学习共同体视角下STM32单片机应用技术课程教学策略探究

赵展　魏雯　王栋

关键词：学习共同体；STM32单片机应用技术；课程

中图分类号：G642 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2023）21-0178-03

0 引言

STM32单片机应用技术课程是高职院校电子信息类专业中开设的一门专业核心课程，课程是基于学生未来从事嵌入式人工智能电子产品的设计开发、安装及调试岗位而设置的理实一体专业课程。通过课程的学习，培养学生的嵌入式系统中程序设计能力、创新实践能力和职业素养等，为学生后续专业课程的学习和顶岗实习奠定坚实的基础，也为学生不断适应企业最新需求、岗位迁移以及项目开发创造条件。随着高职院校招生的政策变化，各个高职院校的生源参差不齐，学生的基础水平、兴趣爱好和专业认知程度等方面存在差异，学生之间也有着明显的水平差距，这给程序设计类课程教学带来了不小的挑战。文章通过构建师生学习共同体模式，应用在STM32单片机应用技术课程教学中，秉承以学习为中心的理念，教师和学生作为学习合作者，共建学习环境，共担学习责任，共享学习成效。

1 学习共同体概述

1.1 学习共同体的发展过程

学习共同体属于共同体的一种类型，而“共同体”最早是由德国学者斐迪南·滕尼斯提出，经由美国教育学家博耶尔引入教育领域中，现已成为教育研究的熱点问题。另外，有学者认为学习共同体出自美国教育学家杜威哲学体系的核心理念“共同体”，经由日本学者佐藤学教授引入教育实践中，取得了卓有成效的教学效果。随着我国各方学者的大力引荐和各个学校教育课程改革的推动，学习共同体已逐渐成为各校教育改革实践的重要抓手，尤其在基础教育领域更为显著。

1.2 学习共同体的含义

日本教育家佐藤学教授指出：学习共同体不仅指学生之间的合作交流，还包含教师之间的学习共备，甚至还连接了学校和家庭社区。他直击当下合作学习的痛点问题：1） 应当追求的不是“发言热闹的教室”，而是“ 用心相互倾听的教室”。2） 合作学习是要让学生敢于说出“我不懂”。3） 学习共同体不是找出学生的共性，而是发掘学生不同的个性[1]。如何解决这些课堂痛点问题？需要做好“可以让学习真实发生，让思维看得见”的学习设计，最终实现走向深度的合作学习。

2 高职院校STM32 单片机应用技术课程的教学现状

以笔者所在学校为例，STM32单片机应用技术课程主要在电子信息工程专业和应用电子技术专业开设，前期学生已经学过C51单片机编程与应用课程。C51单片机是属于8位单片机类型，随着嵌入式技术的发展，8位单片机的主频低、接口少、存储空间有限等不足使其面对复杂系统应用时，捉襟见肘，难以胜任。STM32单片机凭借接口多、集成度高、功能强、片上资源丰富等优点，受到了业界一致好评。另外，职业院校技能大赛所举办的嵌入式技术应用开发赛项，赛项载体智能小车的核心板采用的就是STM32F407 系列单片机芯片作为主控制器，重点考查学生STM32单片机的编程技术。因此，各大高职院校也纷纷开设了这门课程。

当前，在开展STM32单片机应用技术课程教学时，各高职院校主要采用以野火、正点原子等厂家的STM32开发板为教学载体，围绕开发板上的各种资源展开教学工作。开发板配套了丰富的学习资料，让初学者完成从入门到提高阶段的学习。但是，这种学习模式耗时长，可能更适用于在企业工作想要转型学习STM32的技术人员。这类人群具有较好的51单片机基础，代码编写能力较强，转型学习难度较低。而对于高职院校学生而言，人才培养方案中 STM32单片机应用技术课程学时一般为64学时，课时严重不足，学生难以短时间内有效掌握STM32单片机的核心技术应用，往往只能掌握STM32的基础知识。另外，开发板所提供的资料，入门篇中大都是一个个独立的功能设计，相互之间缺少一定的逻辑关联。学生通过一学期的课程学习，对嵌入式技术应用开发的整个流程懵懵懂懂，对嵌入式产品的开发步骤也是一知半解，呈现出学习目标不明确，学习获得感不强、学习效果不佳等特征，这些会严重影响学生今后的企业顶岗实习和就业工作。

3 学习共同体视角下STM32 单片机应用技术课程教学策略

文章基于学习共同体视角，结合STM32单片机应用技术课程特点，以学生为中心，紧密联系学习共同体中每个成员的纽带及共同的情感归属，迈向共同的学习目标。在尊重每个学生成员个体差异的前提下，塑造共同体中的“自我”，彰显“和而不同”的教学特色[2]。学习共同体视角下STM32单片机应用技术课堂环境的构建应包含显性和隐性两个方面。显性层面，主要是指STM32单片机应用技术课程实践的具体方式、流程、机制、活动空间等。隐性层面，主要是指基于学习共同体的共同愿景，从而形成的主体间平等、师生互助、协作、合作的关系。

3.1 课程设计理念

STM32单片机应用技术课程围绕以学生为中心的理念，具体从以学生发展为中心、以学生学习为中心、以学习效果为中心三个层面进行课程内容的重构。首先，建立课程学习的重构意识，真正以学生发展为中心，强调课程目标服从本专业人才培养目标，并紧贴社会需求，进而凝练出课程要达到的知识、能力和素质三目标。然后，面向课程教师团队和学生群体，进行教师准备情况和学生学情方面的调研，对调研结果进行科学分析，依托以学生学习为中心理念，从而对教师的教法和学生的学法进行变革设计。最后，紧扣以学习效果为中心理念，对课程的评价体系进行行之有效的重塑[3]。

3.2 课程整体思路设计

对已有的课程标准进行优化和完善，合理融入企业技术标准，突出课程的科学性、先进性与实用性。传承前期课程C51单片机编程与应用的经典部分，发挥ARM长处，助推MCU升级。STM32单片机实际上就是51单片机的升级扩展，但是其高性能必然带来系统复杂度的大幅提高，如果能借助51单片机理念、方法和工程案例的共性，有助于提升学生的学习兴趣，使其轻松入门嵌入式开发。课程实施过程中，采用项目引领、任务驱动的方式，项目来源于企业，结合企业岗位能力要求凝练出若干个典型任务，任务紧紧围绕课程目标展开，任务的难易程度逐渐提升，学生在完成任务的同时掌握了课程的知识和技能的要求。项目实施环节中，教师引导学生依托企业工作流程进行项目任务所需各类资料的查找、系统方案的设计、外围电路元器件的型号选择、硬件电路的测试与调试、程序代码的编写与调试等。教师针对常见的共性问题进行框架式指导，给出一些方向性的解决措施，以启发学生小组自主思考为主，尽可能让学生小组独自完成课程项目任务。教师作为一种学习资源融入学生学习过程中，成为学生自主学习路上的引导者和支持者[4]。

3.3 课程教学组织实施设计

教师角色的转变改变了传统的教学方式，进而将教师教什么这一问题转向学生学什么与学生如何学的问题。下面主要从学什么、怎么学以及学得怎么样三个维度进行课程教学任务的组织实施设计。

1） 维度一：学什么

学什么这个维度实质上是课程项目中任务内容设计方面的问题。学生在未来的就业工作中，所从事的职业岗位一般都是基于项目引领、任务驱动，具体项目可能会细化成一个个典型的工作任务，所以学生在学校的能力培养需要不断提升，更要贴近企业职业岗位的职业能力，最终能够解决具体的实际工程问题。那么，在课程学习任务设计部分，需要把以学生学习为中心理念作为指导，精心遴选企业工程案例，要突出一定的挑战性，将新的知识点与学生前期课程所积累的经验无缝对接，最终内化成学生真正的知识和技能。

以课程项目一：LED控制设计与实现为例，课程组团队对这个项目进行任务设计时，做了大量的工作。首先，任务设计要有理有据，要模拟企业的真实情境，有难度但能实现，同时要符合项目的教学目标。课程的学习对象是大二学生，已经学习过51单片机的相关知识，能用51 单片机实现这个案例。但是用STM32单片机来设计，学生还是了解不多，同时对于库函数编程也是首次接触。通过与部分学生访谈，发现他们有些参加了学院电子信息科技创新社团，经常听到学长谈起电子类竞赛需要用到STM32单片机进行控制部分的设计。另外，企业兼职教师对学生进行51单片机课程授课时，也屡次提到STM32单片机。因此，针对这个情况，根据学生的兴趣爱好进行项目的任务设计，通过选取智能小车作为项目载体，智能小车车灯的控制与该案例对接，具体的任务设计就围绕智能小车的任务进行展开，这样既保证了任务设计与课程目标紧密联系，也体现了一定的学习难度。然后，任务设计的最终目的是要让学生利用所学的知识和技能完成任务，比如：转向LED灯的点亮、闪烁、多颜色变化等任务。学生在任务实施过程中，由于学情的差异势必会遇到一些问题。教师要扮演好引导者和支持者的角色，鼓励学生自主学习，通过查阅资料、观看案例视频、小组头脑风暴等方式，引导学生小组通过合作学习去突破遇到的难点，最终顺利完成任务。最后，项目任务设计过程中要设定相关工作情境，工作情境要尽可能地贴近企业真实的工作场景，充分调动和发挥学生的想象力。比如：面向任务比较快的学生小组提出一些特殊的应用场景，来考查他们的应变能力和转化能力。

2） 維度二：怎么学

怎么学这个维度实质上是学生在学习过程中思考方法的转型问题。高职学生基础相对薄弱，学习方法尚不完善。以学生为中心是要充分调动学生参与学习活动的思维，如何正确去思考学习遇到的问题。这离不开师生在解决问题的过程中学会共同学习、共同成长和共同发展。整个课程设计中，对于表现突出的学生，要格外关注和鼓励，实时分享他们的解决方案；对于表现一般的学生，更要加大鼓励的力度，引导他们大胆质疑、勇于提问。有些学生可能比较内向敏感，担心提出的问题过于简单而受到其他学生的嘲笑。针对这类学生，教师要时刻贯彻学习共同体的理念，让这些学生意识到培养解决问题的能力的前提条件是发现问题，提出问题就是对自己的学习负责，没有简单复杂的区别，教师就是他们的学习伙伴，是他们的学习资源。

3） 维度三：学得怎么样

学得怎么样这个维度实质上是学生完成学习活动的学习效果问题。通过与学生的日常沟通与交流中了解到，学生在衡量学习效果时，最为关注的是希望得到教师或小组其他成员的反馈。为了进一步提升学生的学习动力和成就感，在设计课程项目评价体系时，需要充分保证组间评价、组内评价和师评的完整性。STM32单片机应用技术课程评价体系中组间评价是根据各组的报告进行反馈并相互打分；组内评价主要基于团队成员之间的分工，从各成员的参与度和贡献度进行评估；师评部分主要包括课前各小组的准备、任务的执行、小组成员之间的合作以及最终任务的完成[5]。

4 结束语

“双高”建设背景下，高职院校教学改革已经刻不容缓。构建基于学习共同体视角的STM32单片机应用技术课程教学模式，从以学生发展为中心、以学生学习为中心、以学习效果为中心三个层面进行STM32 单片机应用技术课程内容的重构，能够激发学生的学习兴趣，提高学生的学习效率，促进教学质量的提升。