汽车单片机技术课程在“双高”建设中的教学设计与实践

李 浩

（商丘职业技术学院，河南 商丘 476100）

2019年4月，教育部、财政部发布的《关于实施中国特色高水平高职学校和专业建设计划的意见》（简称“双高计划”）明确提出：“组建高水平、结构化教师教学创新团队，探索教师分工协作的模块化教学模式，深化教材与教法改革，推动课堂革命[1]。”同年12月，河南启动实施河南省高水平高等职业学校和高水平专业建设工程（简称“双高工程”），其中“三教”（教师、教材、教法）改革、课程建设及教学资源建设作为着力打造高水平专业群的核心任务，对提高课堂教学质量具有重要的推动作用.

商丘职业技术学院作为河南省“双高工程”建设院校之一，其新能源汽车技术专业群成功入选河南省高水平专业群立项建设名单，这是我校全面落实《河南省职业教育改革实施方案》，进一步加强职业院校内涵建设，实现职业教育高质量发展的重要举措.在汽车产业电动化、智能化、网联化和共享化变革的趋势下，新能源及智能网联汽车逐渐成为汽车产业的重要载体[2].单片机及嵌入式系统在新能源及智能网联汽车产品系统设计开发、组装调试及故障检修等方面都是重要的技术.因此，汽车单片机技术课程在高职新能源汽车技术专业群课程中受到的重视程度越来越高，但该课程的理论性和实践性特别强，内容枯燥而又难以理解[3].传统汽车单片机技术课程以教师为主体的理论教学模式，教学效果极差，无法满足高水平专业群课程建设以及高素质技术技能人才培养的需求，急需精心设计教学过程，提升课堂教学质量.

“双高计划”对高职信息化教学提出了“促进信息技术和智能技术深度融入教育教学和管理服务全过程”的要求，在国家教育信息化政策的指引下，教育信息化技术和手段层出不穷。本文依托超星泛雅学习平台，以项目为主线，以学生为主体，以教师为主导，对汽车单片机技术课程进行了线上教学和线下教学相结合的信息化教学设计，打造了合作探究型学习模式的主动式课堂，解决了汽车单片机技术课程传统教学中的诸多难题，实现了课堂效果的提升.

1 汽车单片机技术课程教学现状

汽车智能化趋势下，汽车单片机技术课程在高等职业院校新能源汽车专业群中的地位越来越高，是学好智能网联及新能源汽车核心技术的专业基础课.在传统的汽车单片机技术课程教学中，教师多以理论讲授为主，辅以项目化的实践任务训练.由于高职院校的学生生源层次多元化，导致他们的接受能力不同，再加上该课程的知识面特别宽广，涉及汽车电工电子、汽车电控技术、计算机软硬件技术、芯片接口技术以及语言编程等，造成了学生学习时出现理论难以理解、实践无从下手的局面[4].

在“双高”建设的背景下，国家不断倡导教学信息化改革，大力支持和鼓励线上教学.受新冠肺炎疫情的影响，线上教学更是大规模的发展，各式各样的信息化教学平台层出不穷，像QQ群、微信班级群、腾讯课堂、智慧树、学习通、云班课等[5].各个教学平台都有各自的优点和特色，让教师和学生都眼花缭乱，甚至有的学生为了完成学习任务，手机上需要安装数十个App.手机进课堂也给教师教学带来了不少的问题，部分学生并不愿意利用手机上的教学平台主动学习，反而利用手机进行聊天、打游戏等活动，严重影响了课堂学习[6].在汽车单片机技术课程的信息化教学过程中，甚至出现有的学生不主动练习教师布置的项目任务训练，反而通过U盘拷贝别人的电路图，通过班级群抄袭别人编写的程序等现象，实践训练效果大打折扣.

因此，当前高职院校以教师为主导的汽车单片机技术课程教学模式必须要做出改变，只有改进目前教学资源、教学方法和教学手段单一的现状，才能充分调动学生学习的积极性，让学生学会主动学习，从而提高汽车单片机技术课堂的学习效率.

2 汽车单片机技术课堂教学设计总体策略

严格落实“双高”建设“育训结合、德技并修”的育人要求，大力推进产教融合、工学结合.汽车单片机技术课堂教学设计的总体策略是“以项目为主线、以学生为主体、以教师为引导”，根据就业导向和汽车单片机技术应用领域相关职业岗位的任职要求，遵循认知规律，由易到难、由简入繁创设基于真实工作过程的“教、学、做、评”一体化教学情境，设计递进式的课程任务，有机融入职业岗位核心能力和课程思政等内容，打造高效率的“理、虚、实”一体化课堂.采用项目引领、任务驱动、翻转课堂[7]、分小组教学等方法，转换教师和学生的角色和地位，构建合作探究型的学习模式.充分利用网络课堂、微课视频、flash动画、多媒体课件等信息化资源，调动学生的学习积极性，还课堂一份“生机”.根据汽车单片机技术实践性强的课程特点，利用虚拟仿真和实物电路双实践平台，让学生在感性的实操中体验典型任务，做到“学中做、做中学”，从而实现高素质和创新型汽车单片机技术人才的培养.

课程的总体教学设计策略，如图1所示.

图1 汽车单片机技术课堂总体教学设计策略

3 汽车单片机技术主动式课堂实施过程

汽车单片机技术主动式课堂具体的做法是将每堂课分成课前预习准备、课中任务实施和课后拓展提升三个阶段，并结合汽车专业领域“1+X”证书制度的评价方式，从知识、技能、态度和信息获取等多个层面制定评价标准，进行多维度的评价反馈，确保课堂效果.

3.1 课前预习准备

课前，教师利用超星泛雅网络平台发放任务工单、学习手册、微课视频、三维模型、flash动画、音频资料等学习资源.学生可以登录平台了解课程大纲，预习多媒体课件，提前观看老师录制好或网络上获取的优质微课视频，也可提前接收老师发布的任务，查阅和收集资料，完成课前答疑和预习检测.教师对学生学习进度和课前预习情况进行统计分析，归纳总结出本节课的重难点，并在课堂中着重强调，师生共同做好课前的准备工作.

3.2 课中项目实施

课中，学生在平台完成签到后，教师发放项目任务工单并进行情景导入，将单片机与汽车控制技术相结合，对课程做基础性的介绍之后，教师结合任务工单进行引导，将课堂总任务进一步分解成递进式的4个子任务，且将其构成课堂竞赛的4个环节，各小组同学通过合作交流来完成各子任务，然后通过上台演示竞选课堂优胜小组.

递进任务1，学生分小组讨论和设计电路原理图与程序流程图，教师适时监控指导.各小组利用Proteus软件画出电路原理图（如图2所示），利用Visio或Excel软件画出程序流程图（如图3所示），并采用翻转课堂的模式选派代表走上讲台向全班同学阐述本组的设计思路.

递进任务2，各小组根据修正设计后的电路原理图和程序流程图，利用Keil软件编写程序并联合Proteus软件进行仿真模拟调试（如图4所示），确保仿真现象正确，然后选派小组代表上台向全班同学展示软件程序与仿真效果.

递进任务3，搭建实物硬件电路并将任务2中调试无误的程序下载到实物电路单片机中，调试出正确的现象，完成任务工单要求的项目设计，如图5所示.

递进任务4，完成工单填写和多维评价.根据统一的评分标准，从知识、技能、态度和信息获取等多个层面进行小组自我评价、小组互评和教师评价.教师对递进任务的每一步都进行点评和归纳，最后再进行总体评价.总结点评时有机融入课程思政的内容，培养学生的判断能力、竞争意识、荣誉感、职业责任和爱国情怀等.

图2 Proteus软件画电路图

图3 Viso等软件画程序流程图

图4 虚拟仿真效果

图5 实物电路调试

3.3 课后拓展提升

课后，利用网络平台课堂发布作业，学生完成课程作业的练习.除此之外，在已完成项目的基础上，课下增加或变动部分设计，提升任务的难度，要求学生利用Keil软件联合Proteus软件进行仿真模拟，并将设计结果上传到教学平台，实现能力的训练提升.

4 汽车单片机技术主动式课堂育人实效

这种根据岗位工作过程，重构教学内容，创设“教、学、做、评”一体化教学情境，然后采用递进式任务驱动的主动式课堂，做到了以学生为主体的合作探究式学习.整个课堂利用了层次化教学任务、递进式教学过程、信息化教学资源、行动导向化教学方法及多元化全方位考核评价方式，实现了“教、学、做、评”一体化，创新了教学模式，与传统课堂教学模式相比，取得了显著的教学效果.

1）课堂中小组合作交流和翻转课堂等形式，可有效完成教师和学生角色的转变，将学生转化成学习的主体.小组之间的课堂竞赛，激发了学生们的学习兴趣，提高了学生们的自主学习能力.

2）微课视频、三维模型、flash动画、音频等信息资源的使用，将知识动态化，降低了学习难度.

3）层层递进的教学设计，使学生的自主学习能力逐渐提高，具备了自觉学习、举一反三和知识迁移的能力，在学校就能逐步适应工作岗位的能力要求.

4）针对课程特点和学生能力要求，理论知识讲解、Proteus联合Keil软件虚拟仿真与实物联合调试等教学环节，将知识技能融为一体，使教学变得节能高效.学生在“理、虚、实”一体化的教学过程中熟悉实际工作过程，增强对所学知识的理解和应用.

5）信息化资源项目驱动、递进式教学过程和多元化全方位考核评价方式，让学生快速掌握岗位技能，圆满完成了教学目标，提升了课堂效果.

5 结语

汽车单片机技术主动式课堂是按照“以项目为主线、以学生为主体、以教师为引导”原则来进行设计的.利用网络教学平台向学生推送丰富的信息化学习资源，打破了传统汽车单片机技术课堂学习时间和空间的限制，解决了教学资源缺乏的难题.项目引领式的课堂内容、递进式的任务设计、翻转课堂等教学方法的运用及多元化全方位的考核评价，营造了浓厚的组间竞争学习氛围，构建了合作探究型的学习模式，提高了学生的学习兴趣.虚拟仿真和实物电路双平台的实践训练和拓展提升，提高了学生的动手能力，有效促进了学生职业岗位能力的养成.

在“双高”建设的新形势下，汽车单片机技术课程作为高水平专业群的建设基础，其教学改革和课堂建设永无止境，学情瞬息万变，这对教师的课堂设计和指导协调能力提出了更高的要求.职业教育一线教师更要深刻把握国家大政方针，紧跟时代步伐，不断提升自己，不断创新教育模式，这样才能担负起培养大国工匠、能工巧匠的重大历史使命！