍛煉學生的軟硬聯調、排查故障的思路和方法，完成了本次課程的教學目標。

學生通過查閱資料，了解長征路線的背后歷史，手繪長征路線圖，讓學生重溫黨史，從中吸取不畏艱難、自強不息的能量，承擔今天的歷史使命，珍惜當前幸福生活，達成了本次課程的思政目標。

3.5 開發課程思政教材

經過了近兩年的教學實踐，課程組團隊成員逐步形成了在課程中融入思政教育的路徑及措施，課程組開發了單片機創新與實踐教材作為本課程的課程思政教材，已經在校內推廣使用。

4 結束語

經過近兩年的單片機原理及應用課程思政的實踐，課程教學團隊基本形成了在專業課中實施思政教育的思路和模式，在專業課教學中發揮了立德樹人的育人功能。通過本課程所設計課程任務的學習，學生不但掌握了單片機技術的應用，還自然地受到了長征精神、抗疫精神、工匠精神的洗禮，激發了學生的愛國情懷、社會擔當以及民族自信心和自豪感。希望本課程課程思政的建設思路能為其他專業課課程思政的建設提供借鑒。