以学生为中心的课程改革与实践

王晓萍， 蔡佩君， 王立强， 梁宜勇， 刘玉玲

(1.浙江大学 海洋学院， 浙江 舟山 316021；2.浙江大学 光电科学与工程学院， 浙江 杭州 310027)

0 引言

我校作为中国重点建设并向世界一流大学迈进的高校，坚持“以人为本、整合培养、求是创新、追求卓越”的教育理念，以“培养知识、能力、素质俱佳，具有求是创新精神和国际视野的拔尖创新人才和未来领导者”为育人目标，积极推进课程教学改革和建设。

在2015年浙江大学教育教学讨论会议上，吴朝晖校长指出，人才培养的成效取决于科学的教学方法，并倡导和鼓励教师围绕培养目标，改进传统课堂教学方法，开展参与式、启发式、讨论式和研究式教学[1]。因此，开展“从知识传授到能力培养”的各式课程教学；激发学生的学习主动性、积极性和主动探索精神；实施“因材施教”，为优秀学生的脱颖而出搭建平台、创造条件；改变“重形式轻内容、重结果轻过程”的传统实验模式，提高学生的综合实践能力等等，成为我校教学改革的主要研究课题和内容。

1 课程培养目标及教学理念

“微机原理与接口技术”课程具有较强的工程应用背景，是高等学校电子信息类、机电控制类、仪器仪表类和计算机类等专业的基础课程，在培养学生工程素质方面发挥着极其重要的奠基作用。我校光电学院“微机原理与接口技术”课程组提出的课程教学目标是：通过理论学习，使学生系统地理解和掌握微控制器的体系结构和模块功能、多种接口技术与应用以及构建微控制器系统的知识结构体系；通过实践训练，使学生掌握微控制器的程序设计和调试方法，训练学生的微机应用系统设计、开发和调试能力。从而培养工科生应具备的学习与发展能力、分析问题与解决问题能力、理论联系实际能力和创造性能力[2]。

为实现这门课程的教学目标，课程组坚持“以学生为中心、以能力培养为主导”的教学理念，把教授专业知识技能与培养学生学习能力、实践能力和创新能力结合起来，探索并形成了“教授方法、学习方法、考核方法、实验方法”相结合的“四法融合”的课程改革新模式[3]。

2 “四法融合”的课程教学

2.1 改革教授方法，开展研究性教学

学生在学习知识的同时, 也将从教师的教学过程、教学方法中学习研究事物的态度和科学的思维方式[4]。因此，课程组以优化教学过程、改革教学方法为重点开展课程教学模式改革。实施案例引入、翻转课堂、章节总结等教学手段，变“灌输式教学”为“引导性教学”，教师从“知识传授者”变为“学习组织者”，激发学生学习兴趣、拓展其专业视野，实现了课堂从“以教师为主”向“以学生为主”的转变。

1)实施案例引入，引导讨论探究

引入问题式、案例式的教授方法，从知识点面面俱到的讲解转变为以案例切入的分析讨论，将课程知识及重难点融入案例教学中。如通过介绍“十字路口交通灯”这个案例帮助学生理解定时器的不同工作方式以及查询/中断两种响应方式；通过“简易电子琴”这个案例，使学生掌握矩阵式键盘的工作原理和接口优势。实践表明，结合案例的知识讲解，加强课程知识与现实世界的关联性，有助于拓宽学生的专业视野。

2)实践翻转课堂，促进自主学习

实施翻转课堂，即要求学生课下利用线上教学资源，自主学习、查阅拓展资料，并制作PPT到课堂上讲解；开展自主“章节总结”，即要求学生根据自己的学习消化，进行章节内容的概括总结，并在课堂上与他人分享。在翻转课堂教学中，师生互换角色，课堂成为师生共同参与、互动交流的平台，学生在讨论交流中深入理解“微机原理”有关理论、“接口技术”应用方法，学会课程内容的融会贯通，建立完整的课程知识体系。

2.2 改革学习方法，促进研究性学习

自主学习与自由探究既是创造力形成的前提, 也是创造力推动的结果, 两者相互倚重, 是创新型人才应具备的学习态度与学习品质[5]。课程组通过组建学生学习小组，构建学习共同体，布置探索性任务的方式，为学生创造拓展思维、独立探索和发挥潜能的机会；促进学生的“被动式、应试性学习”为“自主性、研究性学习”，实现了“以课内为主向课内外结合”的转变。

1)组建学习共同体，探索同伴学习

让学生组建4-6人一组的学习共同体，在课外开展互助学习，如准备翻转课堂的PPT、讨论得到章节学习总结，使学生从个体学习转为同伴学习。学生们反映：这种学习共同体能促使大家相互监督，激发灵感，互补不足；对原来模糊的概念和难点理解和消化既准又快；在小组长的带领下，各抒己见、小组成员各司其职，完成自主学习任务，大大增强了责任心和集体凝聚力。

2)推行优生免考，实施因材施教

创导并实施优生免考机制。即允许部分学有余力的学生不参加期末的书面考试，代之以交出一份综合运用该课程以及相关课程知识的作业——自主设计完成一个“微控制器应用系统”。优生免考实质上是一个项目申请、自主研究、设计调试和总结答辩等类似于科研的全过程，为学生提供了一种自由的、创造性的、能够发现并追寻自己爱好的学习体验，尽量发挥他们的聪明才智和创新潜能，促进了教学与科研、学习与研究的互动；同时也是一种行之有效的“差异培养、因材施教”的教学方法。

优生免考实施9年来，已有近200名学生设计了90多个微机应用系统，创作了许多充满创意、综合“光、机、电、算”的实物成果，学生的创作欲望和创造力以及作品质量超出教师的预期。如“基于8051微控制器的激光雕刻机”采用直角坐标构架和高功率激光，在普通硬纸板上进行逐点烧蚀，能雕刻出清晰的图案和字符，具有准设备特征；“基于微控制器的激光绘图系统”大胆引入二维振镜扫描系统，以廉价的成本描绘出稳定的单色图案和字符；“声控极光LED系统设计”则展示了魔幻般的图案造型和绚丽的色彩变幻；“动态光感屏系统设计”可看作未来虚拟现实的雏形，它通过手势动作控制设备并联动显示效果；“基于微控制器的智能自行车车轮旋转LED显示控制系统”通过酷炫的动态显示体现了年轻人的运动、阳光和激情。该项改革也得到了学生的广泛好评，很多学生反馈：“这些体验和经历让我们面对问题变得更加从容，使我们有更大的信心去挑战其他任务”。

3)设计模拟试卷，引导发散思维

布置学生出模拟试卷，引导发散思维，增强探究意识。模拟试卷要求包含主观/客观的多种题型，并要求附注每个题目考察的知识点。该任务需要学生全面梳理所学知识点，既要了解课程的重点、难点，又要全面把握课程整体脉络。因此出卷学生必须经历查阅文献资料、进行分析思考之后，才能精心设计出较好的评判学习效果的题目。从学生提交的试卷来看，包含了判断、选择、填空、简答、编程、综合设计等不同题型、不同难度的内容，所涵盖的知识点清晰、全面，体现了学生的发散思维。

2.3 改革考核方法，促进求真务实

教学方法的改革，促进了考核方法的改革。通过“过程化、多元化”的考核评价方式，杜绝了部分学生临时抱佛脚的应试心态，变“应试式、功利性”学习为“求真务实、脚踏实地”的学习，形成优良的求是学风，实现了“以结果评价为主向结果过程相结合评价”的转变。

1)多元化评价，体现综合能力

优生免考者其课程成绩由“平时、过程测试、项目设计、奖励”四部分构成，其他学生的课程成绩则由“平时、过程测试、实验、期末考试、奖励”五部分构成，每个部分又有多个元素；不同元素从不同侧面评价学生的知识和能力，形成了学习过程性评价和效果终结性评价相结合的评价模式。富有特色的奖励成绩有效激发了学生的学习积极性。

2)过程化考核，促进全面发展

多元化评价的每一元都由过程化考核支撑。平时成绩反映10次作业完成情况以及课外自主与互动/协同学习情况；过程测试成绩包括至少6次的网上测试、4次课堂测试；实验成绩的多元化反映了学生从预习、仿真、测试、到结果、报告的学习全过程情况。

2.4 改革实验方法，促进学以致用

实验教学是培养学生实践能力、创新思维的重要环节。科学的实验教学需要具备多样、开放的教学设计，收放适度的教学过程和公正全面的评价体系[6]。课程组通过设置层次化、递进式实验内容，开展“自主式实验时空、引导式实验指导、过程化实验管理、多元化实验考核”的实验教学模式，提高课程实验效果。同时也改变了实验“走过场”的局面，实现了学生从依赖辅导到独立设计、从被动接受到主动发现、从单纯模仿到个人(团队)创造的转变。

1)设立层次化实验，发挥学生潜能

从基础到综合到探究的层次化实验内容，不仅帮助学生巩固和运用课程知识，同时锻炼了他们从理论验证到综合应用到拓展提高的递进式实践思维。选做的探究型实验为学生提供了施展才能的机会，实现了学生从被动参与到主动选择，从完成“规定”内容到积极“自选”创新的转变。

依据多层次递进式实验的需要，以及快速发展的微机技术，课程组与时俱进地研发和提供多种类型的实验系统，从采用仿真头和串行接口的传统实验箱到高速USB接口的“在系统编程(ISP)”实验箱并将实验箱发放给学生(一人一套)，赋予学生自主式实验时空和无拘束的实践能力训练环境。

2)实施多方位改革，提升实验效果

采用引导式实验指导，教师仅给出实验内容的设计思路或关键提示，比如“串行通信”实验，提示学生应首先制订通信规约，运用串口调试助手进行测试，开辟通信数据缓冲区等，而没有实验步骤、硬件连接图、示例程序等，给予学生以设计和探究的自由度。推行过程化实验管理，实验准入测试后才能网上预约实验时间；在实验时间内，教师对学生进行实验完成情况的检查和质询，了解其硬件连接方式、程序设计思路、遇到的问题以及解决思路，甚至要求学生现场即兴改进实验，只有独立完成实验，且经过深入思考的学生才能正确快速做出回应；另外，增加了实验随堂考试，主要测试与本次实验相关的知识点和技能点；最后，课程要求完成并提交一个符合规范要求的实验报告。开展多元化实验考核，实验成绩包括“Proteus仿真实验情况、实验过程与完成情况、实验测试卷、实验报告撰写情况”，对学生实验的全过程进行评价。

3 结语

本文介绍的“微机原理与接口技术”课程开展的综合改革，强调教师的研究性教学与引导激励(教法)，强调学生的自主性与研究性学习(学法)，强调因材施教与求真务实(考法)，强调学用结合、学以致用(实验方法)。“教授方法、学习方法、考核方法、实验方法”—“四法融合”的全方位课程改革激发了学生学习、探索、实践和创新的主观能动性，在培养理工科学生的实践能力、创新精神和科研素养等方面发挥了积极作用。