學(xué)習(xí)共同體視角下STM32單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程教學(xué)策略探究

趙展　魏雯　王棟

關(guān)鍵詞：學(xué)習(xí)共同體；STM32單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)；課程

中圖分類(lèi)號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2023）21-0178-03

0 引言

STM32單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程是高職院校電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)中開(kāi)設(shè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)核心課程，課程是基于學(xué)生未來(lái)從事嵌入式人工智能電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、安裝及調(diào)試崗位而設(shè)置的理實(shí)一體專(zhuān)業(yè)課程。通過(guò)課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的嵌入式系統(tǒng)中程序設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新實(shí)踐能力和職業(yè)素養(yǎng)等，為學(xué)生后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)和頂崗實(shí)習(xí)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也為學(xué)生不斷適應(yīng)企業(yè)最新需求、崗位遷移以及項(xiàng)目開(kāi)發(fā)創(chuàng)造條件。隨著高職院校招生的政策變化，各個(gè)高職院校的生源參差不齊，學(xué)生的基礎(chǔ)水平、興趣愛(ài)好和專(zhuān)業(yè)認(rèn)知程度等方面存在差異，學(xué)生之間也有著明顯的水平差距，這給程序設(shè)計(jì)類(lèi)課程教學(xué)帶來(lái)了不小的挑戰(zhàn)。文章通過(guò)構(gòu)建師生學(xué)習(xí)共同體模式，應(yīng)用在STM32單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程教學(xué)中，秉承以學(xué)習(xí)為中心的理念，教師和學(xué)生作為學(xué)習(xí)合作者，共建學(xué)習(xí)環(huán)境，共擔(dān)學(xué)習(xí)責(zé)任，共享學(xué)習(xí)成效。

1 學(xué)習(xí)共同體概述

1.1 學(xué)習(xí)共同體的發(fā)展過(guò)程

學(xué)習(xí)共同體屬于共同體的一種類(lèi)型，而“共同體”最早是由德國(guó)學(xué)者斐迪南·滕尼斯提出，經(jīng)由美國(guó)教育學(xué)家博耶爾引入教育領(lǐng)域中，現(xiàn)已成為教育研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。另外，有學(xué)者認(rèn)為學(xué)習(xí)共同體出自美國(guó)教育學(xué)家杜威哲學(xué)體系的核心理念“共同體”，經(jīng)由日本學(xué)者佐藤學(xué)教授引入教育實(shí)踐中，取得了卓有成效的教學(xué)效果。隨著我國(guó)各方學(xué)者的大力引薦和各個(gè)學(xué)校教育課程改革的推動(dòng)，學(xué)習(xí)共同體已逐漸成為各校教育改革實(shí)踐的重要抓手，尤其在基礎(chǔ)教育領(lǐng)域更為顯著。

1.2 學(xué)習(xí)共同體的含義

日本教育家佐藤學(xué)教授指出：學(xué)習(xí)共同體不僅指學(xué)生之間的合作交流，還包含教師之間的學(xué)習(xí)共備，甚至還連接了學(xué)校和家庭社區(qū)。他直擊當(dāng)下合作學(xué)習(xí)的痛點(diǎn)問(wèn)題：1） 應(yīng)當(dāng)追求的不是“發(fā)言熱鬧的教室”，而是“ 用心相互傾聽(tīng)的教室”。2） 合作學(xué)習(xí)是要讓學(xué)生敢于說(shuō)出“我不懂”。3） 學(xué)習(xí)共同體不是找出學(xué)生的共性，而是發(fā)掘?qū)W生不同的個(gè)性[1]。如何解決這些課堂痛點(diǎn)問(wèn)題？需要做好“可以讓學(xué)習(xí)真實(shí)發(fā)生，讓思維看得見(jiàn)”的學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)，最終實(shí)現(xiàn)走向深度的合作學(xué)習(xí)。

2 高職院校STM32 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程的教學(xué)現(xiàn)狀

以筆者所在學(xué)校為例，STM32單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程主要在電子信息工程專(zhuān)業(yè)和應(yīng)用電子技術(shù)專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)，前期學(xué)生已經(jīng)學(xué)過(guò)C51單片機(jī)編程與應(yīng)用課程。C51單片機(jī)是屬于8位單片機(jī)類(lèi)型，隨著嵌入式技術(shù)的發(fā)展，8位單片機(jī)的主頻低、接口少、存儲(chǔ)空間有限等不足使其面對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)，捉襟見(jiàn)肘，難以勝任。STM32單片機(jī)憑借接口多、集成度高、功能強(qiáng)、片上資源豐富等優(yōu)點(diǎn)，受到了業(yè)界一致好評(píng)。另外，職業(yè)院校技能大賽所舉辦的嵌入式技術(shù)應(yīng)用開(kāi)發(fā)賽項(xiàng)，賽項(xiàng)載體智能小車(chē)的核心板采用的就是STM32F407 系列單片機(jī)芯片作為主控制器，重點(diǎn)考查學(xué)生STM32單片機(jī)的編程技術(shù)。因此，各大高職院校也紛紛開(kāi)設(shè)了這門(mén)課程。

當(dāng)前，在開(kāi)展STM32單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程教學(xué)時(shí)，各高職院校主要采用以野火、正點(diǎn)原子等廠家的STM32開(kāi)發(fā)板為教學(xué)載體，圍繞開(kāi)發(fā)板上的各種資源展開(kāi)教學(xué)工作。開(kāi)發(fā)板配套了豐富的學(xué)習(xí)資料，讓初學(xué)者完成從入門(mén)到提高階段的學(xué)習(xí)。但是，這種學(xué)習(xí)模式耗時(shí)長(zhǎng)，可能更適用于在企業(yè)工作想要轉(zhuǎn)型學(xué)習(xí)STM32的技術(shù)人員。這類(lèi)人群具有較好的51單片機(jī)基礎(chǔ)，代碼編寫(xiě)能力較強(qiáng)，轉(zhuǎn)型學(xué)習(xí)難度較低。而對(duì)于高職院校學(xué)生而言，人才培養(yǎng)方案中 STM32單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程學(xué)時(shí)一般為64學(xué)時(shí)，課時(shí)嚴(yán)重不足，學(xué)生難以短時(shí)間內(nèi)有效掌握STM32單片機(jī)的核心技術(shù)應(yīng)用，往往只能掌握STM32的基礎(chǔ)知識(shí)。另外，開(kāi)發(fā)板所提供的資料，入門(mén)篇中大都是一個(gè)個(gè)獨(dú)立的功能設(shè)計(jì)，相互之間缺少一定的邏輯關(guān)聯(lián)。學(xué)生通過(guò)一學(xué)期的課程學(xué)習(xí)，對(duì)嵌入式技術(shù)應(yīng)用開(kāi)發(fā)的整個(gè)流程懵懵懂懂，對(duì)嵌入式產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)步驟也是一知半解，呈現(xiàn)出學(xué)習(xí)目標(biāo)不明確，學(xué)習(xí)獲得感不強(qiáng)、學(xué)習(xí)效果不佳等特征，這些會(huì)嚴(yán)重影響學(xué)生今后的企業(yè)頂崗實(shí)習(xí)和就業(yè)工作。

3 學(xué)習(xí)共同體視角下STM32 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程教學(xué)策略

文章基于學(xué)習(xí)共同體視角，結(jié)合STM32單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程特點(diǎn)，以學(xué)生為中心，緊密聯(lián)系學(xué)習(xí)共同體中每個(gè)成員的紐帶及共同的情感歸屬，邁向共同的學(xué)習(xí)目標(biāo)。在尊重每個(gè)學(xué)生成員個(gè)體差異的前提下，塑造共同體中的“自我”，彰顯“和而不同”的教學(xué)特色[2]。學(xué)習(xí)共同體視角下STM32單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課堂環(huán)境的構(gòu)建應(yīng)包含顯性和隱性?xún)蓚€(gè)方面。顯性層面，主要是指STM32單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程實(shí)踐的具體方式、流程、機(jī)制、活動(dòng)空間等。隱性層面，主要是指基于學(xué)習(xí)共同體的共同愿景，從而形成的主體間平等、師生互助、協(xié)作、合作的關(guān)系。

3.1 課程設(shè)計(jì)理念

STM32單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程圍繞以學(xué)生為中心的理念，具體從以學(xué)生發(fā)展為中心、以學(xué)生學(xué)習(xí)為中心、以學(xué)習(xí)效果為中心三個(gè)層面進(jìn)行課程內(nèi)容的重構(gòu)。首先，建立課程學(xué)習(xí)的重構(gòu)意識(shí)，真正以學(xué)生發(fā)展為中心，強(qiáng)調(diào)課程目標(biāo)服從本專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，并緊貼社會(huì)需求，進(jìn)而凝練出課程要達(dá)到的知識(shí)、能力和素質(zhì)三目標(biāo)。然后，面向課程教師團(tuán)隊(duì)和學(xué)生群體，進(jìn)行教師準(zhǔn)備情況和學(xué)生學(xué)情方面的調(diào)研，對(duì)調(diào)研結(jié)果進(jìn)行科學(xué)分析，依托以學(xué)生學(xué)習(xí)為中心理念，從而對(duì)教師的教法和學(xué)生的學(xué)法進(jìn)行變革設(shè)計(jì)。最后，緊扣以學(xué)習(xí)效果為中心理念，對(duì)課程的評(píng)價(jià)體系進(jìn)行行之有效的重塑[3]。

3.2 課程整體思路設(shè)計(jì)

對(duì)已有的課程標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行優(yōu)化和完善，合理融入企業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，突出課程的科學(xué)性、先進(jìn)性與實(shí)用性。傳承前期課程C51單片機(jī)編程與應(yīng)用的經(jīng)典部分，發(fā)揮ARM長(zhǎng)處，助推MCU升級(jí)。STM32單片機(jī)實(shí)際上就是51單片機(jī)的升級(jí)擴(kuò)展，但是其高性能必然帶來(lái)系統(tǒng)復(fù)雜度的大幅提高，如果能借助51單片機(jī)理念、方法和工程案例的共性，有助于提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使其輕松入門(mén)嵌入式開(kāi)發(fā)。課程實(shí)施過(guò)程中，采用項(xiàng)目引領(lǐng)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)的方式，項(xiàng)目來(lái)源于企業(yè)，結(jié)合企業(yè)崗位能力要求凝練出若干個(gè)典型任務(wù)，任務(wù)緊緊圍繞課程目標(biāo)展開(kāi)，任務(wù)的難易程度逐漸提升，學(xué)生在完成任務(wù)的同時(shí)掌握了課程的知識(shí)和技能的要求。項(xiàng)目實(shí)施環(huán)節(jié)中，教師引導(dǎo)學(xué)生依托企業(yè)工作流程進(jìn)行項(xiàng)目任務(wù)所需各類(lèi)資料的查找、系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)、外圍電路元器件的型號(hào)選擇、硬件電路的測(cè)試與調(diào)試、程序代碼的編寫(xiě)與調(diào)試等。教師針對(duì)常見(jiàn)的共性問(wèn)題進(jìn)行框架式指導(dǎo)，給出一些方向性的解決措施，以啟發(fā)學(xué)生小組自主思考為主，盡可能讓學(xué)生小組獨(dú)自完成課程項(xiàng)目任務(wù)。教師作為一種學(xué)習(xí)資源融入學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中，成為學(xué)生自主學(xué)習(xí)路上的引導(dǎo)者和支持者[4]。

3.3 課程教學(xué)組織實(shí)施設(shè)計(jì)

教師角色的轉(zhuǎn)變改變了傳統(tǒng)的教學(xué)方式，進(jìn)而將教師教什么這一問(wèn)題轉(zhuǎn)向?qū)W生學(xué)什么與學(xué)生如何學(xué)的問(wèn)題。下面主要從學(xué)什么、怎么學(xué)以及學(xué)得怎么樣三個(gè)維度進(jìn)行課程教學(xué)任務(wù)的組織實(shí)施設(shè)計(jì)。

1） 維度一：學(xué)什么

學(xué)什么這個(gè)維度實(shí)質(zhì)上是課程項(xiàng)目中任務(wù)內(nèi)容設(shè)計(jì)方面的問(wèn)題。學(xué)生在未來(lái)的就業(yè)工作中，所從事的職業(yè)崗位一般都是基于項(xiàng)目引領(lǐng)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)，具體項(xiàng)目可能會(huì)細(xì)化成一個(gè)個(gè)典型的工作任務(wù)，所以學(xué)生在學(xué)校的能力培養(yǎng)需要不斷提升，更要貼近企業(yè)職業(yè)崗位的職業(yè)能力，最終能夠解決具體的實(shí)際工程問(wèn)題。那么，在課程學(xué)習(xí)任務(wù)設(shè)計(jì)部分，需要把以學(xué)生學(xué)習(xí)為中心理念作為指導(dǎo)，精心遴選企業(yè)工程案例，要突出一定的挑戰(zhàn)性，將新的知識(shí)點(diǎn)與學(xué)生前期課程所積累的經(jīng)驗(yàn)無(wú)縫對(duì)接，最終內(nèi)化成學(xué)生真正的知識(shí)和技能。

以課程項(xiàng)目一：LED控制設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)為例，課程組團(tuán)隊(duì)對(duì)這個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行任務(wù)設(shè)計(jì)時(shí)，做了大量的工作。首先，任務(wù)設(shè)計(jì)要有理有據(jù)，要模擬企業(yè)的真實(shí)情境，有難度但能實(shí)現(xiàn)，同時(shí)要符合項(xiàng)目的教學(xué)目標(biāo)。課程的學(xué)習(xí)對(duì)象是大二學(xué)生，已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)51單片機(jī)的相關(guān)知識(shí)，能用51 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)這個(gè)案例。但是用STM32單片機(jī)來(lái)設(shè)計(jì)，學(xué)生還是了解不多，同時(shí)對(duì)于庫(kù)函數(shù)編程也是首次接觸。通過(guò)與部分學(xué)生訪談，發(fā)現(xiàn)他們有些參加了學(xué)院電子信息科技創(chuàng)新社團(tuán)，經(jīng)常聽(tīng)到學(xué)長(zhǎng)談起電子類(lèi)競(jìng)賽需要用到STM32單片機(jī)進(jìn)行控制部分的設(shè)計(jì)。另外，企業(yè)兼職教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行51單片機(jī)課程授課時(shí)，也屢次提到STM32單片機(jī)。因此，針對(duì)這個(gè)情況，根據(jù)學(xué)生的興趣愛(ài)好進(jìn)行項(xiàng)目的任務(wù)設(shè)計(jì)，通過(guò)選取智能小車(chē)作為項(xiàng)目載體，智能小車(chē)車(chē)燈的控制與該案例對(duì)接，具體的任務(wù)設(shè)計(jì)就圍繞智能小車(chē)的任務(wù)進(jìn)行展開(kāi)，這樣既保證了任務(wù)設(shè)計(jì)與課程目標(biāo)緊密聯(lián)系，也體現(xiàn)了一定的學(xué)習(xí)難度。然后，任務(wù)設(shè)計(jì)的最終目的是要讓學(xué)生利用所學(xué)的知識(shí)和技能完成任務(wù)，比如：轉(zhuǎn)向LED燈的點(diǎn)亮、閃爍、多顏色變化等任務(wù)。學(xué)生在任務(wù)實(shí)施過(guò)程中，由于學(xué)情的差異勢(shì)必會(huì)遇到一些問(wèn)題。教師要扮演好引導(dǎo)者和支持者的角色，鼓勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，通過(guò)查閱資料、觀看案例視頻、小組頭腦風(fēng)暴等方式，引導(dǎo)學(xué)生小組通過(guò)合作學(xué)習(xí)去突破遇到的難點(diǎn)，最終順利完成任務(wù)。最后，項(xiàng)目任務(wù)設(shè)計(jì)過(guò)程中要設(shè)定相關(guān)工作情境，工作情境要盡可能地貼近企業(yè)真實(shí)的工作場(chǎng)景，充分調(diào)動(dòng)和發(fā)揮學(xué)生的想象力。比如：面向任務(wù)比較快的學(xué)生小組提出一些特殊的應(yīng)用場(chǎng)景，來(lái)考查他們的應(yīng)變能力和轉(zhuǎn)化能力。

2） 維度二：怎么學(xué)

怎么學(xué)這個(gè)維度實(shí)質(zhì)上是學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中思考方法的轉(zhuǎn)型問(wèn)題。高職學(xué)生基礎(chǔ)相對(duì)薄弱，學(xué)習(xí)方法尚不完善。以學(xué)生為中心是要充分調(diào)動(dòng)學(xué)生參與學(xué)習(xí)活動(dòng)的思維，如何正確去思考學(xué)習(xí)遇到的問(wèn)題。這離不開(kāi)師生在解決問(wèn)題的過(guò)程中學(xué)會(huì)共同學(xué)習(xí)、共同成長(zhǎng)和共同發(fā)展。整個(gè)課程設(shè)計(jì)中，對(duì)于表現(xiàn)突出的學(xué)生，要格外關(guān)注和鼓勵(lì)，實(shí)時(shí)分享他們的解決方案；對(duì)于表現(xiàn)一般的學(xué)生，更要加大鼓勵(lì)的力度，引導(dǎo)他們大膽質(zhì)疑、勇于提問(wèn)。有些學(xué)生可能比較內(nèi)向敏感，擔(dān)心提出的問(wèn)題過(guò)于簡(jiǎn)單而受到其他學(xué)生的嘲笑。針對(duì)這類(lèi)學(xué)生，教師要時(shí)刻貫徹學(xué)習(xí)共同體的理念，讓這些學(xué)生意識(shí)到培養(yǎng)解決問(wèn)題的能力的前提條件是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，提出問(wèn)題就是對(duì)自己的學(xué)習(xí)負(fù)責(zé)，沒(méi)有簡(jiǎn)單復(fù)雜的區(qū)別，教師就是他們的學(xué)習(xí)伙伴，是他們的學(xué)習(xí)資源。

3） 維度三：學(xué)得怎么樣

學(xué)得怎么樣這個(gè)維度實(shí)質(zhì)上是學(xué)生完成學(xué)習(xí)活動(dòng)的學(xué)習(xí)效果問(wèn)題。通過(guò)與學(xué)生的日常溝通與交流中了解到，學(xué)生在衡量學(xué)習(xí)效果時(shí)，最為關(guān)注的是希望得到教師或小組其他成員的反饋。為了進(jìn)一步提升學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力和成就感，在設(shè)計(jì)課程項(xiàng)目評(píng)價(jià)體系時(shí)，需要充分保證組間評(píng)價(jià)、組內(nèi)評(píng)價(jià)和師評(píng)的完整性。STM32單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程評(píng)價(jià)體系中組間評(píng)價(jià)是根據(jù)各組的報(bào)告進(jìn)行反饋并相互打分；組內(nèi)評(píng)價(jià)主要基于團(tuán)隊(duì)成員之間的分工，從各成員的參與度和貢獻(xiàn)度進(jìn)行評(píng)估；師評(píng)部分主要包括課前各小組的準(zhǔn)備、任務(wù)的執(zhí)行、小組成員之間的合作以及最終任務(wù)的完成[5]。

4 結(jié)束語(yǔ)

“雙高”建設(shè)背景下，高職院校教學(xué)改革已經(jīng)刻不容緩。構(gòu)建基于學(xué)習(xí)共同體視角的STM32單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程教學(xué)模式，從以學(xué)生發(fā)展為中心、以學(xué)生學(xué)習(xí)為中心、以學(xué)習(xí)效果為中心三個(gè)層面進(jìn)行STM32 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程內(nèi)容的重構(gòu)，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提升。