融入课程思政的单片机课程教学改革实践探究

鄢艳红

摘要：以培养综合能力为核心，融入课程思政元素，对单片机课程的教学内容、教学方法、教学手段和考核评价四个方面进行教学改革探索。教学改革实践表明，能够激发学生学习热情，提升学生学习效果和实践能力，培养了学生科学思维和综合能力。

关键词：单片机教学改革；课程思政；综合能力；教学方法；考核评价

中图分类号：G642；TP368      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2022）29-0153-03

课程思政理念源于习近平总书记2014年关于“坚持立德树人思想引领，加强改进高校党建工作”的讲话。2016年12月，习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上进一步强调，要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程。2020年5月，教育部印发《高等学校课程思政建设指导纲要》，使各类课程与思政课程同向同行，将显性教育和隐性教育相统一，形成协同效应，构建全员全程全方位育人大格局。如何将课程思政元素润物无声地融合到课程教学过程之中，达到育人育才的目的，是一线教学工作者面对的一项重要课题。

单片机课程是医学院校生物医学工程专业一门重要的专业基础必修课程，前导课程为C语言程序设计、微机原理等，课程融合了电路分析、模拟电子技术、数字电路等基础知识，属于多学科交叉课程，知识点多，应用领域广，该课程不仅要求学生掌握必要的专业知识和基本技能，也需要培养学生的创新意识、锻炼学生独立思考、分析解决问题以及实践能力[1]。为提高单片机的教学效果和实践能力，塑造品格，培养学生综合能力，对单片机课程进行了教学改革探索。

1 教学内容改革

1.1 挖掘课程思政元素，优化整合教学内容

单片机课程内容既涉及硬件电路设计，又涉及软件编程，教材对应的知识点零散且理论性强[2]。根据教学大纲和教学培养目标，优化整合教学内容，挖掘并融合课程思政元素，将知识点有的放矢，融入教学案例之中，学有所用，提高学生学习知识的感受度。

1.2 增加和更新教学内容

增加串行扩展技术，引入I2C、SPI等串行总线知识，并通过实例讲解串行接口器件和串行扩展中常用的编程方法[3]。紧跟时代步伐，将最新的技术、方法、新设计的教学案例、新的实验项目补充到教学之中，更新理论和实验教学内容。

2 教学方法改革

以“学生为中心”，摆脱学生被动接受知识的现象，采用兴趣驱动法、案例教学法、问题驱动法和精讲多练等多元化教学方法，激发学生学习兴趣，提升学习主动性，提高学生学习效果。教学方法的运用原则和实例见表1。

2.1 兴趣驱动法

通过引入现实生活中实例讲解课程内容、现场演示教学案例运行效果和实物展示历届学生作品等教学环节，激发学生的学习兴趣和好奇心，把学生注意力吸引到课程知识内容的求知上来。

通过融入课程思政元素，如介绍单片机芯片结构知识内容时，引入当今国家在单片机、高端芯片等方面取得的成就、技术面临的瓶颈和发达国家对中国的技术封锁问题和全部使用中国自主知识产权研发的神威·太湖之光超级计算机等事例，增强学生的自信心、爱国热情、责任感和使命感，使枯燥的理论学习焕发活力，激发学生学习热情。

2.2 案例教学法

案例教学法生动具体，能够调动学习主动性，有利于学生对知识的理解和消化。对课程章节内容经过浓缩提炼，设计教学案例进行讲授，如在开关按键和发光二极管的学习过程中，设计模拟汽车转向灯的教学案例；在讲授单片机扩展并行口时，设计交通灯控制教学案例；在讲授定时器计数器的定时功能时，设计音乐盒案例等。案例以趣味性、知识性、实用性为设计原则，与医学领域相关，贴合现实生活案例，更加容易激发学生学习求知欲，提高学习效果。

2.3 问题驱动法

授课过程中，通过提出问题引导学生思考，启发思维，激发求知欲望，避免填鸭式教学，使学生变被动为主动学习。如讲授数码管的动态显示知识内容时，动态显示是利用人眼的视觉暂留现象实现的。首先通过实物或视频形式演示其效果，接着使学生思考：数码管的动态显示究竟是如何实现？现实生活中还有哪些应用也利用了视觉暂留现象？抛出问题，留出时间给学生思考和讨论，激励學生探索知识，有目的地培养学生独立思考和思维创新能力。再如提出计算机为什么又称为补码机？计算机为什么要以补码形式存储数据？追本溯源，讲授补码的由来，使学生真正明白知识的来龙去脉，使学生体会科学研究人员如何思考解决问题的探求过程和思路方法，吸引学生的学习兴趣，培养学生的探索精神。

2.4 精讲多练

由于课程总体学时数少，采用的第一个办法是授课侧重共性技术，理论以够用为度。如定时器计数器内容中的工作方式0和工作方式3使用很少，主要讲授工作方式1和工作方式2的定时、计数功能。采取的第二个办法是调整理论课授课地点，移至机房上课。一方面解决普通教室投影仪解析力不够，学生看不清连线的难题。教师端显示器的图像通过控屏软件实时广播到学生端的显示器上，端口引线及导线连接更加清晰，视觉效果更加有感染力，另一方面学完理论后，学生可以立即将学到的理论知识，通过借助PROTEUS和Keil软件仿真验证，及时理解和消化知识。边学边练，学习环境情景化，感受更加直观和真切，教学节奏紧凑，提高学习效率[3-5]。

3 教学手段改革

运用多种教学手段，培养学生综合能力，提升学生品格，促进终身成长，全面发展。

3.1 构建课程学习平台

围绕以学生为中心，突出学生为主体的地位，在超星上构建的课程学习平台，打破时空限制，方便学生学习和交流。整合教学资源，将教学资料、学习要求、实验视频、拓展资料等相关教学资源放在课程平台，辅助教学。学生可以根据个人情况对学习进行合理安排和规划，提高学生自主学习能力和学习主动性。

3.2 强化实践教学

单片机课程是一门理论与实践密切结合的课程，理论学习是实践的基础，实践是理论学习的最终目标，培养学生的实践能力是本门课程的重点[6-7]。课程加强实践教学，调整理论和实验学时的比例，增加实验学时，提升实验难度，提高实验设计项目的比例，实现实验现场辅导互动，保证师生比大于1：20，充分发挥学生的主观能动性，培养学生创新和动手实践能力。

3.3 产教融合

近年积极参与企业主办的交流活动，并与广州市风标电子技术有限公司合作，产教融合、协同育人。将该公司提供的案例用于理论和实验教学，激发学生学习斗志，拓宽学生视野、学习思路，为师生成长之路搭上一座通往更高层次的桥梁。

3.4 课程汇报

鼓励学生利用思维导图总结学习的知识，并通过视频、图片、PPT方式以小组形式向老师和同学汇报课程学习情况和心得体会，展示学习的成果和成效，锻炼和培养学生归纳总结能力、语言组织表达能力和沟通能力。因材施教，取长补短，通过此项教学环节，重在培養学生综合能力，提升团队意识和社会适应能力。

4 考核评价改革

课程评价贯穿整个教学周期，不但注重学习效果，同时也注重学生平时的学习状态；不仅注重理论知识的考核，同时也注重实践能力的评价。培养学生诚信品格，公平、合理的评价机制能够客观公正地检验学生的学习效果，有利于调动学生学习积极性和主动性，提升学生的综合素质，提高课程的教学质量。

4.1 多元化评价方式

重视过程性评价，增加实验能力的考核，由指导老师对学生自行设计完成的实验进行现场演示并随机提问，根据实验实现的难易程度、操作能力、故障排查和回答情况评分，培养实验分析能力、解决问题能力、实践能力和应用能力。课程汇报评分由学生和教师分别评分，按比例记录最终汇报成绩。课程总体评价为平时成绩占30%，实验考核占20%，期末考试占50%。见表2。

4.2 笔试试卷改革

笔试试卷慎重选择各题型考题，对备选样题仔细甄别，充分考查各章节重要知识内容，在有限的题目中整合考查尽可能多的细碎知识点，试卷增加多项选择题型。试题出卷意图不仅考核学生对理论基础知识的掌握，而且更加侧重考核学生对知识的理解程度、思维方法和知识的灵活运用能力。学生考试的过程是一次再学习的过程，即通过笔试考试可以总结归纳自身学习上的不足之处，又是一次对本课程知识的深入理解。

5 融入课程思政的教学改革实施效果分析

课程在教学内容、教学方法、教学手段以及评价机制上进行了改革探索。教学内容上打破知识体系的束缚，改变以往按教材组织编排顺序讲授知识的方法，把知识点融入教学案例，合理、科学组织教学内容。教学方法上针对不同知识内容采用合适的教学方法进行授课，激发学生求知欲和学习热情，提高学生学习主动性，培养善于思考、独立思考的能力和创新意识。教学手段上注重学生自主学习能力、实践能力、分析解决问题能力、归纳总结能力、语言表达能力等综合能力的培养。评价机制上促进学生注重学习过程，提高学生课程教学的参与度，学生通过知识的不断积累，达到知识和能力的提升，能够较真实地反映学生学习效果。

近三年来，学生对单片机课程的学习效果不断提升，2019级班级学生优秀率比例较2018级学生提升14%、平均分提升7分，效果明显。通过教务系统学生对课程的教学评价均为优秀等级，课程满意度高。学生学习态度端正，激发了学习热情和学习动力，表现在课堂上学生抬头率提高，坐在前排的学生增多，学生课堂学习专注度提升，课堂气氛较为活跃；课程结束后，多位学生主动向教师咨询，要求承担项目研究任务。学生对常用的开发软件PROTEUS和 KEIL等能够熟练掌握，动手实践能力、综合能力均有所提高，一部分学生可以将数字电路、模拟电路、微机原理、单片机的知识做到融会贯通，举一反三，对在全国大学生电子竞赛、全国大学生生物医学工程创新设计大赛、“挑战杯”以及专利等各类奖项的取得都起到了积极的作用。

整个教学周期中开展的教学活动包括教师的言行举止时刻都在影响着学生，是塑造学生品格的隐性教育。融入课程思政的教学工作是一个润物无声、潜移默化的过程，期望撒进学生心里的那颗种子，慢慢地会生根、发芽，逐渐成长为一棵参天大树。

参考文献：

[1] 曹建树，代峰燕，俞建荣，等.应用型工科院校单片机课程教学改革与实践[J].实验室研究与探索，2012，31（3）：129-132.

[2] 董燕丽，赵晓艳，刘攀，等.“新工科”背景下《单片机原理与应用》的教学改革探索[J].中国设备工程，2020（22）：233-234.

[3] 王红军.“新工科”背景下《单片机原理与应用》课程教学改革与探索[J].农业工程与装备，2020，47（1）：65-68.

[4] 闫龙，张鑫，张顺堂，等.教学-实验-实训三位一体的单片机教学改革探讨[J].实验室研究与探索，2019，38（8）：220-223.

[5] 宋跃，余炽业，胡胜.省级精品单片机课程教学改革探索[J].实验室研究与探索，2012，31（4）：124-126.

[6] 王春荣，夏尔冬，熊昌炯，等.应用型本科办学的单片机原理课程改革探索[J].实验室研究与探索，2017，36（12）：237-240.

[7] 钟国辉.以设计性实验为牵引的微机原理课程教学[J].高等工程教育研究，2013（3）：154-158.

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