“互联网+”背景下单片机技术课程思政混合教学设计与实践

安康 王玉槐 王李冬

摘  要：课程思政是将思政寓于课程之中，是立德树人的根本。文章在课程思政基础上，以单片机技术课程为例，基于“互联网+”线上线下混合教学，从教学设计架构、教学策略优化、育人教学实践以及教学成效阐述单片机技术课程思政要素的凝练与素材的实践运用。教学成效表明学生思维发展、能力培养和品格养成得到全面发展，课堂教学有效性得到全面提升。

关键词：课程思政；协同育人；价值引领；品格塑造

课程思政是一种教育理念，是将思想政治教育融入高校课程教学改革各个环节，引导、启发教师找到思政教育突破口和立足点［1］。教师在课程教学改革中将思政元素“润物细无声”地渗透进课程教学中，形成专业教学与思政教学协同效应［2］。目前高校虽然积极探索实践课程思政与思政课程协同建设，但浮现出思政教育与专业教育相互隔绝的“孤岛效应”［3］，需要不断深化课程思政改革与创新，全方位推动形成课程思政与思政课程同向同行育人格局。

基于此，推动课程思政教学创新赋予课程研究更加丰富的内涵。2018年11月教育部高等教育司司长吴岩在第十一届“中国大学教学论坛”提出“金课”建设标准。2019年教育部在全国范围内开展一流本科专业和课程建设“双万”计划［4］。“金课”与一流课程的提出赋予了课程思政教学研究一种全新的课程建设生态，将思政元素贯穿到专业课程教育教学全过程，使专业课程与思政教育同向同行［5］，消除思政教育与专业教育相互隔绝的“孤岛效应”。

本研究融入“课程思政”通过“多平台、多终端”互补型技术学习环境，以电子信息专业“单片机技术”课程为例，进行线上线下混合教学研究，通过实践探究建设“单片机技术”一流课程，以课程思政与思政课程协同理论为指导，提升课程思政实效性。

一、教学设计架构

课程教学基于建构主义学习理论，以学生发展为中心理念，将思政元素、职业素养融入课程教学内容，将社会热点和身边鲜活事例与教学内容有机结合，用身边的事、用学生的语言讲解，使思政元素的融入更周密、更有说服力。采用OBE成果导向［6］，融入课程思政、设计“动态翻转+BOPPPS”融合式教学模式，通过“案例驱动+头脑风暴+随堂测验+实时反馈+小组讨论”等多样化的教学方法，有效提升课程思政教学效果。依托“MOOC平台、钉钉直播平台、A+课堂派教学互动平台”多元互补型学习环境，采取线上线下混合的教学模式，以电子信息专业“单片机技术”课程为实施案例，进行课程思政协同育人设计，通过实践探究重构“单片机技术”课程思政教学内容，凸显课程思政建设目标与凝练思政元素，实施过程评价与终结性评价融合的课程评价指标，更加关注学生的过程性学习，更加关注课程思政在评价过程中的融入，综合评价学生知识、能力与思维发展。

通过课前（引入七步训练法［7］）、课中（课程思政、PBL问题导向、对分课堂、动态翻转混合式教学理念［8］）、課后（线上话题交流、项目拓展开发）的实践，通过项目创作，激发学生内心深处强烈的求知欲和好奇心，增强作品完成自信心（教学设计架构如图1）。

二、教学策略优化

（一）课程思政价值观引领

使学生坚定“四个自信”、增强民族自豪感：讲解我国单片机技术发展背景、科学技术政策和体系建设，让学生体会中华民族五千年文明形成的价值观和文化主体性。

通过思政建设，培养学生创新与思辨能力：引导学生发现和理解科学技术中的中国创新、将知识传授与价值引领有机统一。针对课程教学设计中国重要的现实问题，如“中国航天”“中国高铁”“中国5G通信技术”“中国华为麒麟芯片”等典型科学技术案例，关注国家核心技术攻坚，如何破解“卡脖子”技术典型案例，让学生参与课中环节分析和辩论，课前搜索文献和资料，理解中国科学研究政策导向，书写思政元素案例的个人心得报告，教师通过审核学生提交的个人心得，及时了解学生的个人见解与观点，培养学生形成正确的世界观。

（二）思政元素融入教学内容

基于CDIO工程教育理念，注重OBE成果导向，将课程思政案例结合科研成果输入课堂，基于“任务—需求—调研—方案—设计—调试—评估”七步训练法，学生团队合作对项目进行设计与调试，通过挖掘课程思政元素与单片机教学内容充分融合予以实施（如表1所示）。

（三）课程协同育人机制

基于“案例牵引与对接前沿知识”作为课程思政教学标准，根据课程教学目标与内容，选取我国在单片机技术发展与实践过程中如“中国航天”“中国高铁”“中国通信”等典型科学技术案例应用于课堂教学。通过对技术前沿分析、实现方案、软件与硬件解决的重大技术攻关项目、突破技术封锁实现中国智造产业提升，培养和训练学生严谨的科学态度和科学精神。

基于“自主、合作、探究、创作”作为学生发展理念，针对教学内容设计与教学内容关联的思政案例，将科研成果作为教学知识点的一部分引入课堂案例式教学，课上融入BOPPPS教学策略［9］，将教学活动分为Bridge-in（导入）、Objective（学习目标）、Pre-assessment（前测）、Participatory learning（参与式学习）、Post-assessment（后测）、Summary（总结）六个环节，采用“案例驱动+头脑风暴+随堂测验+实时反馈+小组讨论”等教学方法，充分关注学生在课堂上专注力的变化，合理规划教学时间，给予学生充足的参与机会，提高学生技术创新能力。

（四）“互联网+”信息技术融入

1. 丰富课堂形式，培养探索和吃苦精神

基于建设的MOOC平台+“课堂派”互动平台+钉钉直播平台，依据测评结果区间预判和反馈机制，对学生预习效果与测评结果评估构建一种可控的单片机翻转课堂教学新模式［10］，动态调节授课形态，形成教学闭环。课程教学中引入人工智能、语音识别、射频、传感器、芯片制造、物联网和移动互联网技术最新研究成果，让学生了解最前沿的技术发展生态，引导学生循序渐进地完成单片机学习，培养学生发现、分析、解决问题的能力。

2. 将学生素质、能力纳入课程考核体系

评价考核将课程思政纳入考评指标，设计线上线下融合、过程性评价与终结性评价结合多元化课程评价指标。总评由平时、阶段项目考核和期末考核三部分构成，其中平时成绩MOOC平台线上考核占总评30%，更加注重学习过程的素质、能力与知识评价。

阶段性项目考核占总评30%，重点考查学生综合素质发展，技术创新能力、工程应用分析问题和解决问题的能力，通过单片机阶段性项目创作，激发学生内心强烈的求知欲和好奇心，增强作品完成自信心，培养学生锲而不舍的钻研精神和科学态度。

期末考核占总评40%，侧重于评价学生分析单片机硬件系统，以及根据要求设计单片机控制系统的开发能力和编写程序的专业技能，引导学生精益求精。

三、课程育人实践

课程思政通过潜移默化的方式结合工程案例驱动设计动态翻转教学引入到线上线下混合教学过程。以“单片机实现花样流水灯闪烁项目”为例，花样流水灯闪烁项目，课中环节授课2学时，对授课内容依据BOPPPS教学策略优化设计。

课前：教师通过课程平台发布学习任务、复习和预习知识测试、知识点微课等，学生利用学习平台根据教师发布的学习任务进行模块化学习，教师依据平台实时跟踪学生学习情况，对个别学习效果差的学生进行差异化指导。课中：采用BOPPPS［9］教学策略进行课中设计。

1. 导入：思政元素杭州钱江新城灯光秀视频，师生互动交流讨论（面答与弹幕），感受中国科技发展日新月异，增强学生的家国情怀，让学生思考30栋高层呈现灯光秀巨幕背后的物理器件“发光LED”，帮助学生分析本节课思政目标，激发学生知识学习的兴趣点。

2. 目标：引入科研作品爱心闪动流水广告牌效果课上展示，帮助学生分析本节课掌握的知识、能力和素质目标。

3. 前测：学生能够利用已学习的单片机硬件体系结构知识解决单片机IO引脚应用，通过对学生前期单片机硬件体系结构知识测试获取学生本节课基础知识掌握情况。基于单片机MOOC平台获取学生学习数据，对前测知识点测试结果分析：电子1901班94.29%学生完成测试提交，93.8%学生测试良好以上；电子1902班92.11%学生完成测试提交，97.1%学生测试良好以上。测试结果分析表明，学生已掌握单片机硬件体系结构中I/O接口，有利于本节内容学习，根据学生前测综合评定学生学习效果，依据评测结果区间预判机制动态选择课堂翻转方式，本节选择对分课堂教学［11］。

4. 参与式学习：教师讲解单片机实现花样流水LED灯硬件电路设计时，以项目制形式参与，通过课堂案例引导切入衔接思政教育。花样流水灯闪烁硬件电路设计时需要具备“工匠精神”，结合具体单片机控制LED灯技术案例深入剖析。课上课下将学生分组以团队形式参与项目开发，检验学生对知识的掌握程度。通过案例驱动，激发学生花样流水灯控制系统硬件电路设计能力，通过团队合作解决复杂问题的综合能力和高阶思维，在合作学习中提升自己。花样流水灯硬件电路设计完成后，进行项目软件程序设计以及系统调试工作，组内成员之间通过“经验分享”“组内讨论”等团队协作方式，按照自主、尊重、合作的态度投入项目设计与制作中，让学生在项目分析中主动思考、积极探索。

5. 后测：课上高阶拓展训练，教师发布训练要求：利用提供的爱心LED扩展电路，以小组为团队，每组队伍人员自由组合，并设计自己喜爱的爱心LED闪烁流水形态。该部分注重学生知识学习的高阶性，培养学生通过团队合作解决复杂问题的综合能力和高阶思维。

6. 总结：教师对本节教学内容回顾并总结，结束时通过播放杭州钱江新城城市灯光秀视频与课堂开始灯光秀思政案例导入前后呼应，对学生寄予希望，进一步激励学生对课程认同感、专业认同感、中国科技发展认同感，进一步增强学生的家国情怀。

课后：教师利用课程学习平台发布本节知识点作业、拓展话题和课程预习任务，学生独立完成并在线提交，同时及时检查自己的学习效果。教师通过多种技术学习平台为学生在线答疑解惑，促进学生对本节知识点的吸收。

四、教学成效分析

目前课程已在浙江省开放课共享平台MOOC端（www.zjooc.cn）运行五轮，对电子信息专业19级、18级、17级三轮课程实施由平台导出学生学习数据（如图2），数据分析结果显示：随着“多平台、多终端”互补型学习平台的推广，学生积极参与线上学习，线上学习多样性和教学策略不断优化，尤其在电子19级教学改革过程中学生能够掌握90%以上的课堂教学知识，实现课堂教学的有效性，通过混合教学，兼容差异化学习，动态调整教法，学生单片机技术开发能力逐年提高。

通过对单片机课程改革创新，提升课程高阶性，指导学生积极参加学科竞赛、学生科研、申请专利等，近年来共获得国家级学术竞赛奖项5项，省部级学术竞赛奖项15项，学生科研项目立项20项，学生参与发表高质量科研论文8篇。通過竞赛和科研过程中的交流，促进师生双方合作精神发展，教师走进学生内心深处，在比赛和科研过程中锻炼学生保持平和的心态，学生通过竞赛和科研过程的经验，极大提升学生工作责任感、团队合作能力与实践创新能力。

五、结语

对“单片机技术”课程进行一流课程建设，使得课程在“互联网+”背景下的思政价值意蕴更加丰富，通过工程案例牵引，设计动态翻转课堂，将建构主义学习理论应用于课程教学实践，基于“多平台、多终端”互补型学习环境精准指导学生线上线下的混合式学习。通过“学生中心、产出导向、持续改进”教学理念，学生知识、能力与素质得到全面发展，有效激发学生学习兴趣，培养学生自主学习能力，促进学生全面健康发展。

参考文献：

［1］ 杨晓宏，郑新，梁丽. “互联网+”背景下高校课程思政的价值意蕴与实践路径研究［J］. 电化教育研究，2020（02）：71-78.

［2］ 涂刚鹏，刘宇菲. 思政课程与课程思政协同育人的三维路径［J］. 学校党建与思想教育，2020（21）：50-53.

［3］ 张宏. 高校课程思政协同育人效应的困境、要素与路径［J］. 国家教育行政学院学报，2020（10）：31-36.

［4］ 教育部. 关于一流本科课程建设的实施意见［EB/OL］. （2019-10-24）. http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/201910/t2019 1031_406269.html

［5］ 温潘亚. 思政课程与课程思政同向同行的前提、反思和路径［J］. 中国高等教育，2020（08）：12-14.

［6］ 冯晓英，曹洁婷，黄洛颖.  “互联网+”时代混合式学习设计的方法策略［J］. 中国远程教育，2020（08）：25-32.

［7］ 安康，王玉槐，张慧熙. 面向职业标准的独立学院综合实训课程改革研究［J］. 高等理科教育，2015（04）：82-85.

［8］ 安康，李静，王玉槐. 基于移动学习App的单片机课程改进式翻转课堂设计与实施研究［J］. 高等理科教育，2019（01）：108-114.

［9］ Pattison P，Russell D. Instructional Skills Workshop Handbook［M］. Vancouver：UBC Centre for Teaching and AcademicGrowth，2006：42-63.

［10］ 安康，王李冬，张慧熙. 案例驱动线上线下混合教学设计与优化［J］. 电气电子教学学报，2022（01）：42-47.

［11］ 杨淑萍，王德伟，张丽杰. 对分课堂教学模式及其师生角色分析［J］. 辽宁师范大学学报（社会科学版），2015（09）：653-658.

（责任编輯：郑畅）

作者简介：安康（1981—），男，硕士，杭州师范大学钱江学院副教授，研究方向为移动物联网开发、教育信息技术；王玉槐（1981—），男，博士，杭州师范大学钱江学院副教授，研究方向为机电控制、新型材料加工；王李冬（1982—），女，博士，杭州师范大学钱江学院副教授，研究方向为语义挖掘、教育信息技术研究。