迭代思維在技工院校單片機課程教學中的應(yīng)用探究

劉福祥 劉軍

摘 要：針對技工院校電工電子類專業(yè)部分專業(yè)課教學中存在的“散”“虛”“遠”“難”等問題，本文以單片機課程為例，結(jié)合本課程特點和本專業(yè)學生的實際情況，從教學場景、教學資源、學業(yè)評價等方面探究迭代思維在技工院校單片機課程教學中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：迭代思維；技工教育；單片機

隨著數(shù)字經(jīng)濟的不斷發(fā)展，新知識、新產(chǎn)品乃至新職業(yè)都在不斷涌現(xiàn)，這促使技工院校專業(yè)建設(shè)更加注重開放、創(chuàng)新、共享的理念，緊跟產(chǎn)業(yè)調(diào)整步伐，豐富教學內(nèi)容，完善教學資源，創(chuàng)新教學方法。在新時代背景下，筆者以單片機課程為例，結(jié)合課程特點和技工院校學生的實際情況，探究迭代思維在技工院校單片機課程教學中的應(yīng)用，以期為電工電子類專業(yè)相關(guān)前導(dǎo)、后續(xù)課程提供借鑒和思考。

一、迭代思維的基本概念和應(yīng)用價值

漢語詞典中，“迭”釋義為輪流、替換。百度百科解釋“迭代”是一種重復(fù)反饋過程的活動，迭代法被描述為一種不斷用變量的舊值遞推新值的過程，與之相對應(yīng)的是一次性解決問題。迭代思維源于數(shù)學領(lǐng)域，一般應(yīng)用于計算機等專業(yè)，近年國內(nèi)高校和職業(yè)院校也對迭代思維在其他專業(yè)的應(yīng)用開展了研究和實踐。例如， 秦磊華以提升學生硬件系統(tǒng)設(shè)計能力為目標，給出了硬件迭代的設(shè)計方法與推廣價值；黃瀟瀟基于對重塑職業(yè)素質(zhì)教育的研究，認為迭代思維能促進創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新素質(zhì)教育；高媛媛、胡曉榮實證分析了基于迭代思維的教學模型在培訓(xùn)工作中的推廣價值。

2022年3月，人力資源社會保障部在前期開展3批共31個技工院校一體化教學改革試點專業(yè)的基礎(chǔ)上，印發(fā)《推進技工院校工學一體化技能人才培養(yǎng)模式實施方案》，在全國技工院校推進工學一體化技能人才培養(yǎng)模式的實施，重點實施課程標準制定、教學資源開發(fā)、教學方法應(yīng)用、教學場地建設(shè)、教師隊伍建設(shè)等任務(wù)，這對各技工院校專業(yè)建設(shè)、課程設(shè)置、教學方法等都起到了重要的指導(dǎo)作用。工學一體化教學是將理論教學和實踐教學相結(jié)合、將學生能力培養(yǎng)和工作崗位需求緊密對接的教學，其非常重要的教學特點是從以教師教授為中心向以學生學習為中心轉(zhuǎn)變，通過學生主動學習的過程，獲得知識、能力和綜合素質(zhì)的提升。

從課程與課堂的視角來看，迭代思維的快速反應(yīng)、精準定位、微小創(chuàng)新、持久改進及以用戶為中心等特征與工學一體化教學的契合度較高。首先，應(yīng)用迭代思維，嘗試把課程周期分解成若干小周期來完成，又在實現(xiàn)若干小周期循環(huán)改進的基礎(chǔ)上實現(xiàn)課程的循環(huán)改進；其次，在具體的操作上，每個學生都可以在小功能模塊的基礎(chǔ)上，不斷加工、完善，以實現(xiàn)自身想法，又可以將數(shù)個小功能的模塊整合起來，構(gòu)建結(jié)構(gòu)更復(fù)雜、功能更完善的綜合性項目；最后，能有效解決周期冗長的問題，從始至終都有階段性的評估和反饋，讓學生在主動學習、不斷試錯中提高，這對提高課堂效率有著重要的意義。

二、課程教學的現(xiàn)狀及問題分析

單片機是應(yīng)用最廣泛、最典型的控制器之一。單片機課程是電工電子類專業(yè)的重要課程之一，具有較強的綜合性和實踐性，非常實用，也非常需要實操教學。

當前，在單片機課程教學中，很多技工院校會采用以理論教學為主、實驗為輔的教學方式，這種方式實踐與理論結(jié)合的較少，不符合技工院校學生的特點，教學效率不高。而很多技工院校嘗試將理論課與實驗課整合，教師在講解理論知識后，馬上指導(dǎo)學生做相應(yīng)練習，總體上一般分為理論講解、示范操作、學生操作及教師巡回指導(dǎo)、總結(jié)評價等步驟。筆者所在學校于2009年開始按照上述方式，實施了單片機課程理實一體化教學，教學采用以計算機仿真為基礎(chǔ)，以項目為主導(dǎo)，以實現(xiàn)硬件功能為目標的教學方式，在培養(yǎng)學生的技能水平和創(chuàng)新意識方面取得了一定的成效。但是，隨著學生基礎(chǔ)能力的變化和教學改革的深入，單片機課程教學出現(xiàn)了“散”“虛”“遠”“難”等問題?！吧ⅰ?，即單片機課程具有綜合性特點，涉及數(shù)模電、傳感器、電機驅(qū)動等多方面知識，因此教師在教學進程中會選取較多的案例去闡述相關(guān)知識，導(dǎo)致課程知識點過多，整體結(jié)構(gòu)比較散，操作復(fù)雜，部分學生不能聚焦關(guān)鍵點，進而不能很透徹地理解課程知識，導(dǎo)致基礎(chǔ)不扎實，而無法進行有效實踐；“虛”，即教師為保證課堂教學和學生學習效率，采用了較多仿真案例，并力求保證仿真電路的可行性，但隨著課程教學的深入，過多的仿真反而會降低學生的學習效率，也遠離了工程實踐初衷；“遠”，即本課程最后會通過制作PCB板、安裝調(diào)試等步驟體驗實際項目開發(fā)過程，但是由于從程序分析到安裝調(diào)試“路程”較長，部分學生還未到達此過程，就因為聽不懂、學不會而失去了學習興趣，感覺距離工程項目越來越遠，缺少了成就感和獲得感，更缺少愉快的工程體驗；“難”，即前三點綜合下來，不免會有學生感覺理論知識難懂、實踐操作枯燥，只能反復(fù)驗證實驗結(jié)論，卻無法解決工作上的問題，進而產(chǎn)生對本課程重要性、實用性的懷疑，導(dǎo)致了學生感覺難學、教師感到難教現(xiàn)象的出現(xiàn)。

三、迭代思維應(yīng)用于教學的實踐

結(jié)合專業(yè)課程設(shè)置方案和相關(guān)課程實施方案，經(jīng)過綜合考慮，筆者決定從教學場景、教學資源、學業(yè)評價等方面開展實踐。

（一）創(chuàng)設(shè)可迭代的教學場景

為了滿足單片機課程及其前導(dǎo)課程和后續(xù)課程的教學需要，筆者所在學校對現(xiàn)有部分實驗室加以改造，重構(gòu)了3個教學場景。第一，組建電子綜合實驗室，搭建工作區(qū)、元件區(qū)、焊接調(diào)試區(qū)、資料查詢區(qū)等工作區(qū)域，配置電腦、打印機、投影儀等教學設(shè)備，可以滿足教學的常規(guī)需求。第二，組建電子技能訓(xùn)練室，配置焊臺、電腦、相關(guān)拓展書籍、調(diào)試工具、檢測設(shè)備、樹莓派等開源硬件，以滿足部分學生課后探討、個性化學習、深入交流、創(chuàng)新實踐的需求。第三，組建技師研修綜合訓(xùn)練室，配備綜合工作臺、云平臺、3D打印機、切割機、精密檢測設(shè)備等綜合性資源，滿足較大型的、綜合性的、與企業(yè)對接更加緊密的項目的設(shè)計、制作和改造需要。3個學習場景可以依據(jù)教學計劃和團隊訓(xùn)練計劃，以班級或以組為單位交叉使用，相互配合，并能根據(jù)行業(yè)、企業(yè)需求變化加以調(diào)整。

（二）建立可迭代的教學資源

教學離不開教材，根據(jù)課程特點和教學中的問題歸納，筆者所在學?？偨Y(jié)教學經(jīng)驗，編寫了《單片機實用技術(shù)》校本教材，該教材在保持知識系統(tǒng)性的前提下，更加重視工程實踐，也取得了一定的教學成效。在此校本教材基礎(chǔ)上，不斷增補任務(wù)書、工作手冊等材料，用以作為學生學習過程的輔助參考材料。除此之外，筆者還嘗試使用“學習通”等互聯(lián)網(wǎng)教學資源平臺，將重點章節(jié)資料、教師推薦的教學輔助資料、課后思考題目、新技術(shù)資料、項目資料等上傳，讓學生可以自主學習，并能主動地進行交流、討論、總結(jié)和反饋。

（三）強化迭代思維促進學業(yè)評價

為了使教學項目的實施過程更加接近企業(yè)實際工作過程，需將實際應(yīng)用中的成本控制、電源連接、驅(qū)動能力、產(chǎn)品穩(wěn)定性、產(chǎn)品工藝等具體內(nèi)容滲透進項目實施教學中，并適度增加課題規(guī)劃和課題報告等步驟，這樣可以讓學生在頭腦中形成一個完整的、實際項目的工作過程圖。對學生的學業(yè)評價不能僅僅以考試結(jié)果為依據(jù)，而應(yīng)增加過程性評價內(nèi)容，做到考評結(jié)合。學生需要經(jīng)過設(shè)計制作、安裝調(diào)試、歸類整理、制作PPT文件或展板、互動交流等過程完成學習任務(wù)，并面向師生匯報本組和個人的工作過程。這種的扁平化的評價過程能為學生提供廣闊的發(fā)揮空間，能夠在很大程度上激發(fā)學生活動參與的主體意識，調(diào)動其積極性，釋放迭代活力，也會為技工院校學生的畢業(yè)設(shè)計、技師研修打下基礎(chǔ)。同時，教師也會在評價過程中不斷總結(jié)，不斷探索新方法、新技能，做到教學相長。

四、結(jié)束語

筆者探究了迭代思維在電工電子類專業(yè)的應(yīng)用價值，并以單片機課程教學為例，從工作平臺、教學場景、教學資源、學業(yè)評價等方面探索和實踐了迭代思維在教學中的應(yīng)用。實踐證明，應(yīng)用迭代思維能有效解決單片機課程教學中出現(xiàn)的“散”“虛”“遠”“難”等問題，能使更多的學生主動地交流、討論和總結(jié)所學知識，并加以實踐應(yīng)用，不斷提高學習效率和學習質(zhì)量。

參考文獻

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[作者單位：寧波技工學校（寧波技師學院）]