摘要：微機原理與接口技術(shù)課程是電氣工程及其自動化專業(yè)的核心課程，旨在培養(yǎng)學(xué)生對微機原理與接口技術(shù)的基礎(chǔ)知識掌握、電氣設(shè)備的控制與應(yīng)用能力，以及大國工匠精神。本研究通過學(xué)情分析和教學(xué)痛點分析，對教學(xué)的各個環(huán)節(jié)進行創(chuàng)新設(shè)計。主要創(chuàng)新方法和途徑包括：明確課程學(xué)習(xí)目標(biāo)、重塑教學(xué)內(nèi)容、改革創(chuàng)新教學(xué)方法、創(chuàng)建智慧型教學(xué)環(huán)境、設(shè)計科學(xué)的計量考核方式。通過教學(xué)實踐檢驗，該創(chuàng)新設(shè)計顯著提升了教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：微機原理與接口技術(shù)；教學(xué)創(chuàng)新設(shè)計；OBE理念

中圖分類號：TP242 文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）27-0112-03

0 引言

微機原理與接口技術(shù)課程是電氣工程及其自動化專業(yè)的必修課程，旨在教授學(xué)生微機原理與接口技術(shù)的基礎(chǔ)知識，以及培養(yǎng)電氣設(shè)備控制與應(yīng)用技能。該創(chuàng)新設(shè)計探討了工程領(lǐng)域中的多個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，包括課程建設(shè)體系、個性化教學(xué)和學(xué)生素質(zhì)培養(yǎng)等方面，強調(diào)了將實際工程需求與課程內(nèi)容整合的重要性。同時，提出了與企業(yè)合作、深入挖掘產(chǎn)學(xué)研融合發(fā)展路徑的培養(yǎng)模式。本文還闡述了基于大數(shù)據(jù)的定制化教學(xué)環(huán)境對教育的影響，以及深入第二課堂、全過程育人等教育理念。此外，文末表明要科學(xué)設(shè)計考核方式和評價標(biāo)準，以及培養(yǎng)實踐與理論結(jié)合的能力。

1 課程簡介

微機原理與接口技術(shù)課程是電氣工程及其自動化專業(yè)學(xué)科大類必修課，在培養(yǎng)人才的體系中具有至關(guān)重要的地位。作為核心課程，它著重于探討51單片機的體系結(jié)構(gòu)和程序設(shè)計方法。通過學(xué)習(xí)這門課程，學(xué)生將能夠掌握更多專業(yè)知識與技能：熟悉單片機的硬件結(jié)構(gòu)和工作原理，積極參與實踐，以便真正理解這些知識，并能夠應(yīng)用所學(xué)內(nèi)容進行程序設(shè)計和代碼編寫。由于該專業(yè)緊跟時代發(fā)展步伐，本課程還致力于帶領(lǐng)學(xué)生深度學(xué)習(xí)計算機運行原理，掌握現(xiàn)代計算機系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲與處理等知識。這些全面而深入的學(xué)習(xí)目標(biāo)使得微機原理與接口技術(shù)課程成為電氣工程領(lǐng)域中不可或缺的一門必修課程。根據(jù)多年研究和實踐經(jīng)驗，學(xué)生需要正確判斷和匯編C51的指令執(zhí)行結(jié)果，同時還要掌握一些重要的程序設(shè)計、下載和調(diào)試方法，以高效學(xué)習(xí)單片機系統(tǒng)。此外，學(xué)生還需要具備使用匯編或C51編寫程序來控制單片機IO接口的能力。在實際解決工程問題時，綜合運用中斷、定時和串行通信功能將發(fā)揮重要作用。最后，學(xué)生須深入了解典型單片機系統(tǒng)的擴展方法，并學(xué)會靈活應(yīng)用它們。

2 教學(xué)分析

通過近幾年的教學(xué)實踐和研究，學(xué)生的學(xué)習(xí)具有以下特點：學(xué)習(xí)興趣無法貫穿全過程，主動性、互動積極性較低；具有一定編程基礎(chǔ)，但學(xué)習(xí)思維和方法缺乏開放性；具備一定的主動學(xué)習(xí)能力和實踐能力，但主動探究、拓展學(xué)習(xí)、整合能力較弱；對微機原理性知識學(xué)習(xí)一知半解，缺乏深入探索的精神，容易產(chǎn)生畏難心理。在教學(xué)設(shè)計和實施方面，存在以下痛點：課程體系僵硬，課程內(nèi)容多且抽象，學(xué)習(xí)難度大；教學(xué)方法循規(guī)蹈矩，手段陳舊，教學(xué)設(shè)計缺乏創(chuàng)新性和先進性；理論和實際的融合程度不足，應(yīng)用創(chuàng)新能力較為欠缺；考核方式與評價內(nèi)容缺乏科學(xué)性。

該課程是理論與實踐融合度較高的一門計算機類課程。在實驗課程的教學(xué)中，應(yīng)采取新的教學(xué)理念，以項目的形式貫穿每一個實驗環(huán)節(jié)，根據(jù)實驗內(nèi)容將多個實驗優(yōu)化組合，更新實驗?zāi)Ｊ剑瑖@“構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)、運行”的思路設(shè)計每一個實驗項目[1]。

基于以上學(xué)情分析和教學(xué)痛點分析，結(jié)合多年理論與實踐教學(xué)經(jīng)驗，對微機原理與接口技術(shù)課程進行創(chuàng)新改革，有效增強了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，形成了可借鑒的教學(xué)成果。

3 教學(xué)創(chuàng)新方法及途徑

3.1 明晰課程學(xué)習(xí)目標(biāo)

結(jié)合專業(yè)培養(yǎng)方案中規(guī)定的培養(yǎng)目標(biāo)以及畢業(yè)要求，重新梳理課程學(xué)習(xí)目標(biāo)。筆者采用OBE（以結(jié)果為導(dǎo)向教育）作為基本理念，并根據(jù)“可測量、可實現(xiàn)、有成果”的原則來設(shè)計和實施教學(xué)活動[2]。在教學(xué)目標(biāo)中，特別關(guān)注高階思維能力的培養(yǎng)，強調(diào)創(chuàng)新性思維和面對挑戰(zhàn)的勇氣。同時，重視學(xué)生的家國情懷、人文素養(yǎng)以及科學(xué)精神的發(fā)展。通過采用BLOOM教學(xué)方法，我們希望能夠更好地促進這些方面的培養(yǎng)。

如圖1所示，通過以培養(yǎng)目標(biāo)為基礎(chǔ)，反向確定教學(xué)目標(biāo)的方式，可以使教學(xué)目標(biāo)與課程產(chǎn)出相一致，同時包括了思政教育方面的目標(biāo)。

3.2 優(yōu)化重塑教學(xué)內(nèi)容

本課程以電氣領(lǐng)域為研究背景，以實際案例為任務(wù)驅(qū)動，對課程整體知識架構(gòu)進行統(tǒng)籌規(guī)劃，系統(tǒng)地統(tǒng)籌考慮電氣技術(shù)的知識體系和技術(shù)要素。以實際應(yīng)用系統(tǒng)為例，幫助學(xué)生建立整體學(xué)習(xí)計劃。針對知識的特點及其關(guān)聯(lián)性，對整體知識結(jié)構(gòu)進行模塊化分解和組合，逐個模塊采取突破的教學(xué)方法。在模塊化學(xué)習(xí)之后，構(gòu)建知識模塊之間的關(guān)聯(lián)，將獨立的知識模塊整合統(tǒng)一，重新完成系統(tǒng)的設(shè)計，改進和豐富功能。

該方法旨在將知識內(nèi)化為解決實際工程問題的能力，并提高學(xué)生的綜合能力，使其能夠舉一反三，最終達到素質(zhì)目標(biāo)。教師在教學(xué)過程中，以啟發(fā)式和引導(dǎo)式教學(xué)模式講解主線的核心知識和內(nèi)容走向，非主線內(nèi)容讓學(xué)生根據(jù)需要或興趣自學(xué)，通過案例教學(xué)，將“構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)和運作”的CDIO教學(xué)循環(huán)模式[3]應(yīng)用到課堂中，從而達到優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容并節(jié)約課時的目的。

3.3 改革創(chuàng)新教學(xué)方法

3.3.1 課程開展“線上-線下+翻轉(zhuǎn)課堂”混合式教學(xué)實踐

本課程采用“線上+線下+翻轉(zhuǎn)課堂+綜合實驗”的混合教學(xué)模式，將在線教學(xué)引入傳統(tǒng)課堂，并對基本教學(xué)環(huán)節(jié)進行設(shè)計。在課前，通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺發(fā)布相關(guān)資料和預(yù)習(xí)任務(wù)，指導(dǎo)學(xué)生進行課前預(yù)習(xí)。在教學(xué)過程中，充分利用在線平臺資源和信息工具，助力講解和實踐相結(jié)合，并將線上電子資源引入傳統(tǒng)的實踐環(huán)節(jié)，更好地組織學(xué)生的主體性行為和個人能力培養(yǎng)。作業(yè)分配后，及時評估完成情況，并通過多種方式提供反饋和鼓勵，激發(fā)學(xué)生的積極性。采用這種全面有效的混合教育模式可以更好激發(fā)學(xué)生興趣、提高聽課效率、加強知識點掌握，對促進學(xué)生綜合素質(zhì)提升有相當(dāng)大的貢獻[4]。

在課堂上，教師可以以課前布置的任務(wù)為起點，激發(fā)學(xué)生的興趣和好奇心，并根據(jù)學(xué)生提出的疑問展開具體教學(xué)內(nèi)容，將知識內(nèi)化于學(xué)生的提問之中。此外，局部翻轉(zhuǎn)教學(xué)的方法可以安排一些討論和學(xué)習(xí)活動在小組內(nèi)進行，通過思考和互動培養(yǎng)學(xué)生自主探究和解決問題的能力。通過面對面的交流、探索與研討，結(jié)合老師引導(dǎo)及同伴合作，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)核心素養(yǎng)，并迅速解決重難點問題[5]。

課后教學(xué)不僅在于對課前和課中所學(xué)知識的深度拓展，更是為了讓學(xué)生通過線上作業(yè)和測試、線上討論、線下練習(xí)等形式鞏固所學(xué)。傳統(tǒng)教育方式無法達到的一些效果，在課后教學(xué)中得以實現(xiàn)，因此有理由相信，在將來的教育改革中推廣這種形式會帶來積極成果。

3.3.2 深入第二課堂，全過程育人，促進人才培養(yǎng)能力全面提高

在當(dāng)前教育環(huán)境下，第二課堂已成為高校普及全員、多元化育人的重要手段。為了促進人才培養(yǎng)能力的全面提高，需要采取全員、全過程、全方位的教學(xué)模式，結(jié)合社會需求和學(xué)生個體特性。圍繞學(xué)生所需的實踐條件與技能要素，對課程體系進行不斷改進和優(yōu)化，致力于培養(yǎng)知識儲備豐富和具有創(chuàng)新思維能力的應(yīng)用型人才。

在科教融合方面，通過科研反支撐教學(xué)達成更好效果。學(xué)生參與科研項目，不僅拓寬創(chuàng)新視野，還為教師提供豐富的教學(xué)案例，形成了“科研項目+企業(yè)合作→學(xué)生參與科研活動→教師積累教學(xué)案例→學(xué)生通過參與科研項目促進企業(yè)技術(shù)革新”的良性循環(huán)。積極鼓勵學(xué)生參加科技競賽，以賽促學(xué)、以賽促教、以賽促創(chuàng)，在這種環(huán)境下激發(fā)出更多年輕人的創(chuàng)新激情和探索精神。

3.3.3 加強校企合作，開展基于產(chǎn)教融合的教學(xué)模式探索與實踐

學(xué)校積極與國家重點實驗室等優(yōu)質(zhì)企業(yè)、研究單位展開校企合作，構(gòu)建校企協(xié)同的課程育人模式。深入研究基于產(chǎn)學(xué)研一體化的微機原理與接口技術(shù)課程建設(shè)路徑，與合作伙伴共同探索創(chuàng)新性的教學(xué)方法和內(nèi)容設(shè)置。在電氣工程領(lǐng)域展開深入合作，共同打造工程特色的課程建設(shè)體系。注重將實際工程需求與課程內(nèi)涵結(jié)合，在培養(yǎng)學(xué)生時更加強調(diào)個人特點和不同方式方法的融合。通過這種方式，致力于培養(yǎng)具備愛國情懷、大國意識及工匠精神的青年電氣事業(yè)接班人。通過對接先進企業(yè)和深入挖掘產(chǎn)學(xué)研融合發(fā)展路徑，努力為青年電氣后備人才提供廣闊平臺與方向。

3.4 創(chuàng)建基于大數(shù)據(jù)的“學(xué)生主體+持續(xù)發(fā)展”的智慧型教學(xué)環(huán)境

現(xiàn)今，互聯(lián)網(wǎng)時代的到來使得網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)教學(xué)成為教育界一個新興的熱門議題。在這種背景下，一款能夠利用線上與線下先進教學(xué)資源的“資源-平臺-實踐”三位一體智能教學(xué)支撐環(huán)境也應(yīng)運而生。多樣化的在線課程平臺及共同體等已成為學(xué)生可以自主選擇進行參與互動的智能化課堂；而在這樣優(yōu)秀的教育背景下，一個全新、引領(lǐng)時代潮流并裝備了最先進技術(shù)工具的實踐空間也應(yīng)運而生——促使課堂氣氛呈現(xiàn)出“以學(xué)生為中心”的新型智能化教室[6]。

移動式創(chuàng)新實驗室與傳統(tǒng)實驗室相比，具有更加靈活多樣的教學(xué)手段，極大提升了互動性與趣味性；同時，我們還與企業(yè)緊密合作，共同構(gòu)建STC高性能單片機技術(shù)訓(xùn)練中心，并將實踐與實際工程應(yīng)用有機結(jié)合起來。通過這種方式，可以將課堂延伸至合作企業(yè)內(nèi)進行開設(shè)，讓學(xué)生真正置身于工作場景中。這樣的操作不僅豐富了教學(xué)內(nèi)容和形式，還能夠提供一個更加真實、豐富、綜合的學(xué)習(xí)環(huán)境給學(xué)生。

3.5 科學(xué)設(shè)計考核方式

3.5.1 建立“面向產(chǎn)出”的課程評價標(biāo)準

以檢測課程學(xué)習(xí)目標(biāo)的達成度為引導(dǎo)，課程考核方式與評價標(biāo)準的科學(xué)計量致力于推動學(xué)生進步。其著眼點在于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動力和專業(yè)興趣，確保教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)模式的匹配。除了完善了3+X的考核要求，還加強了對學(xué)生綜合評價，包括課堂內(nèi)外、線上線下學(xué)習(xí)情況。及時反饋和清晰合理的評價規(guī)則是此過程中不可或缺的元素。重點評估應(yīng)用能力以及增量式的熟練度提升，在提供清晰明確的評價標(biāo)準上做得更出色。

同時，本課程實踐性較強，要加強學(xué)生的理論和實踐結(jié)合的能力，平時成績的評定除上課考勤外，還要加強實驗課的考核，實驗課的評分提高到總成績的35%～40%，期末考試采用上機考試，完成一個小項目案例。此種考核方式使學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)緊迫感，增加實踐動手能力[7]。

3.5.2 設(shè)計“面向產(chǎn)出”的課程評價內(nèi)容

課程非常注重對學(xué)生能力的培養(yǎng)和學(xué)生成果的展示。為此，我們特別建立了一個創(chuàng)新團隊，以便將培養(yǎng)出來的優(yōu)秀成果推廣到更多的學(xué)生身上，并系統(tǒng)地培養(yǎng)他們的科研創(chuàng)新與實踐應(yīng)用能力。這個團隊主要依托了教師在電氣控制技術(shù)方面的相關(guān)研究課題，為學(xué)生制定與微機技術(shù)相關(guān)的研究題目。在團隊單位下進行創(chuàng)新應(yīng)用研究，采用微機技術(shù)來解決電氣問題。通過這種組織形式，在大量具體問題中錘煉出來綜合能力較強、科研創(chuàng)新精神和實踐動手能力均衡發(fā)展的優(yōu)秀人才，從而更好地滿足社會對高素質(zhì)人才需求。

為了評估他們的創(chuàng)新能力，相關(guān)指標(biāo)包括微機信息技術(shù)相關(guān)論文的撰寫情況、專利或軟件著作權(quán)的取得情況，以及學(xué)生科研立項和大賽獲獎情況。這些標(biāo)準將全面考查學(xué)生在電氣控制領(lǐng)域中的綜合素養(yǎng)和能力發(fā)展水平。通過合理的課程達成度評價，分析課程對畢業(yè)要求中指標(biāo)點的支撐情況，有助于促使師生明確學(xué)習(xí)中的角色定位，增強課程自主學(xué)習(xí)能力，并對課程的設(shè)計及進展過程動態(tài)反饋，發(fā)現(xiàn)課程教學(xué)薄弱之處，為課程持續(xù)改進指出方向[8]。

4 總結(jié)

該教學(xué)創(chuàng)新設(shè)計及實踐的效果非常顯著，而且具有示范輻射作用。我們建立了能夠衡量課程目標(biāo)達成情況和畢業(yè)要求達成情況的評價機制，這個評價機制更加注重結(jié)果導(dǎo)向。通過這種方式培養(yǎng)出來的學(xué)生在人才培養(yǎng)方面取得了顯著成果，育人目標(biāo)基本上都得到了很好的實現(xiàn)。此外，在教學(xué)資源建設(shè)方面我們也取得了很大進展。未來，我們將以新工科課程建設(shè)要求為指導(dǎo)開展更多探索與創(chuàng)新。具體而言，我們計劃開展一門基于大數(shù)據(jù)的微機原理于接口技術(shù)課程，該門課程旨在為中國電氣發(fā)展培養(yǎng)更多優(yōu)秀人才。通過這門課程的構(gòu)建與實施，我們將努力滿足社會對于電氣領(lǐng)域?qū)I(yè)人才的需求，在推動行業(yè)發(fā)展和技術(shù)進步方面發(fā)揮積極作用[9-10]。

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【通聯(lián)編輯：唐一東】

基金項目：北京市教委科研計劃項目（KM201911417007）