应用型本科院校理实一体化教学实践探索

安宪军 董克俭

摘  要：单片机原理与应用是应用型本科院校电子类专业开设的一门重要课程。课程内容兼具理论知识丰富和实践性应用性强的特点，对教师设计好、组织好、完成好课程的教育教学工作提出很大挑战。区别于传统的教学模式，理实一体化教学模式在教学环境、师资队伍、课程教材、考核方式和教学实施等多个环节强调“教”“做”“学”“用”有机结合，能够实现学生理论知识学习和实践操作同步提升。實践表明采用理实一体化教学模式，将单片机原理与应用课程的理论教学和实践教学有机地融合在一起，既提高学生的理论知识水平，又增强学生的实践能力水平，对培养应用型人才具有重要的意义。

关键词：应用型本科；单片机原理与应用；理实一体化；教学模式；应用型人才

中图分类号：G642      文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2024）S1-0132-04

Abstract： Principles and Applications of Microcontrollers is an important course in electronics in applied undergraduate institutions. The course requires a high level of understanding and practice of theoretical knowledge， which poses a great challenge for teachers to design， organize and complete the teaching work of the course well. Different from the traditional teaching mode， the integrated teaching mode of theory and practice focuses on the organic combination of "teaching， doing， learning and using" in the teaching environment， teaching staff， course materials， assessment methods and teaching implementation， which can achieve simultaneous improvement of students' theoretical knowledge and practical operation. Practice shows that the adoption of the integrated teaching mode of theory and practice， the organic integration of theoretical teaching and practical teaching of the course Principles and Applications of Microcontrollers， not only improves the students' theoretical knowledge， but also enhances the level of students' practical ability， which is of great significance to the cultivation of application-oriented talents.

Keywords： applied colleges and universities; Principles and Applications of Microcontrollers; integrated theory and practice; teaching mode; applied talents

随着我国经济步入新发展阶段，经济的发展和社会的建设亟需越来越多的具有创新创造意识、能够进行生产操作的应用型人才。应用型本科院校作为应用型人才培养的主阵地[1]，理应紧跟时代步伐，积极主动响应国家发展需求推动教学模式改革。理实一体化教学模式将理论与实践紧密结合在一起，是非常适合培养应用型人才的教学模式[2]。理实一体化教学模式充分发挥学生在教学过程中的主体地位，聚焦专业人才培养目标和课程教学大纲来设定教学任务、进行教学过程设计。在教学过程中强调理论和实践的有机融合。教师作为教学过程的引导者，将理论知识学习有机渗透到实践操作培训中，给予学生在实践中充分应用理论知识的机会。理实一体化教学模式既锻炼了学生的实际动手能力，又提高了学生运用理论知识分析问题和解决问题的能力，提升教学水平和人才培养质量，提高大学生就业竞争力[3]。

一  理实一体化教学模式的特点

理实一体化教学模式就是理论教学和实践教学融合为一体，以学生为课程教学主体，引导和激励学生主动获取知识，提高能力与素养，培养能适应社会发展的高层次应用型人才。理实一体化教学模式从应用型本科人才培养角度优化课程教学环节，提高课程教学质量，提高学生独立思考能力，锻炼学生的动手能力，将学生培养成为符合社会需要的应用型人才[2]。

在理实一体化教学过程中，学生通过对理论知识点独立思考，与同学共同协作对知识点进行深入探究学习来激发创新意识和学习热情。学生是教学过程的主体[4]，教师是教学过程的引路人。教学实施过程是教师与学生之间相互配合的过程，教师授课不只是对知识的传授，还要及时了解学生对所学知识的反馈，同时也是对学生思想、情感、态度和能力的构建过程。理实一体化教学模式体现在教学过程中教师与学生一体化、理论与实践一体化、知识传授和能力培养一体化。

二  单片机原理与应用课程教学存在的问题

应用型本科院校把具有宽厚的专业理论基础和较强的动手实操能力作为应用型本科人才培养目标，把学生培养成实践动手能力强、专业理论素质高的应用型人才。单片机原理与应用作为应用型本科院校电子类专业开设的一门重要课程，由于受教学设施设备、教学环境、教学方法等因素的影响，致使课程教学中存在的一些问題，不利于理实一体化教学和应用型人才培养目标实施，需要改进和提高[5]。

（一）  重理论轻实践，理论和实践相互脱节

单片机原理与应用课程的高效学习离不开单片机的实践教学，学生首先必须具有足够的理论知识基础才能进行实践教学，从而使单片机理论知识成为了教师的授课重点，教学过程偏向理论，理论教学学时比较多，实践教学学时比较少，重理论轻实践，结果是学生的理论知识基础比较扎实，实践能力不尽如人意，学生学到的理论知识不能充分应用到课程实践中，知其然而不知其所以然，学生的创新能力和独立思考能力受到了极大的限制。

单片机原理与应用课程的理论教学与实践教学是分开进行的。首先是课程的上课地点是分开的，理论教学在学校的教室上课，实践教学在实验室或实训室上课；理论教学由一位教师讲授，实践教学由另外一位教师指导，两位教师对课程教学进行沟通和交流时需要专门约定时间、地点，实施起来不太方便。其次是在课程的教学环节上也是分开的，在学生理论知识达到一定水平后，教师才布置学生实践项目，开始实践教学；理论教学相对集中，实践教学单独进行，先理论后实践的教学过程，客观上导致了理论教学进度与实验教学进度不一致，使理论和实践相互脱节，达不到良好的教学效果。

（二）  学生参与理论教学环节较少

在单片机原理与应用课程的理论教学课堂上，教师主要以讲授理论知识为主，学生在课堂上被动地听讲接受知识。教师为了完成教学计划安排的本节课的授课内容，让学生参与课堂教学的机会较少，教师与学生之间缺乏良好的交流和沟通，更谈不上培养学生的创新发散思维和自主学习能力，学生的学习兴趣和积极性很低。

（三）  学生实践动手能力得不到合理锻炼

单片机原理与应用课程通过实践教学可以激发学生学习热情，提高学生动手能力和创新能力，让学生感受动手实践所带来的获得感。但是，由于学生人数多，实训设备配备少，很难做到一人一组，一般情况安排2～5人为一个实验小组。在实验课上动手实践的只是少数学生，其他学生得不到很好的动手实践。并且设备多为集成一体化平台，更新换代周期较长，实践项目多以验证性为主，机械重复操作，毫无创新性和创造性。这导致学生感觉实践环节枯燥，学生的实践动手能力达不到有效的锻炼。

（四）  课程考核方式简单

单片机原理与应用课程考核常常将理论考核与实践考核相互分割开进行考核。理论考核的内容偏向于抽象理论知识记忆和相关计算，缺乏实际应用的内容，没有体现理论知识对实践的指导作用；实践考核主要是纯粹的实验考试，没有体现在实践中学习理论知识的内容，很多学生即使不理解实验原理也能“依样画葫芦”完成操作，实践性较差。没有将理论考核与实践考核融合在一起进行考核，达不到应有的考核效果。

三  单片机原理与应用理实一体化教学的实践探索

单片机原理与应用是应用型本科院校电子类专业的核心课程，对理论与实践紧密结合要求比较迫切，非常适合将理论教学和实践教学有机地融合为一体开展教学[6]。针对单片机原理与应用教学中存在的问题，采用理实一体化教学模式对课程教学进行了多方面深入的探索与实践。

（一）  理实一体化教学环境的建设

单片机原理与应用课程的理实一体化教学应该在既具有理论教学功能，还具有实践实训功能的教学环境中进行，为理论与实践融合在一起提供教学环境支撑。同时还要融入相关行业企业文化，营造企业化的工作氛围，使学生能够具有适应相关企业行业工作环境的职业氛围和职业岗位的能力。理实一体化教学环境中理论教学所需要的多媒体教学设施主要包括电脑、投影仪、大屏幕等多媒体设备，以便于利用多媒体技术形象直观地进行理论知识讲解和实践操作演示。实践教学所需的教学设备根据课程实践教学项目的需要配备实践实训设备，使学生能够很好地进行专业的实践实训，培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。还应该配备专业的工作台和资料柜，方便学生为实践实训做好准备工作和实践实训完成后的总结工作。还要在墙上张贴安全操作规范、安全操作流程和相关的行业企业文化内容，把理实一体化教学环境建成与企业实际生产车间一致的生产环境，为企业培养更多优秀的单片机应用技术人才，满足理实一体化教学的要求。

（二）  理实一体化教学师资队伍建设

单片机原理与应用采用理实一体化教学模式开展教学工作，需要建立一支“双师型”的教师队伍，教师必须具备较高的理论教学能力、实践教学能力及理论与实践结合的能力。为建立适应理实一体化教学要求的“双师型”师资队伍，要求学校建立健全“双师型”教师奖励制度。积极开展校内的理实一体化教学教研活动，积极组织教师参加校外的理实一体化教学研讨会议，通过学校的教师之间及与外校的教师之间的沟通交流学习，使教师树立正确的理实一体化的教学理念，积极主动参加理实一体化教学实践工作；积极组织和鼓励教师到校内实训基地进行理论与实践结合能力的培训，既要提升教师的实践技能，又要丰富教师的理论知识；定期组织教师到校企合作企业真正参与到实际生产过程，不仅要提升教师的实践能力水平，还要使教师掌握先进的生产技术，并运用到课程的实践教学中。可以聘请校企合作企业中高水平的技术人员到学校任职或进行实践教学指导，提高教师的实践教学能力和水平，保证学校人才培养的质量。

（三）  理实一体化课程教材的编写

应用型本科院校电子类专业的单片机原理与应用课程的教材要满足理实一体化教学的要求[7]。在编写理实一体化教材时，基于哈佛大学商学院鲍德温教授、克拉克院长的模块化理论和多伦多大学马琳·斯卡德玛丽亚教授、卡尔·巴雷特教授的知识建构理论[8]，将教学内容划分为若干教学模块，每个教学模块又进一步划分为不同的教学知识点，以教学知识点为教学单元编写教材，可以使教学内容逻辑化、简单化；将教材选用的实际工程项目划分为若干工程模块，然后再将工程模块划分为不同的工程任务点，并使教学模块与工程模块、教学知识点与工程任务点建立对应关系，这样既可以使实际项目工程实现起来简单、方便，又很容易将教学知识点与工程任务点一一对应起来，方便将教学知识点嵌入到工程任务点中。按照理实一体化教学模式的要求，依据人才培养方案和课程教学大纲，以把学生培养成理论水平较高与实践技能较强的应用型人才为导向，以实际工程项目为驱动[9]，以工程模块为课程模块，以工程任务点为课程单元进行教材的编排设计，将单片机理论知识和实际工程项目的实践实训内容进行整合，重新分配章节内容，将理论知识与实际工程项目有机融合在一起，使教材内容不仅有理论知识的讲解，还要有相关实践实训的指导，满足理论与实践相融合的要求[10]。既注重培养学生的素质，还要培养学生的能力，使学生在学习过程中获得提升自身能力的方法，为学生终身学习奠定良好的基础。

理实一体化教材的内容还应根据行业企业发展趋势和专业发展方向及时调整教材内容。通过及时调研行业的发展需求和行业人才需求，学校专业教师与行业企业的高级工程技术人员及管理人员共同商讨确定学生应该学习的专业知识和掌握的专业技能，制定单片机原理与应用课程教学目标，然后根据理实一体化教学的要求，分析相关行业岗位的工作情况，确定教材模块及模块的重点内容和难点内容，还应将相关的工程案例放入教材中，使教材的内容丰富，有吸引力。教材的编排结构要符合由易到难、由浅入深的认知规律和理实一体化教学的要求，既要保证教材的系统性和完整性，还要方便实现理中有实、实中有理的教学过程，激发学生的学习兴趣，提高教学质量[11]。

单片机原理与应用课程的理论性和实践性比较强，并且蕴涵有丰富的课程思政元素，在教材编写时把课程思政的内容包含进去。对于教材内容中蕴涵有课程思政元素的知识点进行标注，在知识点所在页脚处标注出课程思政的主体内容，在知识点所在页面的合适位置，以二维码的形式给出课程思政的详细讲解内容，或附在教材的附录中，方便教师教学时参考和学生提前学习。

（四）  理实一体化教学考核评价機制建设

基于理实一体化教学模式的单片机原理与应用课程教学考核评价，以学生为主体，面向学生课程学习过程中的学习任务进行多方位、多主体的考核评价。通过将课程教学目标设置成考核表项对学生学习的达成度进行考核评价，使考核评价结果科学、公开、公平和公正，有助于提高学生学习的兴趣和积极性[12]。

基于理实一体化教学模式的单片机原理与应用课程考核评价，面向学生的课程学习过程，采用多元化的考核内容和多元化的考核主体结合在一起的多元化的考核评价体系。

首先是考核内容的多元化。理论考核结合课程教学目标中既定的知识目标，针对教师在课程教学过程中安排的考核项目进行考核评价，主要考核内容包括课堂考勤、课堂提问、课堂互动、课堂测验、章节测验、课后作业、论文作业、课后拓展任务、阶段测试和结课考试等考核评价项目。把这些考核评价项目的具体要求与考核指标推送到在线教学平台上，并设置每项考核评价项目的分值和权重，由在线教学平台自动完成考核工作，做到了考核的公开、公平、公正。实践考核主要通过学生在实际工程项目实践中发现问题、分析问题、解决问题的能力水平是否达到了课程既定的技能目标进行考核评价[13]。素质考核通过学生在教学过程中表现出的认知能力、情感态度、协作意识、沟通能力和价值观等方面是否达到课程既定的素质培养目标的要求进行考核评价。

其次是考核主体的多元化。将参加单片机原理与应用课程教学过程的人员设置成为考核评价的主体，考核主体多元化主要包括学生自评、学生互评、小组自评、小组互评、学校教师评价、企业兼职教师评价和教学督导评价等方面。考核评价主体的多元化使得考核评价的结果更科学、更客观，更能够真实反映学生的学习成果和教师的教学质量。

（五）  理实一体化教学过程实施

在单片机原理与应用理实一体化教学课堂上，将学生分成若干学习小组，以学习小组为单位开展理实一体化教学[14-15]。教师一边讲授理论知识一边动手进行实践操作，学生一边动手实践操作教师针对讲授的理论知识而设置的实际工程项目，一边学习理论知识，实施学生的做中学为主，教师的教中做为辅。通过学习小组内同学之间及组与组之间的相互讨论、交流，学生在讨论交流中学到知识和技能，同时还给学生创设独立思考问题和独立解决问题的自由氛围，培养学生在做中学的过程中，以学习小组团队协作的方式发现问题、分析问题、解决问题，在解决问题后就会使学生获得学习的成就感。通过让学生对学习的课程内容展开自由、深入的讨论，在讨论中激发学生的学习兴趣和热情，调动学生学习的主动性，使学生真正成为教学课堂的主人，实现“真教、真做、真学、真用”的教学效果，将理论教学和实践教学真正地融合在了一起，做到理中有实、实中有理的教学过程，还可以及时解决学生在学习中出现的各种问题，提高学生的学习效率。课后通过增加拓展项目任务使学生自觉开展一些创新性的实践操作，提高学生的创新意识和创新能力，为学生参加“互联网+”大学生创新创业大赛和毕业后自主创业奠定扎实的实践基础。

在单片机原理与应用理实一体化教学课堂上，坚持“立德树人”育人宗旨，把教材中所蕴涵的社会主义核心价值观、大国工匠精神、劳动精神和劳模精神等思政教育的内容有机融入到理实一体化的教学课堂，实现价值引领、能力培养、知识传授的一体化，把学生培养成社会主义现代化强国建设所需要的德、智、体、美、劳全面发展的高素质的应用型人才。

四  结束语

在理实一体化教学模式中，始终坚持以学生为主体的原则[4]，教师在教学过程中引导学生主动学习并独立思考问题，在学习过程中注重培养学生的团队协作意识和交流沟通能力。考核方式以过程性考核为主导，重点考察和评价学生的学习理论知识及学生运用理论知识在实际工程项目中解决实际问题的能力，真正做到“教、学、做，用”四位一体，更加精准化定位授课内容，实现以学生为中心，使学生成为课堂的主人，提高学生学习的主动性和积极性。理实一体化教学模式能够更好满足新时期应用型本科院校将学生培养成应用型人才的培养目标和要求，推动应用型本科教学的高质量发展。

参考文献：

[1] 韦文联.能力本位教育视域下的应用型本科人才培养研究[J].江苏高教，2017（2）：44-48.

[2] 呂小莲，林植慧，吴卫明，等.应用型本科院校“理实一体化”教学模式的研究[J].大学教育，2016（7）：23-25.

[3] 李海侠，张烈平，赵虹.基于就业导向的单片机教学方法的改进[J].大众科技，2015（6）：132-133.

[4] 陈凡.以学生为中心的教学何以可能——基于51所大学本科课堂现状的实证研究[J].高等教育研究，2017，38（10）：75-82.

[5] 成建宇.能力本位教育视角下的应用型院校理实一体化教学困境与突破[J].中国成人教育，2019（10）：55-58.

[6] 王准.创新战略驱动下应用型本科“计算机网络技术”课程一体化教学改革与实践[J].黑龙江教育（高教研究与评估版），2018（11）：35-37.

[7] 罗永新.应用型本科院校理实一体化课程研究[J].通化师范学院学报（自然科学），2017（4）：86-90.

[8] 王幸丹.基于知识建构理论的教学模式设计与实践研究[D].上海：华东师范大学，2018.

[9] 余青锋.任务驱动教学法在PLC教学中的应用探讨[J].职业，2014（1）：91-92.

[10] 磨少青，王少华，张蕊，等.以专业工程项目贯穿的单片机教学改革[J].信息系统工程，2016（12）：159-160.

[11] 苏冠元，刘宝云.能力本位课程开发模式下的应用型二维动画本科人才培养课程设置[J].教育与职业，2016（16）：96-97.

[12] 邹立华.数字电子技术教学改革与学生课程成绩评价方法的探索[J].大学教育，2016（4）：104-105.

[13] 余红剑，王沁莹，陈芳.高校课堂教学改革项目教学法应用研究[J].浙江工商职业技术学院学报，2017，16（1）：61-67.

[14] 黄晓艳，赵小杰，王野，等.数电“理实一体化”课堂教学模式改革[J].丽水学院学报，2018，40（5）：104-107.

[15] 刘晓凤，李勇刚，兰翠玲，等.物理化学课程理实一体化教学的实践[J].化学工程与装备，2022（10）：332-334.