单片机原理与应用课程教学改革研究

单片机原理与应用课程课程涵盖数字电路、C 语言程序设计、接口技术、操作系统等多个学科领域。不仅使学生掌握单片机体系结构及开发技能，而且培养学生的硬件设计、系统编程、复杂工程问题解决能力，为智能硬件开发、参加各类学科竞赛及进行工程实践奠定必要的基础[1-2]。伴随着 AI 的快速发展，越来越多地要求工科专业学生要拥有更强的系统设计能力、工程创新能力以及跨学科融合能力。但是当前高校单片机课程教学中依旧普遍存在理论和实践脱节、案例过时单一化、评价方式单一化等问题 ，难以达到国家对高水平工程科技人才的要求。为了更好地适应技术变革和产业发展需求，单片机原理与应用课程亟需通过教学模式创新、内容体系建设和评价机制改革等方面加以突破和改进[4]。本文将结合课程特点与实践经验，提出具体教学改革方案，为培养出符合新工科建设需要的嵌入式开发人才打下良好的基础。

一、线上线下混合式教学模式

高校课堂普遍存在的“灌输式”传统教学模式会导致学生课堂参与少、学习被动、反馈滞后等问题。为顺应“互联网 +”时代教学变革趋势，可充分利用笔者所在本科院校现有的线上教学工具，构建“雨课堂 + 翻转课堂”的线上线下混合式教学模式。重新界定师生角色，建立以学生为主体、教师为主导的教学形态，做到师生课前 - 课中 - 课后全方位互动，达到教学质量的全面把控，落实教书育人工作。采取的方式具体是：课前教师通过“雨课堂”平台发布包含 PPT 及教学视频的学习资料，推送核心知识点相关的题目，提醒学生限时答题。教师根据学生的答题结果、预习反馈了解教学情况，找出共性的知识难点，进行二次备课。课中借助“雨课堂”将 PPT 推送到微信客户端，帮助学生摆脱做笔记的束缚，更好地集中注意力听课，使用“不懂”按钮可以实时反馈 PPT 中问题点，实现课堂智慧互动。同时可以利用该工具开展课堂测试，检测评估当堂学习效果。课后教师根据“雨课堂”自动生成的数据对学习情况做到熟知在心，如签到、答题得分等，清楚把握学生知识掌握情况，据此动态调整教学计划与进度，把原本按经验和感觉来把握的教学决定转变为根据数据作出的科学决策，实现“经验驱动”到“数据驱动”的跨越。

二、多方位教学内容革新

随着时代发展，企业对人才能力有了更高的要求，需要工程实践能力、创新意识和学科交叉综合能力等综合素质较高的人才，因此工科专业课程的教学内容需要与时俱进并深化改革创新。本文基于单片机原理及应用课程教学存在的问题，着重对教学内容滞后（如侧重 8 位 MCS-51 单片机）、理论知识与实践脱钩、创新人才培养难等问题提出了新的改革举措。

（1）紧跟市场人才需求，拓展专业知识教学。在遵循学分制的基础上拓展知识性教学内容，结合市场人才需求重构教学大纲，以项目为主线，引入 STM32 等前沿技术，加强单片机与操作系统融合教学，突破当前教学内容脱离实际的问题，提高学生智能产品综合设计能力。

（2）开展课堂仿真，衔接理论与实践。依据课程自身特色及学生的具体情况，重新编排教学内容，把自制实验板、仿真软件带进课堂，在讲授理论的同时进行可视化仿真实验；打破“先理论后实验”的旧有思路，前置基础实验，使理论知识及时应用于基础实验中，增强学生理论联系实践能力以及学习兴趣。

（3）项目制实验教学，提升应用创新能力。贯彻工程教育理念，实行“基础验证 - 综合设计 - 创新应用”递进式实验体系。在项目制教学过程中利用实际项目案例，按照学生（研发）- 教师（客户）分工完成需求讨论、文档编写和系统研发，紧密贴合教与学的实际，培养服务国家战略需求的应用型创新人才。

（4）落实课程思政，造就高素质人才。将价值塑造、知识传授、能力培养三者融合，深入挖掘课程思政元素，形成课程思政教学资源库，融入课堂教学实践中；紧跟国家重大战略和世界科技前沿方向，激发学生的爱国情怀和强国志向、创新志气、专业自豪感，鼓励学生把创新创业成果转化为服务国家、服务人民的实际行动。

三、“四位一体”全过程考核机制

考核是对教学过程的总结和检验，也是对教学质量的评定手段，在目前的评价体系中主要采取的是期末闭卷笔试形式，评价过于主观片面、有一定的滞后性，且可能导致一部分学生为了应付考核，死记知识点而忽略了创新能力以及解决复杂工程问题的能力。结合笔者所在学校目前的教学考核方式以及针对应用型技术人才的培养要求，结合课堂教学以及实践教学两种方式进行尝试探索，试图形成一种新的课前、课中、课后以及期末考试“四位一体”的课程考核模式。课前考核基于“雨课堂”任务完成情况、学习态度及主动性；课中考核涵盖课堂纪律、课堂讨论积极性、实验项目参与度、项目分析能力和创新性；课后考核参考课外作品设计、竞赛获奖及大作业；期末考试强调能力迁移，命题避免记忆类题型，注重考查学生的问题分析、研究设计及工程实践等能力，可设置综合应用、实验设计等题型。通过将考核贯穿整个教学过程中，不但可以促使学生平时多进行知识的积累与实践运用，同时也助力教师随时获得反馈，以便及时调整教学思路，动态实施教学改革，提升教学质量。

利用“雨课堂 + 翻转课堂”混合模式重构教学环节，实现师生深度互动与精准学情管理；推行教学内容革新，将业界主流平台和技术融入到课程，强化课程建设质量；采用“四位一体”的考核方式，贯通学习全过程，深化过程评估与实践能力检验。这三大举措共同打破了以往教学中存在的弊端，切实增强学生的综合能力以及创新素质，有效帮助培养适应新时代的复合型工程人才。

参考文献：

[1] 陈江萍 , 曹晓红 , 潘虹 , 等 . 以项目驱动为导向的单片机原理与应用课程教学改革 [J]. 山西青年 , 2025(8).

[2] 刘俊杰 , 马少辉 , 张春友 , 等 .”互联网 + ”背景下”单片机原理及应用”的混合式教学改革探索 [J]. 科技与创新 ,2024(22):148-150.

[3] 刘尘尘 , 谢平 . 产教融合视角下的省级应用型示范课程教学改革与实践——以单片机原理及接口技术课程为例 [J]. 电脑知识与技术 , 2024.

[4] 卫芃毅 , 乔凌霄 , 林异凤 , 等 . 单片机原理与应用课程教学改革与课程思政探讨 [J]. 电子质量 , 2023(9):85-88.20(18):137-139.

作者简介：刘雄杰(1994-)，女，汉族，湖南娄底，硕士研究生，助教，研究方向：电子学，人工智能等。

基金项目： 2023 年教学改革项目“新工科背景下单片机原理与应用课程教学改革与实践”序号28。