基于项目式单片机及应用技术课程融入思政元素的教学改革研究

2023-10-20陈燕慧顾宗磊

科学咨询 2023年15期

陈燕慧，顾宗磊

（临沂大学机械与车辆工程学院，山东临沂 276000）

2020年5月，教育部印发了《高等学校课程思政建设指导纲要》（以下简称《纲要》）。《纲要》指出：“全面推进课程思政建设是落实立德树人根本任务的战略举措。”笔者以单片机及应用技术课程为例，在课堂教学中，以模块化的形式融入思政元素，认真探索思政元素对教师和学生产生的积极影响。对于工科的课堂教学而言，思政教育尤为重要。今后，学生在学习和工作中都要表现出精益求精的大国工匠精神、爱国情怀和使命担当。

一、单片机及应用技术课程的教学现状

单片机及应用技术是我校机械电子工程专业学生的必修课，在先修课程和后续课程中起到桥梁作用。从目前的课堂教学来看，教师很少在重要的知识模块融入思政元素，重点关注学生对课本中的理论知识的掌握情况，仅仅通过期末纸质试卷的成绩高低判断学生的学习情况，忽略了工科机械电子类专业对学生知识能力、综合素质的培养。

单片机及应用技术课程的知识比较抽象，综合了计算机、电子技术、C语言等多门课程的难点和重点。尤其是单片机内部结构、编程语言、特殊功能寄存器的设置和应用，学生在学习中觉得知识点比较抽象和枯燥，最终降低了学习单片机知识的兴趣，无法提高积极性和主动性，学习效果达不到预期[1]。

二、单片机及应用技术课程的课堂教学融入思政元素的意义

单片机及应用技术课程作为机械电子工程专业的必修课，课程目标要求学生能熟练掌握51单片机的基本概念、硬件内部结构，熟悉Keil C51编程语言，并初步具备单片机控制系统的硬件制作和软件开发的能力。结合机械学院学科的发展和对知识更新的要求，在课堂教学过程中，教师应要求学生在掌握基本理论的同时，要做到理论与实践相结合。

在单片机及应用技术课程的教学和改革过程中，教师要融入思政元素，实现专业知识与思政教育相结合，提高课堂教学的效果，增强学生的社会责任感和创新意识，激发学生对专业知识的求知欲。通过思政教育，教师也能获得更好的发展，提高自身的人文素养。教师在课堂教学中融入思政元素，不管是对于教师还是对于学生，都具有重要的理论意义和实践意义。

三、挖掘课堂教学中的思政元素

在单片机及应用技术课程的教学过程中，教师要根据课程特点，以模块化的形式对课程内容进行细化，重组知识结构，在每个模块中都融入思政元素。教师要从实践中出发，深入挖掘课程中的思政元素，借助编程软件Keil C51和电路仿真软件Proteus进行联合仿真。此外，教师还要采用理论与实践相结合的教学模式，使学生边学边做，提高学生的学习兴趣。课堂教学融入思政元素的设计如表1所示。

表1 课堂教学融入思政元素的设计

四、典型教学案例设计

单片机及应用技术课程的知识点比较多，概念比较抽象，知识点之间的联系比较复杂。因此，在课堂教学过程中，教师可以采用案例分析这一教学模式，将思政元素融入教学中，使学生掌握和理解单片机控制系统的设计过程。笔者选择了智能家居中具有代表性的案例“物联网智能护眼灯设计”作为案例分析的案例，该案例是笔者与学生共同完成的[2]。

（一）新课导入

在国家的大力扶持下，为了满足个人的智能化需求，智能家居应运而生。本案例的单片机核心控制单元选用STC89C52，该单片机由深圳市宏晶科技有限公司独立研发，是性价比比较高的一款单片机。笔者选用该芯片逐步引导学生了解中国芯片的发展历史、现状以及发展趋势。当前，国际竞争愈发激烈[3]，这在很大程度上提高了学生学习单片机知识的热情。教师要让学生认识到中国的发展要靠实力、靠技术，鼓励学生多参加竞赛。在制作竞赛作品时，学生一定要支持国货，选用我国独立研发的芯片。

（二）教学方案设计

1.系统总体方案设计

笔者要求学生查阅相关的资料，从实际出发，设计合理的系统方案，绘制控制系统框图。学生选择了具有代表性的国产芯片STC89C52作为控制核心单元，该芯片是我国具有独立自主知识产权的芯片，支持在线编程ISP，方便下载程序。

2.系统硬件电路设计

笔者通过带领学生学习单片机基础知识、仿真软件Proteus等，要求学生将所学知识进行模块化、系统化，目的是使学生具备绘制电路原理图的能力，使学生了解到理论从实践中来，同时理论又能指导实践。

3.系统软件设计

单片机要控制外围的各个模块，必须具有正确的程序。笔者要求学生通过运用不同的设计思路，编制正确的程序。各个不同的程序，最终实现的目的是一样的。教师要及时引入思政元素，告诫学生要有正确的人生观，充分利用好自己的青春年华，丰富自己的内涵。

4.软件和硬件联合仿真

教师可以引导学生利用专业编程软件和仿真软件Proteus进行联合仿真。在仿真调试阶段，学生往往会出现很小的错误，比如程序中把I/O口中的P0写成p0，导致程序无法运行。在设计电路原理图时，如果学生没有合理选择电阻、电容等元件的参数，都会无法进行仿真，也无法得出自己想要的结果。在硬件和软件设计过程中，教师应要求学生养成一丝不苟的态度，从小事做起，培养学生的工匠精神。

五、融入思政元素的教学方法和考核方式改革

（一）教学方法改革

1.思政教师团队建设有待加强

合格的老师首先应该是道德上的合格者，好老师首先应该是以德施教、以德立身的楷模。师者为师亦为范，学高为师，德高为范。教师是学生道德修养的镜子。高校要想将课程思政融入课堂教学中，教师团队的建设起着至关重要的作用。教师的个人素养、教学方法、教学理念都会影响教学效果。高校要鼓励教师多参加线上教学活动的培训，充分利用线上线下混合教学等方法，优化教学方案，丰富课堂教学。教师要在课堂教学中融入思政教育，密切关注相关专业发展的前沿，树立正确的世界观、人生观、价值观，提升思政教育能力[4]。

2.挖掘思政元素，并将其融入课堂教学

单片机及应用技术课程采用模块化教学，教师根据各个模块的特点深挖思政元素，将思政元素不断融入教学过程的各个环节。教师在教学中融入思政元素，学生不但能学到专业知识，而且能增强对机械电子工程专业的认同感，接受到爱国主义教育。当教师讲到“按键控制LED流水灯”时，从表面现象来看，不同的学生实现的效果都是一样的，但是程序的编制方法多种多样。例如，若学生运用高级语言C51编制程序，可通过定时或中断来完成程序的编制，也可通过键盘扫码的方法来完成。这充分体现了现象与本质的辩证关系，教师要及时引导学生透过现象看本质。

3.丰富课堂的教学方法

在课堂教学中，教师可以采用新课导入式、模块化、案例分析法、分组讨论法等教学方法。学生在机房听课时，教师要让学生边做边学，充分调动学生学习的主动性和积极性。教师要充分利用线上线下相结合的教学模式，借助多种网络学习平台，在有限的时间内，让学生能尽可能多地学习知识。教师要把课堂上的知识点分解为点、线、面，最后再对知识点进行梳理，加深学生对单片机知识的了解。

4.主讲教师加强课堂互动

在课堂教学过程中，主讲教师根据芯片的国内外发展形势，引导学生积极开展课堂讨论。教师根据学生讨论的情况，在教学内容中融入思政元素，鼓励学生在今后的学习和工作中，积极乐观地解决当前的技术瓶颈问题，激发学生的爱国热情，鼓励学生以饱满的热情迎接错综复杂的挑战，为祖国的发展贡献一份力量[5]。

（二）考核方式改革

传统的考核方式较为单一，主要以期末闭卷考试为主，部分学生考前集中突击，死记硬背。在软件编程的试题中，如果题目要求稍微改变，学生就无法编制正确的程序。这样，教师就无法对学生作出客观正确的评价。目前，高校可以采用过程化考试对学生进行考查，将考核贯穿教学的整个过程。在课堂教学中，教师可以利用一部分时间讲解本节课的基本知识、难点和重点，将大部分时间留给学生消化知识点。学生仿照教材典型实例，按照自己的要求修改电路原理图和程序。学生可以利用Proteus和Keil进行软、硬件联合仿真。如果课堂时间比较少，教师就要给学生布置课下设计作业，让学生以小组的形式完成不同控制系统的设计。通过这样的方式，教师能培养学生的动手操作能力，发挥学生的主观能动性，使学生将平时学习落到实处。教师不断完善过程化考核，效果明显，避免了学生死记硬背、囫囵吞枣。