迭代思维在技工院校单片机课程教学中的应用探究

2024-01-15刘福祥刘军

职业 2023年23期

刘福祥刘军

摘要：针对技工院校电工电子类专业部分专业课教学中存在的“散”“虚”“远”“难”等问题，本文以单片机课程为例，结合本课程特点和本专业学生的实际情况，从教学场景、教学资源、学业评价等方面探究迭代思维在技工院校单片机课程教学中的应用。

关键词：迭代思维；技工教育；单片机

随着数字经济的不断发展，新知识、新产品乃至新职業都在不断涌现，这促使技工院校专业建设更加注重开放、创新、共享的理念，紧跟产业调整步伐，丰富教学内容，完善教学资源，创新教学方法。在新时代背景下，笔者以单片机课程为例，结合课程特点和技工院校学生的实际情况，探究迭代思维在技工院校单片机课程教学中的应用，以期为电工电子类专业相关前导、后续课程提供借鉴和思考。

一、迭代思维的基本概念和应用价值

汉语词典中，“迭”释义为轮流、替换。百度百科解释“迭代”是一种重复反馈过程的活动，迭代法被描述为一种不断用变量的旧值递推新值的过程，与之相对应的是一次性解决问题。迭代思维源于数学领域，一般应用于计算机等专业，近年国内高校和职业院校也对迭代思维在其他专业的应用开展了研究和实践。例如，秦磊华以提升学生硬件系统设计能力为目标，给出了硬件迭代的设计方法与推广价值；黄潇潇基于对重塑职业素质教育的研究，认为迭代思维能促进创业创新素质教育；高媛媛、胡晓荣实证分析了基于迭代思维的教学模型在培训工作中的推广价值。

2022年3月，人力资源社会保障部在前期开展3批共31个技工院校一体化教学改革试点专业的基础上，印发《推进技工院校工学一体化技能人才培养模式实施方案》，在全国技工院校推进工学一体化技能人才培养模式的实施，重点实施课程标准制定、教学资源开发、教学方法应用、教学场地建设、教师队伍建设等任务，这对各技工院校专业建设、课程设置、教学方法等都起到了重要的指导作用。工学一体化教学是将理论教学和实践教学相结合、将学生能力培养和工作岗位需求紧密对接的教学，其非常重要的教学特点是从以教师教授为中心向以学生学习为中心转变，通过学生主动学习的过程，获得知识、能力和综合素质的提升。

从课程与课堂的视角来看，迭代思维的快速反应、精准定位、微小创新、持久改进及以用户为中心等特征与工学一体化教学的契合度较高。首先，应用迭代思维，尝试把课程周期分解成若干小周期来完成，又在实现若干小周期循环改进的基础上实现课程的循环改进；其次，在具体的操作上，每个学生都可以在小功能模块的基础上，不断加工、完善，以实现自身想法，又可以将数个小功能的模块整合起来，构建结构更复杂、功能更完善的综合性项目；最后，能有效解决周期冗长的问题，从始至终都有阶段性的评估和反馈，让学生在主动学习、不断试错中提高，这对提高课堂效率有着重要的意义。

二、课程教学的现状及问题分析

单片机是应用最广泛、最典型的控制器之一。单片机课程是电工电子类专业的重要课程之一，具有较强的综合性和实践性，非常实用，也非常需要实操教学。

当前，在单片机课程教学中，很多技工院校会采用以理论教学为主、实验为辅的教学方式，这种方式实践与理论结合的较少，不符合技工院校学生的特点，教学效率不高。而很多技工院校尝试将理论课与实验课整合，教师在讲解理论知识后，马上指导学生做相应练习，总体上一般分为理论讲解、示范操作、学生操作及教师巡回指导、总结评价等步骤。笔者所在学校于2009年开始按照上述方式，实施了单片机课程理实一体化教学，教学采用以计算机仿真为基础，以项目为主导，以实现硬件功能为目标的教学方式，在培养学生的技能水平和创新意识方面取得了一定的成效。但是，随着学生基础能力的变化和教学改革的深入，单片机课程教学出现了“散”“虚”“远”“难”等问题。“散”，即单片机课程具有综合性特点，涉及数模电、传感器、电机驱动等多方面知识，因此教师在教学进程中会选取较多的案例去阐述相关知识，导致课程知识点过多，整体结构比较散，操作复杂，部分学生不能聚焦关键点，进而不能很透彻地理解课程知识，导致基础不扎实，而无法进行有效实践；“虚”，即教师为保证课堂教学和学生学习效率，采用了较多仿真案例，并力求保证仿真电路的可行性，但随着课程教学的深入，过多的仿真反而会降低学生的学习效率，也远离了工程实践初衷；“远”，即本课程最后会通过制作PCB板、安装调试等步骤体验实际项目开发过程，但是由于从程序分析到安装调试“路程”较长，部分学生还未到达此过程，就因为听不懂、学不会而失去了学习兴趣，感觉距离工程项目越来越远，缺少了成就感和获得感，更缺少愉快的工程体验；“难”，即前三点综合下来，不免会有学生感觉理论知识难懂、实践操作枯燥，只能反复验证实验结论，却无法解决工作上的问题，进而产生对本课程重要性、实用性的怀疑，导致了学生感觉难学、教师感到难教现象的出现。

三、迭代思维应用于教学的实践

结合专业课程设置方案和相关课程实施方案，经过综合考虑，笔者决定从教学场景、教学资源、学业评价等方面开展实践。

（一）创设可迭代的教学场景

为了满足单片机课程及其前导课程和后续课程的教学需要，笔者所在学校对现有部分实验室加以改造，重构了3个教学场景。第一，组建电子综合实验室，搭建工作区、元件区、焊接调试区、资料查询区等工作区域，配置电脑、打印机、投影仪等教学设备，可以满足教学的常规需求。第二，组建电子技能训练室，配置焊台、电脑、相关拓展书籍、调试工具、检测设备、树莓派等开源硬件，以满足部分学生课后探讨、个性化学习、深入交流、创新实践的需求。第三，组建技师研修综合训练室，配备综合工作台、云平台、3D打印机、切割机、精密检测设备等综合性资源，满足较大型的、综合性的、与企业对接更加紧密的项目的设计、制作和改造需要。3个学习场景可以依据教学计划和团队训练计划，以班级或以组为单位交叉使用，相互配合，并能根据行业、企业需求变化加以调整。

（二）建立可迭代的教学资源

教学离不开教材，根据课程特点和教学中的问题归纳，笔者所在学校总结教学经验，编写了《单片机实用技术》校本教材，该教材在保持知识系统性的前提下，更加重视工程实践，也取得了一定的教学成效。在此校本教材基礎上，不断增补任务书、工作手册等材料，用以作为学生学习过程的辅助参考材料。除此之外，笔者还尝试使用“学习通”等互联网教学资源平台，将重点章节资料、教师推荐的教学辅助资料、课后思考题目、新技术资料、项目资料等上传，让学生可以自主学习，并能主动地进行交流、讨论、总结和反馈。

（三）强化迭代思维促进学业评价

为了使教学项目的实施过程更加接近企业实际工作过程，需将实际应用中的成本控制、电源连接、驱动能力、产品稳定性、产品工艺等具体内容渗透进项目实施教学中，并适度增加课题规划和课题报告等步骤，这样可以让学生在头脑中形成一个完整的、实际项目的工作过程图。对学生的学业评价不能仅仅以考试结果为依据，而应增加过程性评价内容，做到考评结合。学生需要经过设计制作、安装调试、归类整理、制作PPT文件或展板、互动交流等过程完成学习任务，并面向师生汇报本组和个人的工作过程。这种的扁平化的评价过程能为学生提供广阔的发挥空间，能够在很大程度上激发学生活动参与的主体意识，调动其积极性，释放迭代活力，也会为技工院校学生的毕业设计、技师研修打下基础。同时，教师也会在评价过程中不断总结，不断探索新方法、新技能，做到教学相长。

四、结束语

笔者探究了迭代思维在电工电子类专业的应用价值，并以单片机课程教学为例，从工作平台、教学场景、教学资源、学业评价等方面探索和实践了迭代思维在教学中的应用。实践证明，应用迭代思维能有效解决单片机课程教学中出现的“散”“虚”“远”“难”等问题，能使更多的学生主动地交流、讨论和总结所学知识，并加以实践应用，不断提高学习效率和学习质量。