微機原理及應用線下一流課程建設探究

胡志強 郭華鋒 梁良 趙蕊 陳躍

摘? 要：針對微機原理及應用課程內容和應用型本科院校的特點，結合國家一流課程建設背景和課程教學改革目標，從課程目標、教學設計、教學組織、教學方法和教學評價五個方面對微機原理及應用線下一流課程建設進行全面探索，為建設具有高階性、創新性和挑戰度的特色鮮明的線下一流課程建設提供思路，并促進應用型本科院校檢測、控制和自動化領域的人才培養。

關鍵詞：微機原理及應用;一流課程;教學改革;課程建設;教學方法

中圖分類號：G642? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：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，教育部印發的《關于一流本科課程建設的實施意見》中明確提出，課程是人才培養的核心要素，課程質量直接決定人才培養質量[1-3]。教育部高教司前司長吳巖提出了“兩性一度”的金課標準[4]，第一提升高階性：課程目標堅持知識、能力、價值有機融合，課程內容強調廣度和深度，加強課程體系整體設計;第二突出創新性：教學內容體現前沿性和時代性，教學方法體現先進性和互動性，知識結構體現學科交叉融合;第三增加挑戰度：加大研究性、創新性、綜合性內容所占比重，建立完善過程考核與結果性考核有機結合的考評制度。因此要以一流課程建設為抓手，引領帶動高校課程體系、課程內容和教學模式改革，持續推進現代信息技術與教育教學深度融合，引導高校打造線上線下相融合的課程質量新標桿。大力推進高校建立和完善適應在線教學、混合式教學考核評價制度，有效支撐高校課程建設。

基于徐州工程學院應用型本科院校[5]的辦學理念和定位，培養具有獨立思考能力，能夠解決工程機械領域實際檢測控制與自動化問題的應用型、高水平專業技術人才。微機原理及應用作為機械電子工程專業的專業核心課程，切實遵循“兩性一度”金課標準，以學生為中心，從課程目標、教學設計、教學組織、教學過程、教學方法和教學評價六個方面建立微機原理及應用課程的整體體系。

一? 課程目標

微機原理及應用是機械電子工程專業的一門專業必修課，同時它也是五門專業核心課程之一，共2.5學分，48學時，面向大三學生開設。課程的知識目標是通過理論學習和實踐環節鍛煉，使學生掌握計算機的工作原理、單片機的硬件結構、軟件編程方法等基本知識;能力目標是具備分析和解決檢測、控制和自動化一般技術問題的基本能力。對標表1中的培養標準及知識能力實現矩陣制定課程的大綱。

課程內容見表2，共分為8個知識模塊，其中理論學時32學時，實驗學時16學時，共計48學時。

微機原理及應用這門課程的特點如圖1所示，綜合性強、實踐性強，它是以計算機工作原理和硬件架構為主線，通過匯編語言和C51程序設計開發，將單片機硬件資源、程序設計、軟件仿真、擴展技術以及應用案例開發等內容融為一體。其前導課程包括電工技術、電子技術、電子線路設計和電工與電子技術實驗;后續課程有控制工程、機械制造自動化技術、傳感器與檢測技術和畢業設計等。本門課程也是一門職業能力核心課程，與企業崗位高度匹配，例如：硬件工程師崗位、嵌入式工程師崗位和測試工程師崗位等。

二? 教學設計

課程遵循如圖2所示的教學設計，首先確定教學目標，包括知識目標和能力目標;然后確定課程重點和難點;再次采用合適的教學手段和教學方法，詳解教學過程;最后進行教學總結并持續改進。

三? 教學組織

（一）? 教學過程

教學過程的組織與實施如圖3所示，包括理論教學和實踐教學。其中理論教學首先利用自制的短視頻進行碎片化移動學習，然后針對學生學習過程中的共性問題進行課堂重難點講解;實踐教學包括虛擬實訓、實驗室實訓和項目實訓，虛擬實訓利用基于Protus+Keil[6-7]搭建的虛擬仿真系統實現線上實踐，實驗室實訓通過學校實驗室平臺實現線下實踐，項目實訓主要是通過制作口袋機來完成線下實踐。從而真正實現“線上+線下”協同創新、理實一體化、虛實結合、軟硬兼施和以賽促學的教學模式。

（二）? 教學方法

教學方法主要采用項目教學法、案例教學法和現場教學法（圖4），同時還設有一定比例的翻轉課堂，實現以教師為中心到以學生為中心的轉變，從而提升課程的內涵。

（三）? 教學評價

課程采用如圖5所示的全過程多維度的綜合評價方式，包括課堂評價體系、期末評價體系和項目評價體系。其中課堂評價體系又分為課前學習評價體系、課中學習評價體系和課后學習評價體系，課前評價體系通過學校學習通上的超星短視頻的執行時間、執行數量和完成質量進行量化評價;課中評價體系通過課堂表現進行評價，包括理論課堂和實驗課堂，理論課堂通過出勤率、隨堂測試和翻轉課堂進行量化評價，實驗課堂通過實驗過程表現、答辯表現和實驗結果進行量化評價;課后學習評價體系主要是通過虛擬仿真系統執行時間、執行數量和完成質量進行量化評價。期末評價體系主要是通過作業、實驗報告和期末試卷進行量化評價。項目評價體系通過兩周的課程實訓中完成的硬件電路、軟件程序、報告和答辯進行量化評價。

（四）? 特色創新

本課程的特色創新主要包括：教材建設、立體化教學資源建設、虛擬仿真平臺建設和第二課堂建設四個方面。

1? 教材建設

經過多年的課程建設，本課程的教材實現了從他編教材到自編教材的轉變，更能適合徐州工程學院應用型本科院校學生的特點，大大提高了教學質量。

2? 立體化教學資源建設

課程建有立體化教學資源，精美的PPT，試題庫、口袋機和超星線上課程，極大滿足不同類型學生學習的需求。

3? 虛擬仿真實驗平臺建設

經過課程團隊老師不懈的努力，自助開發了基于Protus和Keil平臺的虛擬仿真系統（圖6）[8-9]，可以滿足學生線上實訓的目的，特別是在新冠感染疫情期間，發揮了極大的實踐作用和價值，很好地鍛煉了學生的實踐能力。

4? 第二課堂建設

重塑實踐教學模式，大力開辟第二課堂（圖7），以學科知識為基、生產案例為階、實際項目驅動、理論與實踐相通、教學與生產相融。積極鼓勵、組織學生參加以“大學生機械創新設計大賽”“全國軟件和信息技術人才大賽”“互聯網+”和“挑戰杯”為代表的各類學科競賽和各類各級實踐創新項目，大大提高了學生的理論和實踐動手能力，增強了企業對學生能力的認可度，增加了就業崗位與專業的匹配度。

四? 結束語

經課程團隊長期探索、積累、沉淀和實踐，微機原理及應用線下一流課程特色逐步鮮明：教學與生產相融（案例為主），以工程應用為主線，從單片機芯片、硬件電路、程序設計、系統仿真到產品調試應用，符合IT硬件開發實際流程，知識融會貫通，突出實用;理論與實踐相通（項目為主），凝練課程知識點，申報大創、實驗室開放、教師科研等項目，大力開辟第二課堂。學生“學中做”“做中學”，實踐創新能力明顯提升;教學資源多元立體化，開放課程網站，“互聯網+”教材，實驗指導書，試題庫，微移動學習平臺;采用OBE教學模式并持續改進。

參考文獻：

[1] 中華人民共和國教育部.關于一流本科課程建設的實施意見（教高〔2019〕8號）[EB/OL].https：//www.gov.cn/gongbao/content/2020/content_5480494.htm.

[2] 王芬，周綠山，張巧玲，等.“一流課程”背景下化工原理課程建設探索[J].化工管理，2022（31）：28-31.

[3] 李娟，馬軼.基于一流課程建設的水力學全時程教學探索[J].教育教學論壇，2022（47）：157-160.

[4] 劉瑞平，許晨陽，黃嘯.材料科學基礎一流課程建設[J].中國冶金教育，2022（5）：56-58.

[5] 伍瓊仙，王飛，黃曉燕，等.應用型本科院校產教融合效能評價體系構建研究[J].成都工業學院學報，2022，25（4）：93-97.

[6] 劉晨，陳小亮.基于protues軟件和KEIL軟件的虛擬實驗平臺教學做一體化的教學改革[J].時代農機，2019，46（2）：73-75.

[7] 梁麗麗.基于protues提高單片機學習效果的實踐研究[J].現代職業教育，2018（3）：77.

[8] 邱剛.Protues仿真軟件在單片機教學中的應用[J].電子元器件與信息技術，2021，5（4）：165-167.

[9] 李媛.基于Proteus和Keil的項目式單片機教學改革[J].商丘師范學院學報，2022，38（9）：88-91.

基金項目：江蘇省現代教育技術研究課題“‘線上+線下協同創新《微機原理及應用》一流課程實踐探索”（2022-R-106508）;徐州工程學院高等教育科學研究課題“‘線上+線下協同創新微機原理及應用教學模式探索研究”（YGJ2119）;徐州工程學院一流本科課程建設項目“《微機原理及應用》”（無編號）;教育部高等教育司產學合作協同育人項目“新工科背景下《微機原理及應用》一流課程建設”（202102053006）;教育部高校學生司供需對接就業育人項目"校企協同打造就業育人有機聯動人才培養新模式"（20220101088）

第一作者簡介：胡志強（1979-），男，漢族，山東壽光人，工學博士，副教授。研究方向為檢測技術與自動化裝置，高等教育。