以學生為中心的課程改革與實踐

王曉萍， 蔡佩君， 王立強， 梁宜勇， 劉玉玲

(1.浙江大學 海洋學院， 浙江 舟山 316021；2.浙江大學 光電科學與工程學院， 浙江 杭州 310027)

0 引言

我校作為中國重點建設并向世界一流大學邁進的高校，堅持“以人為本、整合培養(yǎng)、求是創(chuàng)新、追求卓越”的教育理念，以“培養(yǎng)知識、能力、素質(zhì)俱佳，具有求是創(chuàng)新精神和國際視野的拔尖創(chuàng)新人才和未來領導者”為育人目標，積極推進課程教學改革和建設。

在2015年浙江大學教育教學討論會議上，吳朝暉校長指出，人才培養(yǎng)的成效取決于科學的教學方法，并倡導和鼓勵教師圍繞培養(yǎng)目標，改進傳統(tǒng)課堂教學方法，開展參與式、啟發(fā)式、討論式和研究式教學[1]。因此，開展“從知識傳授到能力培養(yǎng)”的各式課程教學；激發(fā)學生的學習主動性、積極性和主動探索精神；實施“因材施教”，為優(yōu)秀學生的脫穎而出搭建平臺、創(chuàng)造條件；改變“重形式輕內(nèi)容、重結果輕過程”的傳統(tǒng)實驗模式，提高學生的綜合實踐能力等等，成為我校教學改革的主要研究課題和內(nèi)容。

1 課程培養(yǎng)目標及教學理念

“微機原理與接口技術”課程具有較強的工程應用背景，是高等學校電子信息類、機電控制類、儀器儀表類和計算機類等專業(yè)的基礎課程，在培養(yǎng)學生工程素質(zhì)方面發(fā)揮著極其重要的奠基作用。我校光電學院“微機原理與接口技術”課程組提出的課程教學目標是：通過理論學習，使學生系統(tǒng)地理解和掌握微控制器的體系結構和模塊功能、多種接口技術與應用以及構建微控制器系統(tǒng)的知識結構體系；通過實踐訓練，使學生掌握微控制器的程序設計和調(diào)試方法，訓練學生的微機應用系統(tǒng)設計、開發(fā)和調(diào)試能力。從而培養(yǎng)工科生應具備的學習與發(fā)展能力、分析問題與解決問題能力、理論聯(lián)系實際能力和創(chuàng)造性能力[2]。

為實現(xiàn)這門課程的教學目標，課程組堅持“以學生為中心、以能力培養(yǎng)為主導”的教學理念，把教授專業(yè)知識技能與培養(yǎng)學生學習能力、實踐能力和創(chuàng)新能力結合起來，探索并形成了“教授方法、學習方法、考核方法、實驗方法”相結合的“四法融合”的課程改革新模式[3]。

2 “四法融合”的課程教學

2.1 改革教授方法，開展研究性教學

學生在學習知識的同時, 也將從教師的教學過程、教學方法中學習研究事物的態(tài)度和科學的思維方式[4]。因此，課程組以優(yōu)化教學過程、改革教學方法為重點開展課程教學模式改革。實施案例引入、翻轉(zhuǎn)課堂、章節(jié)總結等教學手段，變“灌輸式教學”為“引導性教學”，教師從“知識傳授者”變?yōu)椤皩W習組織者”，激發(fā)學生學習興趣、拓展其專業(yè)視野，實現(xiàn)了課堂從“以教師為主”向“以學生為主”的轉(zhuǎn)變。

1)實施案例引入，引導討論探究

引入問題式、案例式的教授方法，從知識點面面俱到的講解轉(zhuǎn)變?yōu)橐园咐腥氲姆治鲇懻?，將課程知識及重難點融入案例教學中。如通過介紹“十字路口交通燈”這個案例幫助學生理解定時器的不同工作方式以及查詢/中斷兩種響應方式；通過“簡易電子琴”這個案例，使學生掌握矩陣式鍵盤的工作原理和接口優(yōu)勢。實踐表明，結合案例的知識講解，加強課程知識與現(xiàn)實世界的關聯(lián)性，有助于拓寬學生的專業(yè)視野。

2)實踐翻轉(zhuǎn)課堂，促進自主學習

實施翻轉(zhuǎn)課堂，即要求學生課下利用線上教學資源，自主學習、查閱拓展資料，并制作PPT到課堂上講解；開展自主“章節(jié)總結”，即要求學生根據(jù)自己的學習消化，進行章節(jié)內(nèi)容的概括總結，并在課堂上與他人分享。在翻轉(zhuǎn)課堂教學中，師生互換角色，課堂成為師生共同參與、互動交流的平臺，學生在討論交流中深入理解“微機原理”有關理論、“接口技術”應用方法，學會課程內(nèi)容的融會貫通，建立完整的課程知識體系。

2.2 改革學習方法，促進研究性學習

自主學習與自由探究既是創(chuàng)造力形成的前提, 也是創(chuàng)造力推動的結果, 兩者相互倚重, 是創(chuàng)新型人才應具備的學習態(tài)度與學習品質(zhì)[5]。課程組通過組建學生學習小組，構建學習共同體，布置探索性任務的方式，為學生創(chuàng)造拓展思維、獨立探索和發(fā)揮潛能的機會；促進學生的“被動式、應試性學習”為“自主性、研究性學習”，實現(xiàn)了“以課內(nèi)為主向課內(nèi)外結合”的轉(zhuǎn)變。

1)組建學習共同體，探索同伴學習

讓學生組建4-6人一組的學習共同體，在課外開展互助學習，如準備翻轉(zhuǎn)課堂的PPT、討論得到章節(jié)學習總結，使學生從個體學習轉(zhuǎn)為同伴學習。學生們反映：這種學習共同體能促使大家相互監(jiān)督，激發(fā)靈感，互補不足；對原來模糊的概念和難點理解和消化既準又快；在小組長的帶領下，各抒己見、小組成員各司其職，完成自主學習任務，大大增強了責任心和集體凝聚力。

2)推行優(yōu)生免考，實施因材施教

創(chuàng)導并實施優(yōu)生免考機制。即允許部分學有余力的學生不參加期末的書面考試，代之以交出一份綜合運用該課程以及相關課程知識的作業(yè)——自主設計完成一個“微控制器應用系統(tǒng)”。優(yōu)生免考實質(zhì)上是一個項目申請、自主研究、設計調(diào)試和總結答辯等類似于科研的全過程，為學生提供了一種自由的、創(chuàng)造性的、能夠發(fā)現(xiàn)并追尋自己愛好的學習體驗，盡量發(fā)揮他們的聰明才智和創(chuàng)新潛能，促進了教學與科研、學習與研究的互動；同時也是一種行之有效的“差異培養(yǎng)、因材施教”的教學方法。

優(yōu)生免考實施9年來，已有近200名學生設計了90多個微機應用系統(tǒng)，創(chuàng)作了許多充滿創(chuàng)意、綜合“光、機、電、算”的實物成果，學生的創(chuàng)作欲望和創(chuàng)造力以及作品質(zhì)量超出教師的預期。如“基于8051微控制器的激光雕刻機”采用直角坐標構架和高功率激光，在普通硬紙板上進行逐點燒蝕，能雕刻出清晰的圖案和字符，具有準設備特征；“基于微控制器的激光繪圖系統(tǒng)”大膽引入二維振鏡掃描系統(tǒng)，以廉價的成本描繪出穩(wěn)定的單色圖案和字符；“聲控極光LED系統(tǒng)設計”則展示了魔幻般的圖案造型和絢麗的色彩變幻；“動態(tài)光感屏系統(tǒng)設計”可看作未來虛擬現(xiàn)實的雛形，它通過手勢動作控制設備并聯(lián)動顯示效果；“基于微控制器的智能自行車車輪旋轉(zhuǎn)LED顯示控制系統(tǒng)”通過酷炫的動態(tài)顯示體現(xiàn)了年輕人的運動、陽光和激情。該項改革也得到了學生的廣泛好評，很多學生反饋：“這些體驗和經(jīng)歷讓我們面對問題變得更加從容，使我們有更大的信心去挑戰(zhàn)其他任務”。

3)設計模擬試卷，引導發(fā)散思維

布置學生出模擬試卷，引導發(fā)散思維，增強探究意識。模擬試卷要求包含主觀/客觀的多種題型，并要求附注每個題目考察的知識點。該任務需要學生全面梳理所學知識點，既要了解課程的重點、難點，又要全面把握課程整體脈絡。因此出卷學生必須經(jīng)歷查閱文獻資料、進行分析思考之后，才能精心設計出較好的評判學習效果的題目。從學生提交的試卷來看，包含了判斷、選擇、填空、簡答、編程、綜合設計等不同題型、不同難度的內(nèi)容，所涵蓋的知識點清晰、全面，體現(xiàn)了學生的發(fā)散思維。

2.3 改革考核方法，促進求真務實

教學方法的改革，促進了考核方法的改革。通過“過程化、多元化”的考核評價方式，杜絕了部分學生臨時抱佛腳的應試心態(tài)，變“應試式、功利性”學習為“求真務實、腳踏實地”的學習，形成優(yōu)良的求是學風，實現(xiàn)了“以結果評價為主向結果過程相結合評價”的轉(zhuǎn)變。

1)多元化評價，體現(xiàn)綜合能力

優(yōu)生免考者其課程成績由“平時、過程測試、項目設計、獎勵”四部分構成，其他學生的課程成績則由“平時、過程測試、實驗、期末考試、獎勵”五部分構成，每個部分又有多個元素；不同元素從不同側面評價學生的知識和能力，形成了學習過程性評價和效果終結性評價相結合的評價模式。富有特色的獎勵成績有效激發(fā)了學生的學習積極性。

2)過程化考核，促進全面發(fā)展

多元化評價的每一元都由過程化考核支撐。平時成績反映10次作業(yè)完成情況以及課外自主與互動/協(xié)同學習情況；過程測試成績包括至少6次的網(wǎng)上測試、4次課堂測試；實驗成績的多元化反映了學生從預習、仿真、測試、到結果、報告的學習全過程情況。

2.4 改革實驗方法，促進學以致用

實驗教學是培養(yǎng)學生實踐能力、創(chuàng)新思維的重要環(huán)節(jié)?？茖W的實驗教學需要具備多樣、開放的教學設計，收放適度的教學過程和公正全面的評價體系[6]。課程組通過設置層次化、遞進式實驗內(nèi)容，開展“自主式實驗時空、引導式實驗指導、過程化實驗管理、多元化實驗考核”的實驗教學模式，提高課程實驗效果。同時也改變了實驗“走過場”的局面，實現(xiàn)了學生從依賴輔導到獨立設計、從被動接受到主動發(fā)現(xiàn)、從單純模仿到個人(團隊)創(chuàng)造的轉(zhuǎn)變。

1)設立層次化實驗，發(fā)揮學生潛能

從基礎到綜合到探究的層次化實驗內(nèi)容，不僅幫助學生鞏固和運用課程知識，同時鍛煉了他們從理論驗證到綜合應用到拓展提高的遞進式實踐思維。選做的探究型實驗為學生提供了施展才能的機會，實現(xiàn)了學生從被動參與到主動選擇，從完成“規(guī)定”內(nèi)容到積極“自選”創(chuàng)新的轉(zhuǎn)變。

依據(jù)多層次遞進式實驗的需要，以及快速發(fā)展的微機技術，課程組與時俱進地研發(fā)和提供多種類型的實驗系統(tǒng)，從采用仿真頭和串行接口的傳統(tǒng)實驗箱到高速USB接口的“在系統(tǒng)編程(ISP)”實驗箱并將實驗箱發(fā)放給學生(一人一套)，賦予學生自主式實驗時空和無拘束的實踐能力訓練環(huán)境。

2)實施多方位改革，提升實驗效果

采用引導式實驗指導，教師僅給出實驗內(nèi)容的設計思路或關鍵提示，比如“串行通信”實驗，提示學生應首先制訂通信規(guī)約，運用串口調(diào)試助手進行測試，開辟通信數(shù)據(jù)緩沖區(qū)等，而沒有實驗步驟、硬件連接圖、示例程序等，給予學生以設計和探究的自由度。推行過程化實驗管理，實驗準入測試后才能網(wǎng)上預約實驗時間；在實驗時間內(nèi)，教師對學生進行實驗完成情況的檢查和質(zhì)詢，了解其硬件連接方式、程序設計思路、遇到的問題以及解決思路，甚至要求學生現(xiàn)場即興改進實驗，只有獨立完成實驗，且經(jīng)過深入思考的學生才能正確快速做出回應；另外，增加了實驗隨堂考試，主要測試與本次實驗相關的知識點和技能點；最后，課程要求完成并提交一個符合規(guī)范要求的實驗報告。開展多元化實驗考核，實驗成績包括“Proteus仿真實驗情況、實驗過程與完成情況、實驗測試卷、實驗報告撰寫情況”，對學生實驗的全過程進行評價。

3 結語

本文介紹的“微機原理與接口技術”課程開展的綜合改革，強調(diào)教師的研究性教學與引導激勵(教法)，強調(diào)學生的自主性與研究性學習(學法)，強調(diào)因材施教與求真務實(考法)，強調(diào)學用結合、學以致用(實驗方法)。“教授方法、學習方法、考核方法、實驗方法”—“四法融合”的全方位課程改革激發(fā)了學生學習、探索、實踐和創(chuàng)新的主觀能動性，在培養(yǎng)理工科學生的實踐能力、創(chuàng)新精神和科研素養(yǎng)等方面發(fā)揮了積極作用。