黄自鑫，卢俊杰，胡航，肖楚阳，周耀胜

基于ADDIE模型的微机原理及应用的思政融入

黄自鑫1，卢俊杰1，胡航1，肖楚阳1，周耀胜2

（武汉工程大学 1. 电气信息学院，2. 创新创业学院，湖北 武汉 430205）

为主动对接国家在高校课程思政教育的重大战略需求，着力夯实复合型创新人才发展基础，结合高校专业课程思政融入浅、整体设计薄弱的课堂现状，以自动化专业微机原理及应用课堂教学为例，将ADDIE模型作为理论支撑，经目标、内容、实践、评价四阶段探寻课堂全过程思政融入的教学实施路径．面对思政碎片化融入课堂现状，提出三阶递进式情境教学内容设计，以课程蕴含的思政元素为思政点，以章节为思政线，绘制思政面；面对课堂实践模式单一的现状，紧跟社会发展实时迭代课程设计主题．教学实践表明，运用该模型课堂全过程思政融入建设，能促使学生达到专业技能与思想道德素质的双提升，实现立德树人的教育目标．

微机原理及应用；ADDIE模式；课程思政

国家启动探索基础学科拔尖人才培养的“中国示范”计划，呼吁高校通过改革育人方式、办学模式、管理机制，为建设世界重要人才中心和创新高地固基筑本[1]．深入对接国家人才培养计划战略需求，教育部出台《关于深化本科教育教学改革全面提高人才培养质量的意见》，指出高校应主动承担起培养出能紧跟时代潮流、满足国家战略需求的一流创新人才的责任，探索课程教学新形态，全面提高专业课程建设质量[2-3]．随着课程教学改革实践的推进，如何切实培养德才兼备的复合型创新人才成为课程改革的重要瓶颈，高校应探讨补齐课程育人短板的方式，健全专业学科人才培养方案并推动实施，为“科技创新走出去”基础建设提供强有力的复合型创新人才支撑[4-5]．

微机原理及应用是培养自动化类[6]专业知识过硬、综合能力较强人才的核心主干课程，从微型计算机的芯片级构成切入，讲解关于51单片机的微处理器、串行通信、汇编程序设计及应用等知识，涵盖多种应用架构设计原则．通过学习本门课程，学生能够具备利用汇编语言进行程序设计的能力，能够实现简单的微机系统的软硬件设计与开发，可为微型计算机实际工程问题提供有力的理论基础与实践逻辑能力．

为落实国家对德才兼备的复合型创新人才培养战略，已有诸多学者对微机原理的相关知识课程进行教学改革，例如：刘玮[7]等针对单片机基础教学不足难以培育新工科人才问题，实行“项目导入、任务驱动”教学方法，锻炼学生自主学习和探究能力，极大地提升了学生学习兴趣和学习效率；魏楚亮[8]等针对课堂教学提出问题创设及导向的实践环节教学方法，培养学生创新创业及竞赛知识、科研逻辑与多学科多专业交叉融合学习3方面能力需求．在课程思政建设中，缺乏全面将思政融入课堂全过程教学改革建设，仅针对课堂教学中某一环节提出思政融入教学方式，难以呈现课程本身蕴含的所有思政元素．本文以ADDIE模型作为理论支撑，从目标、内容、实践、评价4方面探讨课程全过程思政融入教学改革方式，全面探索培养以德才兼备的复合型创新人才为教学目标的重要途径．

1 基于ADDIE模型的课程开发模式构建

ADDIE模型最初是美国两位学者Walter Dick和Lou Carey所提出来的，包括分析、设计、开发、实施、评价5个阶段，各阶段互相影响，相互促进[9]．ADDIE模型先将学习者的需求进行精准分析，根据所得结果对应设计教学大纲，开发课程教学内容与资源，因课制宜实施相应的教学实践活动，最后进行课程教学效果评估[10]．该模型中的各环节相互联系，贯穿整个教学过程，具有较强的教学操作性，使教育既有系统性和整体性，又有灵活性和可塑性，与课程思政融入微机原理及应用课堂全过程教学的统一性与多样性相契合．

基于自动化专业培养目标与专业能力素质要求，以ADDIE作为理论支撑，从“发现实际问题→制定价值目标→凝练思政元素→设计融入方法→评价实施成效”的五步课程思政实施路径出发，重构课堂教学环节，制定课程目标、内容、实践、评价四阶段专业课与思政双向融合的教学方式．明确微机原理及应用课程思政的重心与内容，落实“以学生为中心，学生学习与发展成效驱动”的教育理念，围绕学科特色凝练思政元素，深度挖掘提炼专业知识体系中所蕴含的思想价值和精神内涵，巧妙润入教学实践，并设计评价反思环节，收集学生的真实反馈，及时调整与改进，促进教师和学生共同成长，该模式见图1．

1.1 以知识为导向，创建三维课程目标

教学目标是课程教学的基础，是教师实施教学活动的核心与导向，教学目标设计要反映出教学过程的发展以及学生学习结果的类型与层次．微机原理及应用的传统课堂教学模式以“复习旧课→导入新课→讲解新课→巩固新课→布置作业”为本，知识与能力为教学目标，缺少“润物细无声”式的人生价值观、职业道德操守以及爱国奉献精神的思政教育．学生大多无意识探讨如何利用自己的专业优势与技能发挥人生价值，用所学的理论知识解决实际工程难题，传承老一辈科学家精神，助力国家重点工程建设，集中攻克关键“卡脖子”难题．因此，以课程专业知识为导向，坚持把立德树人作为中心环节，创建思维、技能、匠人三维课程目标，实现微机原理及应用课程的思维教育、技能提升、匠人培养的交叉融合，科学素质与人文素养的兼顾协调培育，在潜移默化中培养多素质储备的复合型创新人才，具体目标要求为：

1.1.1 思维目标 培养学生积极参与学习、勇于探索新知、实践检验知识的自主思维．采用课堂教学与课堂实践相结合的方式，将课本知识由局部到整体逐层灌输与启发协同讲解，实践应用温顾旧知，学生通过学习本门课程，能够具备课堂自主思考课下合作探讨问题的意识，增强学生迎难而上、自主探究、挑战自我的能力．

图1 ADDIE模式下课程思政教学设计流程

1.1.2 技能目标 培养学生能够自主根据实物功能的设计要求，正确进行软硬件系统方案设计，运用51单片机功能解决实际工程问题的技能．通过学习51单片机基本组成及内部结构，培养学生具备识别和判断智能系统硬件中的关键环节和主要器件的技能；学习51单片机程序设计与优化过程，通过自主设计实现基础输入输出功能的硬件子系统，锻炼学生的实践动手能力，引导学生发展思维逻辑，启迪学生的创新意识，培养学生综合应用单片机知识解决实际工程问题的能力．

1.1.3 匠人目标 打造匠人精神，培养具有社会主义核心价值观的新时代自动化行业复合型创新人才．将思政融入课程教学内容，寻求课程内容与思政元素契合点，引进功勋科学家攻坚克难的拼搏史，由强到弱的科技创新史，中国共产党的百年奋斗史等相关案例资源．学生通过学习本课程，能够立足千里之行始于足下的学习理念，具有实事求是、探索真理的科学精神，传承精益求精、勇于创新的工匠精神，坚持正确的新闻观和政治立场，深刻理解并践行社会主义核心价值观．

1.2 三阶递进式情境教学内容设计

课程章节内容知识点多，且大多概念问题抽象难懂，而整体教学学时少，教学任务艰巨．大多已有的课堂思政教学环节单一、碎片化思政融入，未依托课程本身的价值引领与思政内核融合相应的思政元素．盲目性、随意性地引入思政案例，难以将课程思政教学灌输性与启发式相统一，学生未能更好地参与进课堂教学活动中，不利于推行立德树人的教学目标，培养德才兼备的复合型创新工程人才．因此，在教学内容设计部分需要选取课程典型教学内容，有机地融入思政元素与思政内核，精心制作课堂思政教学资源，探索高质高效的教学方法，在掌握专业知识的前提下达到技能与能力双目标，打造“实用”课堂．

围绕教学育人的目标，提出三阶递进式情境教学内容设计．微机原理及应用涉及计算机、51单片机、程序设计等专业知识，课程内容包括计算机基础知识、微型计算机的基本原理、51单片机汇编程序设计等12个章节．按照各课程章节知识结构与思政内核，划分设计计算机简史、单片机概述、信号输出、信号传导及应用实践5个学习情境，建立从“计算机系统基本认知→单片机结构与原理→信号检测与处理→单片机设计与应用”的递进式教学思路（见图2）．

图2 三阶递进式情境教学内容

重组课程内容，以课程思政作为中心点，从爱国情怀、工匠精神、职业素养、自主创新等方面深挖微机原理及应用课程蕴含的思政元素，作为微机原理及应用教学课程改革的基础与重点．按照微机原理及应用课程章节脉络，以点绘线，构成思政线；根据章节知识体系与思政线，形成递进式学习情境，构成思政面．力图让课程思政元素覆盖、渗透到教学全章节，依点画线，以线绘面，由浅入深式全过程课堂育人（见表1）．

表1　微机原理及应用课程思政教学体系

针对课程特点与思政元素，迭代设计PPT课件内容，将思政始终贯穿整个课堂教学．利用学习强国、新闻头条等软件，关注国内外时事热点和焦点问题，实时调整课堂实例引入，将教学内容与传统文化、当下时事、社会热点等相结合，提出问题，展开讨论，融合案例分析及相关辅助视频，优化课程教学内容．

讲述计算机基础知识时，从计算机发展史切入，通过“不可复制的计算机史”短片介绍我国计算机70多载发展史，并将计算机的发展历程和我国的发展历程做类比．从第一代电子管计算机到天河二号超级计算机，从贫穷落后的国家到全面建成小康社会，引导学生用发展的眼光看待问题，培养学生科学观和历史思维，深刻领会“四个意识”的内涵与意义．讲解冯诺依曼的“储存程序式”计算机的设计思想，从逻辑元件的不断迭代、微型处理器的更新、系统组成的变革等计算机发展史，体会到科技进步与科研人员的映射过程．以此启发学生刻苦学习，利用自身专业知识突破工程难题，树立伟大的爱国情怀，并结合当下量子计算机、仿生眼等计算机技术最新科研成果展开讨论，引入“你对计算机科学与技术发展趋势的思考”问题，倾听学生的逻辑与观点，培养学生的学习兴趣．

在讲述51单片机的CPU与外设的数据传送方式时，引入国产CPU技术发展历程，介绍我国以中科龙芯、天津飞腾、上海申威、上海兆芯等为代表的国产CPU的特点和应用，引导学生思考我国自主研发国产CPU的原因．激发学生敢于创新、勇攀高峰的科学精神，树立自主研发和自主创新的意识，培养学生科技报国的远大志向．同时，CPU是计算机系统的核心，是各部件之间有条不紊、协调工作的有力保障．联想到此次疫情防控，全国人民在党中央的坚强领导下，举国同心、统一步调，在短时间内迅速控制疫情，保障了整个国家有序运行和人民生命安全，“坚持党对一切工作的领导”是推进新时代中国特色社会主义事业的根本保证，提高学生对党的热爱之情．

1.3 优化教学实践，打造“有趣”课堂

教学实践是建立在教学内容基础上的教学环节，是培养学生综合素质和实践能力、实现人才培养目标的重要环节，教学实践设计的好坏直接决定学生的兴趣与教学的质量．因此，课堂思政应用教学实践设计既要符合课程的教学内容要求，又要符合现代教学模式；既要要求学生掌握课程知识，又要激发学生主动学习的能力和求知欲，达到立德树人的教育目标．

在教学实践任务开展前，教师先讲授任务实施过程中所涉及的教学内容和知识点，并通过例题分析的方式使学生理解相关原理与易错点，提升学生利用微机原理及应用课程进行创新项目的参与度和兴趣，为未来的创新创业打下坚实基础．详细阐明实践任务的相关要求，让学生自行分组分工合作完成任务，切实完成功能需求设计，培养学生的实践与创新能力素养，锻炼工程设计能力．

基于当前国家对于科技新成果全面提升化工园区安全检测预警能力课题建设，围绕事前预防、事中监控、事后应急3个环节综合进行自动化监测预警技术及装备研发，用于解决多灾种耦合事故防控关键技术问题，切合自动化专业知识范畴与体系．结合培养学生解决实际工程问题的技能目标和精益求精、勇于创新的匠人目标要求，拟定基于“化工安防”的51单片机自主命题设计，各小组将自主思考，充分发挥想象力，在规定期限内完成自主命题实物设计与课程设计说明书撰写，以答辩评比的方式计入学生总成绩．各小组依次将课程设计说明书提交评委审阅，并指派一名成员为主要陈述人结合PPT对制作的实物进行3 min左右的讲解及演示，其他成员可协助主要陈述人更为清楚生动地完成表述，实物陈述完毕后，由评委就小组成员分工情况对各个成员依次进行提问，考察各小组成员实际参与及完成情况．评分项目分为团队分数和组员个人答辩分数，其中组员个人答辩分数占60%，团队分数占40%（见表2）．

表2　评分细则

2 教学效果评价

2.1 学生评教认同，教学质量提升

针对微机原理及应用课堂全过程思政教学改革的实践效果，通过开展学生评教进行教学效果的评估，以检验思政融入专业课程的教学模式是否达到课程和创新意识培养的目的，从而为掌握教学工作现状提供重要依据．期末评教将与学生期末成绩查询绑定，在课程结束时，开通强智综合教务管理系统教学考评子系统施行网上评教入口，确保每位学生都将参与课程评教，自主发表对课程思政融入的建议，以便教师更好地优化改进，增进对课程思政的重视与理解，引导学生自觉、自主地培养自身的良好品质，激励教师主动提高课程思政教学能力．

经评教系统数据反馈，90%以上的学生认为将思政元素融入微机原理及应用课程教学充分发挥了学生本身的主观能动性，以学促思，以思促学．学生在教师的指导下，积极主动参与课程任务，掌握高效学习方法，达到创新思维与道德素养双提升．

2.2 学生素养提升，基本达成三维目标

重构教学内容，改革课程教学方法手段，灌输与启发相结合，极大地提高了学生对这门课程学习的积极性，使学生能够更好地把所学知识转化为认识规律、运用规律、解决工程问题的能力．通过理论和实践的结合提高了学生的科学思维能力，基本达到三维目标．

通过教学实践课设，各组需根据自拟定的主题方向进行整体架构、需求分析与模块化设计，培养学生遇到问题分析问题、复杂问题简单化的思维．设计过程中严格按照设计规范进行设计，在设计过程中遇到生成性问题开始由教师引导解决，提供解决思路与方法，经过整体实物功能设计与调试训练，课程结束时可以实现自主解决生成性问题，从而实现培养学生坚韧向上、精益求精的工匠精神．在实践中检验理论知识的掌握程度，温顾并反思掌握不透彻的理论知识，完全掌握51单片机知识内核，具备能自主设计与优化符合产品需求的技能．

2.3 学生成绩提升，思政教学初见成效

针对微机原理及应用课堂全过程思政融入探索实践进行试点教学，学生成绩提升，思政教学已初见成效．通过课程思政的引领，学生专业认同感、责任感上升，激发了学生的学习热情，学生的上课抬头率、作业的认真程度较以往都有所提升．学生遵守课堂纪律，不迟到不早退，遵守学习规范，及时提交作业和报告．学生学习该课程的动力足，主动完成学习任务．学生能够积极参与到小组学习与探讨的课业活动中，主动承担分工任务，提升团队协作能力．加强学生对后续学习的兴趣，坚定未来职业发展信心．

学生的课程综合成绩可以反映学生对课程的学习兴趣和课程思政的实施效果．经过教学改革，在总学时不变的情况下，增加了课程思政的教学内容，学生综合成绩有所提升．将改革前后的学生综合成绩对比，成绩分布见图3．改革后的2020届的学生高分区间人数明显高于2019届学生，且及格人数占比由92.5%上升至97.5%．由此可见，相较于传统教学模式，该课堂全过程思政教学模式激发学生自主学习兴趣，引导学生由被动接受到主动学习的方式转变，取得了较好的教学效果，得到了学生的认可．

图3 学生综合成绩

3 结语

基于ADDIE模型的课堂全过程思政改革改善了高校专业课程思政融入浅、整体设计薄弱的课堂现状，变革教学模式，以推动课程思政与教育教学的深度融合为目的，助力学生提高学习兴趣，调动课堂参与度，增加课程思政教育，培养德才兼备的复合型创新人才．基于此，以自动化专业微机原理及应用课程为例，深挖思政元素，并贯穿课堂教学全过程，详细构建思维、技能、匠人三维教学目标，思考三阶递进式情境教学内容，增加自主命题课堂实践．实践表明，经过精心筹划、有机融入、巧妙实施与反馈修正等可初步达到课程思政的教学目标和育人目标，并希望在高校课堂教学思政元素融入的设计与应用方面为教师提供理论支持和实践参考．

[1] 朱桂萍，于歆杰，康重庆．新时代电气工程学科人才培养的思考与实践[J]．中国电机工程学报，2022（8）：3017-3027．

[2] 张林海，蒋欣彦，陈思琪，等．混合式教学融入思政教育的地球概论课程建设与实施路径[J]．高师理科学刊，2022，42（10）：106-110．

[3] 宗爱东．新时代高校思想政治教育质量评价的政策要素与实施框架研究[J]．思想教育研究，2021（10）：134-139．

[4] 刘艳芬，王佳丽，刘晨晨，等．力学教学中课程思政元素融合策略[J]．高师理科学刊，2022，42（4）：93-97．

[5] 丛浩熹，胡雪锋，徐衍会，等．以创新为导向、先实验后理论的电工技术基础课程教学实践[J]．中国电机工程学报，2021（增刊1）：401-410．

[6] 李卫军，邢延，蔡述庭，等．面向多学科融合的自动化类人才培养模式探索与实践[J]．高等工程教育研究，2021（6）：31-37．

[7] 刘玮，熊永华，王广君．新工科背景下工科课程高阶学习教学模式探讨与实践[J]．高等工程教育研究，2021（3）：163-168．

[8] 魏楚亮，吴涛，康全礼．问题创设及导向的新工科实践环节教学研究[J]．高等工程教育研究，2019（6）：30-36．

[9] 尹苗，史洁，李逢庆，等．基于ADDIE教学设计模型的智慧课堂教学：以“真菌”一节的教学设计为例[J]．现代教育技术，2020（11）：19-25．

[10] 李笑樱，闫寒冰，彭红超．敏捷课程开发：VUCA时代课程开发新趋向[J]．电化教育研究，2021（5）：86-93．

Integration of ideological and political educationin microcomputer principle and application course based on ADDIE model

HUANG Zixin1，LU Junjie1，HU Hang1，XIAO Chuyang1，ZHOU Yaosheng2

（ 1. School of Electrical and Information Engineering，2. School of Innovation and Entrepreneurship，Wuhan Institute of Technology，Wuhan 430205，China）

In order to take the initiative to meet the country′s major strategic needs of ideological and political education in colleges and universities，and to strengthen the foundation for the development of compound innovative talents，combine the current situation of college professional course′s ideological and political integration into the classroom，the overall design is weak，take the automation major microcomputer principle and application classroom teaching as an example，taking ADDIE model as the theoretical support．Through the four stages of goal，content， practice and evaluation，the teaching implementation path of the whole process of ideological and political integration in the classroom is explored．In the face of fragmented ideological and political thinking into the classroom，proposes a three-stage progressive situational teaching content design，taking ideological and political elements contained in the course as ideological and political points and chapters as ideological and political lines to draw ideological and political aspects．In the face of the single classroom practice mode，the subject of real-time iterative curriculum design is closely followed by social development．The practice shows that the application of this model in the whole process of ideological and political integration construction in the classroom can promote the students to achieve both professional skills and ideological and moral quality，and realize the educational goal of cultivating morality．

microcomputer principle and application；ADDIE model；ideology and politics education

1007-9831（2023）07-0078-06

TP368∶G642.0

A

10.3969/j.issn.1007-9831.2023.07.016

2023-02-22

武汉工程大学教学研究项目（X2021015）；武汉工程大学研究生教育教学改革研究项目（2020JYXM13）；武汉工程大学高等教育研究课题（2021YB13）；中国自动化学会青少年人工智能创新后备人才培育工程2022年度教科研项目（HBRC-JKY-144）；国家级大学生创新创业训练计划创新训练项目（202210490011）；湖北省大学生创新创业训练计划创新训练项目（S202210490032）

黄自鑫（1988-），男，湖北安陆人，讲师，博士，从事欠驱动系统控制、智能控制和非线性控制研究．E-mail：huangzx@wit.edu.cn