“双1234”教学设计在应用型本科中的教学改革实践

［摘 要］应用型本科以培养具有实践能力和职业素养的应用型人才为目标，着重培养学生解决实际问题的能力。文章根据应用型本科人才培养目标及学情，以电类工科专业的核心课程——单片机原理及应用课程为例，提出基于“一中心、一导向，二结合、二重构，三牵引、三优化，四融合、四转变”的“双1234”教学设计的改革实践思路，组建优质教学团队，构建线上教学资源，并分别从教学理念、教学内容、教学模式、教学方法及考核评价等方面入手，阐述教学改革举措的具体落实。实践结果表明，无论是从学生层面还是从教师层面来看，教学改革成效都较显著，教学改革的开展有助于更好地培养具有实践能力和职业素养的应用型人才。

［关键词］“双1234”教学设计；单片机原理及应用；应用型本科； 教学改革

［中图分类号］G642.0 ［文献标识码］A ［文章编号］2095-3437（2024）16-0047-05

应用型本科教育是针对职业教育和实践能力培养的本科教育模式，以培养具备实践能力、职业素养和创新能力的专门人才为目标[1]。与传统学术型本科不同，应用型本科注重将理论知识与实际工作相结合，强调让学生在实践中获取技术和职业经验，更加注重培养学生的实践能力和解决实际问题的能力[2]。

单片机原理及应用课程通常是高校中应用电子技术专业、电子信息工程专业、电气自动化技术专业以及其他电类相关专业的核心课程。东莞城市学院（以下简称我校）开设该课程的专业有：电子信息工程专业、物联网工程专业、建筑电气智能化专业、机械电子工程专业、机械设计制造及其自动化专业以及机器人工程专业[3]。以其中的省级应用型人才培养示范专业——电子信息工程专业为例，该课程是一门重要的专业核心课程，开设在大二下学期。学生在学习了该课程后，可以进行后续的单片机系统设计与制作、嵌入式系统设计与应用、电子综合设计与制作、毕业设计等。同时，该课程也为学生参加电子设计大赛、“挑战杯”等学科竞赛和创新创业项目提供了重要的理论和实践支持[4]。

然而，由于该课程的专业性和实践性较强、内容抽象，教师在教学中既要讲解硬件结构，又要介绍程序设计，更要全面考虑软、硬件的协调与分工，学生普遍反映该课程中的硬件结构不好理解、软件程序编写不易掌握，因此该课程是难教、难学的课程之一[5]。

为此，本文根据应用型本科人才培养目标及学情，以单片机原理及应用课程为例，提出基于“一中心、一导向，二结合、二重构，三牵引、三优化，四融合、四转变”的“双1234”教学设计的思路及教学改革举措。

一、教学改革实践思路及举措

（一）教学改革实践思路

基于上述课程分析，依据我校应用型本科人才培养需求，单片机原理及应用课程的教学改革总体思路确定为：一中心、一导向，二结合、二重构，三牵引、三优化，四融合、四转变。即在整个教学过程中，始终以学生为中心、以产出为导向；理论与实践、线上与线下双结合，教学内容和教学流程双重构；以知识、能力、素质三维目标为牵引，持续优化课前、课中、课后三阶段；教学理念、教学模式、教学方法、考核评价四融合，促进学生“无所谓型—激情型—吸引型—真爱型”四状态的转变，进而助力课程教学改革目标的实现。

（二）教学改革实践举措

1.组建优质的教学团队，为教学改革助力护航

精挑省、市、校多级优秀教师组成课程核心教学团队，负责课程理论教学的开展与实施。邀请有丰富实践经验的工程师和实验员，参与课程实操环节的教学设计。特聘兄弟院校相关课程专家教授开展协同教学，指导完善课程教学设计，为课程教学改革的有效推进助力护航。同时，组织教师参加各类进修培训，不断学习新的教学理念、教学模式、教学方法和手段，在提高自身教学水平的同时，积极开展课程相关的教学改革交流与研究，主动申报教学科研项目、参加教学相关比赛，促进教师将教学改革研究成果与课程教学有机融合，打造“深刻理解课程内容，了解单片机在各专业领域中的实际应用，能够为学生提供理论与实践指导”的“身正学高、德业双馨”的“四有”师资，促进教学改革的持续推进[6]。

2.构建线上教学资源，支撑课程教学活动开展

为了更好地服务课程“双1234”教学设计的有效开展，建设一门符合应用型本科学校学情的在线开放课程，无论是用于辅助传统教学、帮助有需要的学生进行课前预习或课后复习，还是用于改革教学模式、开展线上线下相结合的混合式教学、进行混合式一流课程建设等，都具有一定的现实意义[7]。课程在线教学资源可以对传统的线下课堂教学进行补充，使学生可以随时随地进行课程的学习，提升学生的课程学习效果，实现学生自主学习能力的培养，为学习后续课程或参加学科竞赛打下良好基础[8]。

目前，我校单片机原理及应用课程已完成了省级在线开放课程的建设，分别在“国家高等教育智慧教育平台”和“学银在线”两个平台上线。线上学习的用户除了本校学生，还有外校学生及社会人士。

3.落实课程教学改革实践，开展“双1234”教学设计

如图1所示，在“授人以鱼，不如授人以渔”的指导思想下，坚持以学生为中心，依托自建的省级单片机原理及应用在线开放课程，借助超星学习通App和企业微信等软件辅助教学，实施“理虚实”一体化线上线下混合式教学，并将BOPPPS教学模式落实到课前引育、课中解析、课后督导三阶段，全面开展基于慕课的单片机原理及应用课程教学改革实践，助力课程三维目标的实现，为混合式一流课程建设提供参考。

（1）“一中心一导向”的教学理念

基于我校电类工科专业学生大多基础薄弱、爱玩好动、学习专注力不够、学习主动性不强等学情，坚持以学生为中心，将传统“以教师为中心的教与学”转换为“以学生为中心的学与教”，激发学生的学习兴趣，引导学生自主学习，切实提高学生的学习效果。引入以学生为中心的CDIO（构思、设计、实现和运行）教学理念，基于“授人以鱼，不如授人以渔”的指导思想，以现实生活中实用的电子产品或学生的优秀作品为载体，让学生在作品构思、作品设计、作品实现、作品运行的过程中，掌握一定的软硬件设计与制作技能，培养主动学习的习惯，以及可持续发展所需的终身学习能力、创新能力和团队合作能力，激发学生的创新意识，培养学生的自主创新能力[4]。

（2）“二结合二重构”的教学内容和教学模式

以单片机虚拟仿真软件和超星学习通App作为开展教学的软件载体，以往届学生制作的与单片机原理及应用课程相关的优秀作品作为示范，形成以单片机IO口应用为基础、以实际生活中常见的电子产品为引例的教学内容的案例载体。通过两大载体托起课程教学的两个方面——教学软件载体托起教学情境、教学内容案例载体托起教学过程，促进课程理论和实践、线上与线下“二结合”，实现将获得省级优秀教学案例二等奖的“双载双托”教学模式运用于单片机原理及应用课程教学。

同时，在充分考虑学生的学情和应用型本科人才培养需求的大前提下，课程教学团队成员积极开展研讨，以一流课程建设为契机，整合并重构课程教学内容和教学流程，逐步提升课程教学内容的高阶性、创新性和挑战度，并深度挖掘课程思政元素，实现知识、能力、素质目标的有机融合。

（3）“三牵引三优化”的教学方法

基于“知识传授、能力培养和价值塑造”三位一体的教学目标，以现实生活中实用的电子产品或优秀的学生作品为载体，精挑“导学”的素材，以图片、短视频等形式，结合“问题发现、启发引导、小组讨论、抢答互动、任务驱动、实操演示”等灵活多变的教学方法，吸引学生的注意力，激发学生的学习兴趣，在学生“激活旧知、感知新知”的过程中，实现归纳总结、学以致用、深入探究、团结协作、创新思维等分析和解决问题的综合能力培养。此外，适时融入课程思政元素，强调学习的主动性、积极性和互动性，引导学生感悟理论知识的魅力，学习理论知识的转化，提高分析和解决问题的综合能力，体会科学探究的喜悦，带动学生创新能力和发散思维的培养[9]。

在整个教学过程中，依托自建的课程线上教学资源，注重现代信息化教学手段的有效融入，借助超星学习通App和企业微信等软件辅助教学，线下灵活应用多种教学方法，开展实时导学、督学、促学、助学活动，并将BOPPPS教学模式落实到课前引育、课中解析、课后督导三阶段，实现教学流程的重构与优化。

（4）“二结合三牵引”的考核评价

如图2所示，采用线上与线下、理论与实践的“二结合”，在“知识、能力、素质”三维目标的牵引下，加大课堂表现、实践考核比重，突出学生综合型、应用型能力的培养[10]，采用过程化与个性化、形成性与结果性相结合的多元化考核评价方式，将过程性考核评价和期末终结性考核评价有机融合，贯穿课前、课中、课后三阶段，实现由传统的“结果导向”向“过程与结果并重”的转变，达到激兴趣、练能力、强实践、重过程等目的，并根据实际效果持续完善。

通过上述教学理念、教学模式、教学方法和考核评价“四融合”，逐步实现学生“四状态”的转变，即从“不喜欢这门课程，且上课也不努力”的“无所谓型”或“单纯思想上喜欢这门课程，但上课不怎么努力”的“激情型”，向“即使不喜欢这门课程，上课还是会很努力”的“吸引型”和“既喜欢这门课程，上课又认真努力”的“真爱型”转变。

二、教学改革实践成效

随着“一中心、一导向，二结合、二重构，三牵引、三优化，四融合、四转变”的“双1234”教学设计的有效开展，我校单片机原理及应用课程教学改革取得了较好的成效，下面从学生和教师两个层面来概述相关成效。

（一）学生层面

1.学习状态

通过问卷调查及统计分析发现，学生对单片机原理及应用课程的学习较为认可。从该课程第一次课和最后一次课学生“四状态”转变的数据来看，通过一个学期的课程学习，不怎么想学的“无所谓型”和“激情型”学生的比例下降，逐步向“吸引型”或“真爱型”状态转变。

2.学习成绩

通过数据分析可以发现，近两年，学生人均综合成绩优于教学改革前，优秀率稳步上升。

3.课程相关学科竞赛获奖及成果转化

在以产出为导向、体现学生“学以致用”综合实践能力的课程相关学科竞赛获奖及成果转化方面，近两年，学生利用课程所学开展实际应用实践，积极参加课程相关学科竞赛，如全国大学生电子设计竞赛、单片机及嵌入式系统设计大赛、“挑战杯”竞赛等，先后获得国家级二等奖2项，省级一等奖5项、二等奖8项、三等奖11项，并将有现实意义的实物作品成功申请实用新型专利3项，申报大创项目3项。

（二）教师层面

1.教学评价

授课教师无论是在教务系统的学生评教中，还是在教学全职督导的随堂听课评价中，都取得了很高的分数。本文一作多次受邀担任青年教师教学交流研讨嘉宾，以单片机原理及应用课程为例，给青年教师开展课程教学改革和教学设计的分享交流，并获推参评学校的第一届教学卓越奖。

2.教学研究

随着“双1234”教学设计的有效推进，其中的教学理念、教学模式、教学方法和考核评价等为5项与课程相关的省、校级项目的开展提供了助力，其中3项教改项目已结题2项、1项在研，2项课程建设项目中的1项在线开放课程建设项目已完成，还有1项基于在线开放课程的线上线下混合式一流课程项目处于在研状态。同时，课程教学团队基于项目建设，先后发表课程相关教研论文4篇、课程相关应用论文5篇。

3.所获荣誉

课程教学团队结合教学改革的经验，积极参与课程相关教学竞赛，先后获得省级高校本科青年教师教学大赛三等奖、省级高校创新教学大赛三等奖、省级本科高校在线教学优秀案例二等奖。

三、结语

本文以单片机原理及应用课程为例，结合学生基础薄弱、爱玩好动、学习专注力不够、学习主动性不强等学情，开展“一中心、一导向，二结合、二重构，三牵引、三优化，四融合、四转变”的“双1234”教学设计。在整个教学过程中，课程教学团队教师始终坚持以学生为中心、以产出为导向，依托自建的线上资源，充分考虑课程应用实践性强的特点，精挑课程导入素材，以现实生活中实用的电子产品或优秀的学生作品为载体，适时融入教师教学科研项目，并将各模块知识分为“原理、应用、实操”三个层次，层层递进，变教为诱、变学为思、以诱达思，激发学生“学有所用”的共鸣，引导学生在“学中做，做中学”的过程中，锻炼归纳总结、学以致用、深入探究、团结协作、创新思维等分析和解决问题的综合能力，实现“理论与实践、线上与线下”的双结合；同时，引入以知识、能力、素质三维目标为牵引的BOPPPS教学模式和现代信息化教学手段，开展课前引育、课中解析、课后督促，实现教学内容和教学流程的双重构，持续优化课前、课中、课后三阶段。通过CDIO教学理念、“双载双托”教学模式、灵活多变教学方法、过程与结果并重的考核评价的“四融合”，促进学生“无所谓型—激情型—吸引型—真爱型”四状态的转变。教学改革实践结果表明，无论是在学生层面，还是在教师层面，都取得了相应的成效，形成了“以研促教、以教助研”和“以赛促学、以学助赛”的良性循环，实现了教学改革开展和师生成果产出的相互促进，更好地培养了具有实践能力和职业素养的应用型人才。当然，教学改革永无止境，仍有很多开展进一步探索的空间，比如有效推进混合式教学的开展、提高课程线上资源对“课前”和“课后”的支撑度以及课中教学设计的持续完善等。

［ 参 考 文 献 ］

[1］ 李园园.应用型本科高校机械类材料专业英语课程教学改革研究：评《材料专业英语》[J].材料保护，2019，52（12）：176.

[2］ 兰瑞平，雒晓良.应用型本科院校“线性代数”教学改革探讨[J].教育理论与实践，2017，37（9）：45-46.

[3］ 曹丽娟，周杨景，连元宏，等.应用型本科单片机一流课程建设改革与实践[J].大学教育，2022（3）：117-119.

[4] 贾电如，王苗苗，田俊芳.应用型人才培养模式下单片机课程教学改革与实践[J].教育教学论坛，2020（10）：224-225.

[5] 宋跃，胡胜，任斌，等.基于测控技术教学团队建设探索[J].实验室研究与探索，2022，41（1）：218-221.

[6] 宋跃，胡必武，雷瑞庭.基于转型升级-资源共享的单片机课程教学改革[J].实验室研究与探索，2017， 36（12）：233-236.

[7] 宋跃，余炽业，胡胜.“单片机与接口技术”精品资源共享课设计与建设[J].实验技术与管理，2017，34（6）：150-153.

[8] 李晶，袁云梅.任务驱动法在应用型本科院校教学改革中的应用：以单片机原理与应用课程为例[J].科教文汇，2021（29）：91-93.

[9] 任斌，宋跃.任务驱动法在微机原理与单片机技术教学中的应用探究[J].教育教学论坛，2020（32）：268-270.

[10］ 陈军，韩清华，杨安迪，等.项目团队教学法在嵌入式单片机课堂的探索与实践[J].实验室研究与探索，2022，41（4）：232-235.

［责任编辑：周侯辰］