高职院校单片机课程思政教学改革的思考与实践

常旺 乔占惠 安国昊

［摘           要］  针对高职院校，从单片机课程的定位和课程的现状出发，找准切入点和结合点，充分挖掘、深度剖析与该课程知识点相近的思政元素，探索不同的教学方向和教学方法，以学生为中心，充分利用现代化、信息化的教学手段，从多角度、多维度引入课程思政的教学模式，关注学生的学习能力，根据学生的反馈反复改进教学过程，促进德育和智育有机结合，为高等职业教育中单片机课程思政建设提供新的方向。

［关    键   词］  单片机；课程思政；教学改革

［中图分类号］  G712                    ［文献标志码］  A                  ［文章编号］  2096-0603（2023）18-0053-04

高等职业教育以培养高技术高技能人才为主要目标，是我国教育事业的一个重要组成部分。当前，高等职业教育与普通本科教育是两种不同的教育类型，但是具有同等重要的地位，它们是我国国民教育体系和全国人力资源开发的重要组成部分，也是培养全方位、多样化技能人才的重要途径[1]。职业院校依据“为谁培养人、培养什么人、怎样培养人”三个根本问题，以出口带动入口，以企业需求和社会发展方向为导向，落实立德树人的根本任务，将思想品德教育、传授专业知识和专业技能培养三者有机结合，以社会需要什么人我们培养什么人为主线，全方位立体式培育思想合格、技能过硬的大学生[2]。

一、单片机课程的专业地位和教学目标

单片机课程是应用电子技术、微电子技术、集成电路技术、电子信息工程技术等高职专业的核心课，具有较强的理论性和实践性，该课程主要讲述单片机的发展、51单片机的工作原理、IO端口、中断、定时器、通信等内容，课程关联知识点比较多，并且内容抽象，入门难，教学难度大[3，4]。学习该课程前必须掌握电工、模电、数电等课程内容，该课程实践性较强，不同于以往的纯理论课，让学生掌握单片机的实物综合应用是本课程的重点，也是难点。以甘肃机电职业技术学院开设、实施情况来看，只有少部分学生最后能达到简单的实物综合应用。

根据职业教育的需求，单片机课程的教学目标主要包括三个方面：（1）了解单片机技术发展的新趋势；熟悉MCS-51系列单片机的内部结构、工作原理；掌握单片机应用系统的设计、程序开发和调试方法，引领学生掌握单片机应用系统的设计与开发，能够使用51单片机硬件资源进行简单的应用系统设计（知识目标）。（2）培养学生的电路设计和程序设计能力；培养学生的实践动手能力和工程应用能力；培养学生发现问题、分析问题、解决复杂综合问题的能力；以学习知识为基础，培养学生健全的人格，具备技术创新和工匠精神（能力目标）。（3）通过系统设计教学目标、内容、形式和方法，将社会主义核心价值观和中华优秀传统文化教育内容渗透到教学全过程；培养学生的科学精神、工匠精神、团队精神、责任意识和纪律意识，激发学生的创新意识和民族自豪感，提升学生的工程素养和增强家国情懷，培养新时代“德才兼备、以德为先”的单片机工程师应用型人才（素养目标）。

整个课程利用混合式教学方法，培养学生自主学习、终身学习的能力；利用参与式教学方法，树立学生的“四个自信”，培养学生科学探索的精神；利用讨论式教学方法，培养学生的团队协作意识、沟通和表达能力；利用项目式教学方法，培养学生的实践动手能力，引导学生具备创新意识、精益求精的工匠精神。

二、单片机课程教学现状分析

高职院校的思政教学工作以前以思想道德基础与法律修养、毛泽东思想和中国特色社会主义理论体系概论等课程为主，随着职业教育教学改革的推进，近几年也在专业课的授课过程中加入课程思政元素，加强了当代大学生的思想政治教育工作，以培养全方位的高技能人才[5]。在单片机课程中融入思政元素，在讲授专业课的同时，加强思政教育，循序渐进、相辅相成，在学习专业课的同时加强德育，培养新时代的全面技能型人才。

以甘肃机电职业技术学院单片机课程开设情况为例，本课程开设64学时，教学内容如表1所示。

在传统教学方式中，教师多以章节内容从前到后依次讲解，举例较少，课程讲解抽象，而且没有将前后知识点衔接起来，依次独立讲解，没有展示出单片机课程的特点。学生学习知识只是被动地接受，虽然学习能力强的学生可以掌握全部的知识点，但是在讲授过程中没有采用工程案例，无法更好地将全部的知识点融会贯通，单片机的综合应用表现较差。近年来随着科学技术的发展，单片机课程也采用了信息化和先进的教学手段，正在改变传统的教学模式，这些新方法的引入对案例的选取和工程案例的综合应用侧重较少，选取的案例思政元素涉及不多。综合来看，当前教学中有如下几个特点。

（一）课程思政越来越受重视

近年来，关于课程思政的研究越来越多，职业院校也非常重视，越来越多的教师参与进来，但是还存在一些问题。讲授单片机课程的教师多数是理工科专业毕业，对思政教育重视程度不够，还没有认识到思政教育对当代大学生的重要性。以前，专业课教师自己认为只负责讲课就行，类似学生管理、学生心理健康、学生思想健康等应该是辅导员和班主任的工作，在国家出台相关文件以后，专业课教师应该重视学生的思想政治教育，在专业课中融入思政，随时关注学生的思想动态，配合班主任以及辅导员共同育人。

（二）课程思政的相关研究增多

目前课程思政类研究虽然逐年增多，但是在知网检索相关数据，和其他教学改革研究相比还是较少，从数量上来看，专业课程思政类的研究有明显的上升趋势。在这个方面和其他兄弟单位院校沟通后了解到，很多高职院校近几年也在设立学院级的科研项目，用来开发对应专业课的课程思政内容，部分省教育厅也开展了省级的科研项目，助推课程思政工作的开展。

三、单片机课程中课程思政元素的挖掘与开发

通过前期调查，与多个院校多位讲授单片机课程的教师开展座谈，以充分挖掘单片机课程每个章节中蕴含的思政元素，并且和对应知识点融合，进一步分析知识点和对应思政元素的内在关系，得到如下的典型举例（见表2）。

在最开头部分，一般讲授单片机的发展历史，单片机从8051开始，发展到现在最流行的STM32等。在介绍8051内核的单片机时，重点介绍STC公司的产品，姚永平是STC南通国芯微电子（宏晶科技）创始人，就现在来看，姚永平创造了中国集成电路设计公司的标杆，他们公司的8051单片机占领了80%以上的全球市场，优势还在不断地扩大。8051内核是由Intel公司设计的，经过发展，后期有很多公司，如ATMEL、SST、PHILPS等依據Intel的内核设计了自己公司的51系列芯片，这其中就有我国的STC公司，通过介绍人物让学生感受中国MCU的发展，感受中国科技的进步。

在介绍汇编语言编程时，引申思考科学来不得半点马虎，要有勇于探索的科学精神。以李少坤举例，他是一名维修电工高级技师，现任白银有色集团股份有限公司西北铅锌冶炼厂维修车间综合维修班班长。目前是甘肃省技术能手、甘肃省技术标兵，也是甘肃省白银市“铜城工匠”等荣誉称号的获得者。一直以来，李少坤同志凭着对企业高度的责任心，在平凡的工作岗位上逐渐锤炼出了扎实干练的作风、娴熟精湛的技术和卓越过人的才能，突出的工作业绩得到了厂区领导和广大职工的一致好评。在过去几十年的工作中，他以创新进取、刻苦实干的精神，解决了制约生产的诸多电气关键性技术问题，并创建了甘肃省“李少坤劳模创新工作室”，发挥了劳模创新工作室的示范引领、创新研发和人才培养作用，为打造“铅锌工匠”和扩大品牌效应、实施群众性创新创效搭建了有效平台。

在讲授51单片机的内部硬件结构时，联系公司组织架构，与之形成类比。在MCU中，最核心的是CPU，还有定时器、中断系统、IO端口、RAM、ROM等，它们都通过总线与CPU连接，而CPU由运算器和控制器两部分组成，完成整个芯片的算术运算、逻辑运算等，并对整个系统的指令完成控制与执行，系统中其他部件都绝对服从CPU的指挥，整个系统在CPU的领导下，相互合作，实现整体功能。

在介绍交通灯设计时，8051单片机内部使用IO端口点亮不同颜色的灯，按照延时不同，实现了交通灯设计。这部分知识可以类比杭州市的智慧交通案例，2017年，杭州市2000多公里城市道路中，因亚运会施工而占用了大约20%的道路，但这并没有影响到城市交通的顺畅运行，主要得益于阿里云设计的基于飞天平台的杭州城市大脑，有了城市大脑交通优化实现大幅提升。以杭州市物理结构比较复杂的上塘高架北向南文晖路口为例，有了城市大脑后通行速度提升了50%，通过城市大脑将交警等业务系统做了全面的融合，协调指挥交通，城市大脑可以计算出时时刻刻跑在路上的车辆数，改变了传统的用静态的机动车保有量来制定交通政策的方式，也解决了交通工程数十年未曾突破的根本问题。对这个事例进行细致讲解，充分让学生认识到阿里巴巴的云计算给城市交通带来的便利，深切体会到作为一个中国人有多么自豪。

在讲授定时器部分时，引入时间观念，培养学生守时、诚信等基本职业素养和精神。单片机内部通过计算晶振脉冲个数来达到定时的效果，单片机内部定时器工作时，对时间的控制是特别精确的。作为新时代的大学生走上工作岗位后，要树立正确的职业道德和职业素养，诚信守时、兢兢业业做好本职工作，坚守以严谨细致、精益求精、持之以恒、守正创新为内涵的工匠精神，为祖国培养优秀的高技能人才，为全面建设社会主义现代化国家提供有力的人才保障。

在讲授串行通信时，我们用喇叭、对讲机和手机等分析举例，用通俗易懂的方式介绍单工、半双工、全双工等不同的通讯种类，并引申到网络时代给我们带来了翻天覆地的改变。在人机交互接口部分，我们用银行、医院、学校等门口的滚动播放大屏幕引入课程，培养学生实践创新、克服困难、精益求精的工匠精神。

整个课程以“项目+思政”为载体，实现思政教育的内化和专业技能实践外化的有机融合。通过完成项目练习培养学生探索创造、克服困难、百折不挠的科学精神。通过项目设计的精度要求，培养学生精益求精的工匠精神。在实训教学中，引导学生爱护仪器设备，保持实训室干净卫生，同时严格操作过程，保障安全用电流程，将公共道德、职业素养的培训有机地融入理实一体教学中。在教学实施过程中，注意激发学生的学习动力，同时体现教学过程是与学生共同探索单片机奥秘的过程。课余指导过程中既对学生有耐心，体现教师的爱岗敬业，同时又严格要求学生，激发学生的科学研究精神和工匠精神。

四、单片机课程思政的教学方法与教学实施过程

该课程是一门综合电子、计算机、自动控制等技术，具有很强应用性和实用性的专业核心课程。单片机的课程思政教学过程应该采用多种教学方法，例如实物演示法、隐性渗透法、课堂讨论法、启发式教学法等教学手段，在讲授知识的同时结合德育，育德于教。经过多年的高职教学经验总结，一体化教学模式更适合高职单片机课程。采用案例驱动模式，结合我院自己开发的51单片机教学实训仪，每节课程讲授一个案例，在实现案例的过程中，学习相关专业知识点，在专业知识点中融入恰当的课程思政元素。针对课程的期末考核环节，调整之前平时成绩和期末成绩的评定形式，采用过程化考核方式，在授课过程中对学生的学习积极性、学习态度、学习表现、综合应用、学习创新等方面按照比例综合评定（见表3）。同时，不断完善课程考核指标，加强职业素养考核标准的建设，将职业素养纳入过程化考核中，在教学中约束学生，让学生全程参与学习，使课程的评分合理化，提高学生的学习效果，培养全面的综合型技术技能人才。

高职高专教育主要为国家培养技术技能人才，随着社会发展，新时代的大学生接收信息的渠道越来越多。在单片机课程中加入思政教育，不仅可以紧扣时代特色，用当前流行的元素举例，将抽象的知识变得生动，激发学生的学习潜能和学习兴趣，培养学生的努力拼搏精神，还能教会大学生什么是正确的选择，帮助当代大学生树立正确的世界观、人生观、价值观，使其实现人生价值。

通过对这种教学方法的实际应用，我们取得了多项教学成果，如在2022年全国大学生集成电路创新创业大赛——中高职赛道中荣获全国三等奖1项，2023年甘肃省职业院校技能大赛集成电路开发及应用赛项中荣获一等奖1项、三等奖2项，立项2022年度校级单片机技术精品课程1门等。

五、结束语

自Intel公司在20世纪80年代初推出51单片机以来，其作为主控芯片被大量应用到电子产品中，时至今日仍然是众多高校单片机课程入门的最佳选择，并得到众多大学生和电子爱好者的广泛推荐。虽然经过了很长时间，但是众多高职院校讲授单片机课程还是以51单片机为基础，授课过程以立德树人作为教学的基本目标，采用多种方法和手段将挖掘的课程思政元素融合在知识点中，使用案例驱动法、讲授法、探究法、谈论法等多种教学方法，利用云平台、多媒体、模型、实物、视频等多种教学资源，不断地对教学内容、教学模式和考核方式等进行改进、优化和升级，实现专业知识、专业技能和思想政治教育相统一，三者有机结合，培养了大学生勇于探索、敢于创新的精神，同时也为其他的专业课程提供了思政建设的新思路、新方向。

参考文献：

［1］严俊.“课程思政”融入《电力电子技术》课程的人才培养探索与实践［J］.劳动保障世界，2019（35）：56.

［2］张丽，王立国，刘景艳，等.课程思政视角下数字电子技术教学改革实践与探索［J］.教育教学论坛，2020（26）：93-95.

［3］王中宝，王云鹤.单片机课程中发光二极管教学与思政融合项目开发研究［J］.发明与创新（职业教育），2020（2）：70.

［4］姜忠爱，蔡卫国，牛春亮.单片机原理与应用教学模式与课程思政改革研究［J］.高教学刊，2020（9）：129-131.

［5］乔延华，赵琳，李建娜.《单片机原理及应用》课程教学改革探索［J］.当代教育实践与教学研究，2017（10）：142-143.

◎编辑 马燕萍