“雙1234”教學設計在應用型本科中的教學改革實踐

［摘 要］應用型本科以培養具有實踐能力和職業素養的應用型人才為目標，著重培養學生解決實際問題的能力。文章根據應用型本科人才培養目標及學情，以電類工科專業的核心課程——單片機原理及應用課程為例，提出基于“一中心、一導向，二結合、二重構，三牽引、三優化，四融合、四轉變”的“雙1234”教學設計的改革實踐思路，組建優質教學團隊，構建線上教學資源，并分別從教學理念、教學內容、教學模式、教學方法及考核評價等方面入手，闡述教學改革舉措的具體落實。實踐結果表明，無論是從學生層面還是從教師層面來看，教學改革成效都較顯著，教學改革的開展有助于更好地培養具有實踐能力和職業素養的應用型人才。

［關鍵詞］“雙1234”教學設計；單片機原理及應用；應用型本科； 教學改革

［中圖分類號］G642.0 ［文獻標識碼］A ［文章編號］2095-3437（2024）16-0047-05

應用型本科教育是針對職業教育和實踐能力培養的本科教育模式，以培養具備實踐能力、職業素養和創新能力的專門人才為目標[1]。與傳統學術型本科不同，應用型本科注重將理論知識與實際工作相結合，強調讓學生在實踐中獲取技術和職業經驗，更加注重培養學生的實踐能力和解決實際問題的能力[2]。

單片機原理及應用課程通常是高校中應用電子技術專業、電子信息工程專業、電氣自動化技術專業以及其他電類相關專業的核心課程。東莞城市學院（以下簡稱我校）開設該課程的專業有：電子信息工程專業、物聯網工程專業、建筑電氣智能化專業、機械電子工程專業、機械設計制造及其自動化專業以及機器人工程專業[3]。以其中的省級應用型人才培養示范專業——電子信息工程專業為例，該課程是一門重要的專業核心課程，開設在大二下學期。學生在學習了該課程后，可以進行后續的單片機系統設計與制作、嵌入式系統設計與應用、電子綜合設計與制作、畢業設計等。同時，該課程也為學生參加電子設計大賽、“挑戰杯”等學科競賽和創新創業項目提供了重要的理論和實踐支持[4]。

然而，由于該課程的專業性和實踐性較強、內容抽象，教師在教學中既要講解硬件結構，又要介紹程序設計，更要全面考慮軟、硬件的協調與分工，學生普遍反映該課程中的硬件結構不好理解、軟件程序編寫不易掌握，因此該課程是難教、難學的課程之一[5]。

為此，本文根據應用型本科人才培養目標及學情，以單片機原理及應用課程為例，提出基于“一中心、一導向，二結合、二重構，三牽引、三優化，四融合、四轉變”的“雙1234”教學設計的思路及教學改革舉措。

一、教學改革實踐思路及舉措

（一）教學改革實踐思路

基于上述課程分析，依據我校應用型本科人才培養需求，單片機原理及應用課程的教學改革總體思路確定為：一中心、一導向，二結合、二重構，三牽引、三優化，四融合、四轉變。即在整個教學過程中，始終以學生為中心、以產出為導向；理論與實踐、線上與線下雙結合，教學內容和教學流程雙重構；以知識、能力、素質三維目標為牽引，持續優化課前、課中、課后三階段；教學理念、教學模式、教學方法、考核評價四融合，促進學生“無所謂型—激情型—吸引型—真愛型”四狀態的轉變，進而助力課程教學改革目標的實現。

（二）教學改革實踐舉措

1.組建優質的教學團隊，為教學改革助力護航

精挑省、市、校多級優秀教師組成課程核心教學團隊，負責課程理論教學的開展與實施。邀請有豐富實踐經驗的工程師和實驗員，參與課程實操環節的教學設計。特聘兄弟院校相關課程專家教授開展協同教學，指導完善課程教學設計，為課程教學改革的有效推進助力護航。同時，組織教師參加各類進修培訓，不斷學習新的教學理念、教學模式、教學方法和手段，在提高自身教學水平的同時，積極開展課程相關的教學改革交流與研究，主動申報教學科研項目、參加教學相關比賽，促進教師將教學改革研究成果與課程教學有機融合，打造“深刻理解課程內容，了解單片機在各專業領域中的實際應用，能夠為學生提供理論與實踐指導”的“身正學高、德業雙馨”的“四有”師資，促進教學改革的持續推進[6]。

2.構建線上教學資源，支撐課程教學活動開展

為了更好地服務課程“雙1234”教學設計的有效開展，建設一門符合應用型本科學校學情的在線開放課程，無論是用于輔助傳統教學、幫助有需要的學生進行課前預習或課后復習，還是用于改革教學模式、開展線上線下相結合的混合式教學、進行混合式一流課程建設等，都具有一定的現實意義[7]。課程在線教學資源可以對傳統的線下課堂教學進行補充，使學生可以隨時隨地進行課程的學習，提升學生的課程學習效果，實現學生自主學習能力的培養，為學習后續課程或參加學科競賽打下良好基礎[8]。

目前，我校單片機原理及應用課程已完成了省級在線開放課程的建設，分別在“國家高等教育智慧教育平臺”和“學銀在線”兩個平臺上線。線上學習的用戶除了本校學生，還有外校學生及社會人士。

3.落實課程教學改革實踐，開展“雙1234”教學設計

如圖1所示，在“授人以魚，不如授人以漁”的指導思想下，堅持以學生為中心，依托自建的省級單片機原理及應用在線開放課程，借助超星學習通App和企業微信等軟件輔助教學，實施“理虛實”一體化線上線下混合式教學，并將BOPPPS教學模式落實到課前引育、課中解析、課后督導三階段，全面開展基于慕課的單片機原理及應用課程教學改革實踐，助力課程三維目標的實現，為混合式一流課程建設提供參考。

（1）“一中心一導向”的教學理念

基于我校電類工科專業學生大多基礎薄弱、愛玩好動、學習專注力不夠、學習主動性不強等學情，堅持以學生為中心，將傳統“以教師為中心的教與學”轉換為“以學生為中心的學與教”，激發學生的學習興趣，引導學生自主學習，切實提高學生的學習效果。引入以學生為中心的CDIO（構思、設計、實現和運行）教學理念，基于“授人以魚，不如授人以漁”的指導思想，以現實生活中實用的電子產品或學生的優秀作品為載體，讓學生在作品構思、作品設計、作品實現、作品運行的過程中，掌握一定的軟硬件設計與制作技能，培養主動學習的習慣，以及可持續發展所需的終身學習能力、創新能力和團隊合作能力，激發學生的創新意識，培養學生的自主創新能力[4]。

（2）“二結合二重構”的教學內容和教學模式

以單片機虛擬仿真軟件和超星學習通App作為開展教學的軟件載體，以往屆學生制作的與單片機原理及應用課程相關的優秀作品作為示范，形成以單片機IO口應用為基礎、以實際生活中常見的電子產品為引例的教學內容的案例載體。通過兩大載體托起課程教學的兩個方面——教學軟件載體托起教學情境、教學內容案例載體托起教學過程，促進課程理論和實踐、線上與線下“二結合”，實現將獲得省級優秀教學案例二等獎的“雙載雙托”教學模式運用于單片機原理及應用課程教學。

同時，在充分考慮學生的學情和應用型本科人才培養需求的大前提下，課程教學團隊成員積極開展研討，以一流課程建設為契機，整合并重構課程教學內容和教學流程，逐步提升課程教學內容的高階性、創新性和挑戰度，并深度挖掘課程思政元素，實現知識、能力、素質目標的有機融合。

（3）“三牽引三優化”的教學方法

基于“知識傳授、能力培養和價值塑造”三位一體的教學目標，以現實生活中實用的電子產品或優秀的學生作品為載體，精挑“導學”的素材，以圖片、短視頻等形式，結合“問題發現、啟發引導、小組討論、搶答互動、任務驅動、實操演示”等靈活多變的教學方法，吸引學生的注意力，激發學生的學習興趣，在學生“激活舊知、感知新知”的過程中，實現歸納總結、學以致用、深入探究、團結協作、創新思維等分析和解決問題的綜合能力培養。此外，適時融入課程思政元素，強調學習的主動性、積極性和互動性，引導學生感悟理論知識的魅力，學習理論知識的轉化，提高分析和解決問題的綜合能力，體會科學探究的喜悅，帶動學生創新能力和發散思維的培養[9]。

在整個教學過程中，依托自建的課程線上教學資源，注重現代信息化教學手段的有效融入，借助超星學習通App和企業微信等軟件輔助教學，線下靈活應用多種教學方法，開展實時導學、督學、促學、助學活動，并將BOPPPS教學模式落實到課前引育、課中解析、課后督導三階段，實現教學流程的重構與優化。

（4）“二結合三牽引”的考核評價

如圖2所示，采用線上與線下、理論與實踐的“二結合”，在“知識、能力、素質”三維目標的牽引下，加大課堂表現、實踐考核比重，突出學生綜合型、應用型能力的培養[10]，采用過程化與個性化、形成性與結果性相結合的多元化考核評價方式，將過程性考核評價和期末終結性考核評價有機融合，貫穿課前、課中、課后三階段，實現由傳統的“結果導向”向“過程與結果并重”的轉變，達到激興趣、練能力、強實踐、重過程等目的，并根據實際效果持續完善。

通過上述教學理念、教學模式、教學方法和考核評價“四融合”，逐步實現學生“四狀態”的轉變，即從“不喜歡這門課程，且上課也不努力”的“無所謂型”或“單純思想上喜歡這門課程，但上課不怎么努力”的“激情型”，向“即使不喜歡這門課程，上課還是會很努力”的“吸引型”和“既喜歡這門課程，上課又認真努力”的“真愛型”轉變。

二、教學改革實踐成效

隨著“一中心、一導向，二結合、二重構，三牽引、三優化，四融合、四轉變”的“雙1234”教學設計的有效開展，我校單片機原理及應用課程教學改革取得了較好的成效，下面從學生和教師兩個層面來概述相關成效。

（一）學生層面

1.學習狀態

通過問卷調查及統計分析發現，學生對單片機原理及應用課程的學習較為認可。從該課程第一次課和最后一次課學生“四狀態”轉變的數據來看，通過一個學期的課程學習，不怎么想學的“無所謂型”和“激情型”學生的比例下降，逐步向“吸引型”或“真愛型”狀態轉變。

2.學習成績

通過數據分析可以發現，近兩年，學生人均綜合成績優于教學改革前，優秀率穩步上升。

3.課程相關學科競賽獲獎及成果轉化

在以產出為導向、體現學生“學以致用”綜合實踐能力的課程相關學科競賽獲獎及成果轉化方面，近兩年，學生利用課程所學開展實際應用實踐，積極參加課程相關學科競賽，如全國大學生電子設計競賽、單片機及嵌入式系統設計大賽、“挑戰杯”競賽等，先后獲得國家級二等獎2項，省級一等獎5項、二等獎8項、三等獎11項，并將有現實意義的實物作品成功申請實用新型專利3項，申報大創項目3項。

（二）教師層面

1.教學評價

授課教師無論是在教務系統的學生評教中，還是在教學全職督導的隨堂聽課評價中，都取得了很高的分數。本文一作多次受邀擔任青年教師教學交流研討嘉賓，以單片機原理及應用課程為例，給青年教師開展課程教學改革和教學設計的分享交流，并獲推參評學校的第一屆教學卓越獎。

2.教學研究

隨著“雙1234”教學設計的有效推進，其中的教學理念、教學模式、教學方法和考核評價等為5項與課程相關的省、校級項目的開展提供了助力，其中3項教改項目已結題2項、1項在研，2項課程建設項目中的1項在線開放課程建設項目已完成，還有1項基于在線開放課程的線上線下混合式一流課程項目處于在研狀態。同時，課程教學團隊基于項目建設，先后發表課程相關教研論文4篇、課程相關應用論文5篇。

3.所獲榮譽

課程教學團隊結合教學改革的經驗，積極參與課程相關教學競賽，先后獲得省級高校本科青年教師教學大賽三等獎、省級高校創新教學大賽三等獎、省級本科高校在線教學優秀案例二等獎。

三、結語

本文以單片機原理及應用課程為例，結合學生基礎薄弱、愛玩好動、學習專注力不夠、學習主動性不強等學情，開展“一中心、一導向，二結合、二重構，三牽引、三優化，四融合、四轉變”的“雙1234”教學設計。在整個教學過程中，課程教學團隊教師始終堅持以學生為中心、以產出為導向，依托自建的線上資源，充分考慮課程應用實踐性強的特點，精挑課程導入素材，以現實生活中實用的電子產品或優秀的學生作品為載體，適時融入教師教學科研項目，并將各模塊知識分為“原理、應用、實操”三個層次，層層遞進，變教為誘、變學為思、以誘達思，激發學生“學有所用”的共鳴，引導學生在“學中做，做中學”的過程中，鍛煉歸納總結、學以致用、深入探究、團結協作、創新思維等分析和解決問題的綜合能力，實現“理論與實踐、線上與線下”的雙結合；同時，引入以知識、能力、素質三維目標為牽引的BOPPPS教學模式和現代信息化教學手段，開展課前引育、課中解析、課后督促，實現教學內容和教學流程的雙重構，持續優化課前、課中、課后三階段。通過CDIO教學理念、“雙載雙托”教學模式、靈活多變教學方法、過程與結果并重的考核評價的“四融合”，促進學生“無所謂型—激情型—吸引型—真愛型”四狀態的轉變。教學改革實踐結果表明，無論是在學生層面，還是在教師層面，都取得了相應的成效，形成了“以研促教、以教助研”和“以賽促學、以學助賽”的良性循環，實現了教學改革開展和師生成果產出的相互促進，更好地培養了具有實踐能力和職業素養的應用型人才。當然，教學改革永無止境，仍有很多開展進一步探索的空間，比如有效推進混合式教學的開展、提高課程線上資源對“課前”和“課后”的支撐度以及課中教學設計的持續完善等。

［ 參 考 文 獻 ］

[1］ 李園園.應用型本科高校機械類材料專業英語課程教學改革研究：評《材料專業英語》[J].材料保護，2019，52（12）：176.

[2］ 蘭瑞平，雒曉良.應用型本科院校“線性代數”教學改革探討[J].教育理論與實踐，2017，37（9）：45-46.

[3］ 曹麗娟，周楊景，連元宏，等.應用型本科單片機一流課程建設改革與實踐[J].大學教育，2022（3）：117-119.

[4] 賈電如，王苗苗，田俊芳.應用型人才培養模式下單片機課程教學改革與實踐[J].教育教學論壇，2020（10）：224-225.

[5] 宋躍，胡勝，任斌，等.基于測控技術教學團隊建設探索[J].實驗室研究與探索，2022，41（1）：218-221.

[6] 宋躍，胡必武，雷瑞庭.基于轉型升級-資源共享的單片機課程教學改革[J].實驗室研究與探索，2017， 36（12）：233-236.

[7] 宋躍，余熾業，胡勝.“單片機與接口技術”精品資源共享課設計與建設[J].實驗技術與管理，2017，34（6）：150-153.

[8] 李晶，袁云梅.任務驅動法在應用型本科院校教學改革中的應用：以單片機原理與應用課程為例[J].科教文匯，2021（29）：91-93.

[9] 任斌，宋躍.任務驅動法在微機原理與單片機技術教學中的應用探究[J].教育教學論壇，2020（32）：268-270.

[10］ 陳軍，韓清華，楊安迪，等.項目團隊教學法在嵌入式單片機課堂的探索與實踐[J].實驗室研究與探索，2022，41（4）：232-235.

［責任編輯：周侯辰］