摘要：为了加强单片机专业课程的教学，提升学生自身素质，本文提出了基于“五步教学法”的多角度混合式教学法。通过采用混合式教学和小组协作式学习改变了传统的教学方式，自主开发线上学习资源并且积极开展线下教学，有效地培养了学生的自主学习能力。经过实践验证，其混合式教学法不仅有效提升学生的专业学习能力，同时其期末考试的综合成绩和实操能力也明显增强，该研究对各高校理工科课程教学改革具有一定参考价值。

关键词：单片机；混合式教学；五步教学法；教学改革；实践能力培养

1 引言

单片机是信息光电子专业的一门核心课程，在信息技术基础课程占有极重要地位。项目团队积极构建深度学习环境，采用资源整合、互动教学、个性化进程和 PBL 项目导向学习，培养学生的复杂问题解决能力。通过基于信息技术的课程知识图谱建设、基于深度学习促进高阶思维发展、问题解决，构建出的适应智能制造的多维度创新人才培养体系。

目前国家正在推进智能制造，需要大力发展计算机应用相关技术能力，因此对该课程进行教学改革与创新十分必要。以培养学生能力为中心，提升教学效果，需要从课程资源建设，混合式课程开展，教学模式创新、融合课程思政等多个角度进行深入研究，探索发展途径从而实现培养目标，以满足信息光电子专业的人才培养需求。

单片机课程是一门应用性和实践性都很高的课程，包含计算机原理，汇编语言，模拟电路和数字电路等多个知识领域，课时有限，学习难度较大。学生学习要求理论实践并重，还需要具备综合设计能力、复杂问题解决能力和创新能力，从而支持后续专业课程学习、毕业设计、各类学科竞赛，提升专业竞争能力。

2 混合式教学模式设计

课程教学模式改革可以让学生更好地掌握理论知识，激发学习动力。通过网络课程建设、混合式教学、项目式教学等多种教学方式，有效提高学生的参与度，使学生在互动、讨论中加深对知识点的理解。

传统的 ADDIE 等经典教学模型，不完全适合混合式教学。在课程实践的基础上，结合资源库的建设提出了混合式教学的“五步教学法”。通过“五步教学法”指导教学设计不仅提供了坚实的理论基础，而且也为课程的设计开发提供了系统化的工具，如果能广泛使用将实现课程设计的规范化和标准化。通过前期分析、需求确定、资源设计开发、教学过程设计和实施与评价5 个阶段组成五步教学法。前期进行学习需求分析、学习特征分析、学习内容分析和学习目标分析，从而构建学生的学习模型。

“五步教学法”具备一定的优势，将有可能应用于教学、培训甚至项目设计和产品开发等方面，并在实践研究中不断发展。课堂互动的方式多种多样，根据课堂教学目标，可以采用程序竞答、实践演练、学生讲解、小组讨论、拓展练习等诸多教学模式。课堂互动教学系统主要是用于程序竞答和拓展练习等方面。教师可以迅速的获取学生的教学反馈，对知识点的教学路径可以及时的调整；学生也可以立即获得应答结果，可以看到正确率和自己的区间从而加强相关知识点的学习。通过课堂互动应答系统，教师和学生都可以把握相关的信息从而评估学习的效果。

3 教学实践与实施过程

混合式教学模式的重要支撑系统是数字化教学资源，在教学设计当中，教学内容是知识结构建构和联结的载体。通过结构化的教学资源能让学生在学习中完成知识图式的激活和整合，使得学习迁移和教学效果变得更好。团队结合该课程内容，制作和发布了 100 多张高关联度的课程知识图谱，囊括了课程中的核心概念和重要知识点，丰富了学生对课程知识整体框架的认知，在支架式教学策略的指导下帮助学生完成意义建构与认识提升。

课程教学改革与推进促进了课程设计和教学资源的优化和完善，一是课程教学设计更加优化，线上 + 线下的课中课后作业形成了稳定的教学节奏；二是多维度的网络教学资源为学生自主学习与学习探究提供了有效保证。项目化教学任务实施过程中，学生可以根据兴趣自主设计课题任务，还可以与真实社会中的应用实践领域相连，如某学生设计的语音识别智能家居分类垃圾收集系统，紧扣当前社会中的环境及智能电子产品应用的社会需求，申请到了实用新型专利，属于项目化推动的课程教学任务中解决现实问题的能力和现实情景中技术的应用与迁移能力的体现。

课程的开展采用教师主导，学生主体的双主教学模式。教师作为教学的主导，起主导作用，对学生的学习开展全方位的指导。，学生是学习的主体，一切教学行动的开展都围绕学生进行。教学的过程分成课前、课中、课后三个环节，对三个教学环节开展教学设计。课前环节主要负责教学任务的引入，教师会提前布置学习任务，学生可以先行预习。具体而言，学生通过网络课程资源库和慕课资源来进行学习的，教师可以在后台进行任务督促。学生在课前进行自主学习，还要完成课前测试，通过测试的结果进行学生模型的构建。

在课后的学习阶段，主要是通过作业和拓展任务来进行。通过作业，教师可以了解学生的学习情况展开针对性的指导，还可以通过在线的方式对学习进行辅导。通过拓展任务， 采用小组的形式来完成拓展任务，通过任务主题，同学进行协作学习和创新学习。课程教学改革中积极开展了小组协作学习。通过小组协作学习促进学生之间的合作与交流，提高了学生之间的沟通能力和团队协作能力。问题解决能力也得到大大增强。

在教学过程中采用五步教学法等新型教学模式， 通过引入新课、自学探究、课堂互动、设计实践和教学反馈等多种形式实现了教学模式与方法的创新。注重课程与实际工程的结合，鼓励学生主动探索，创造了更好的学习环境和条件。

4 结果与成效分析

通过基于数字化的理念的“单片机”多维度教学改革体系的构建与实施，使学生由被动学变为主动学，学生学习效果全面提升。

一系列的教学改革措施为学生创设了良好的学习环境。教学改革三年以来效果明显，学生成绩得到显著提高。 其中，优秀率从不足 5% 提升到 20% ，良好率从 15% 提升到 25% ，期末考试的平均分也提升了接近10 分。

通过协作式学习，学生科研积极性极大增强，积极参加科研创新项目和各类竞赛。多批次学生参加国家级和省级的专业竞赛。多名学生们获得了国家级、省级奖项，取得了良好的成绩。在课后的实验环节和课程设计中，表现出实验能效增强，动手能力显著提升。

5 结论

本文围绕单片机课程的教学实践改革，讨论“五步教学法”下以混合式教学为目标的多维教学模式，在“五步教学法”的总体框架下建设混合式教学模式的线上线下互动模式，构建符合工程教育专业认证要求的混合式教学模式。论文成果可转化为在工程教育背景下的一门课程改革可复制、可推广的授课范式，并且已经通过实证证明能力导向和混合教学模式复合体的教学模式能有效完成“能力导向”目标，这也为未来的教师所应具备的教学方法提出了新的要求。

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