哈尔滨华德学院-数据科学与信息工程学院

以生为中心,AI助赋能-STM32技术及应用SC课程改革实践
时间:2026-05-19

STM32技术及应用作为电子信息工程专业的核心课程,兼具较强的理论深度与实践实操属性,传统“教师主导、学生被动接受”的教学模式,极易让学生陷入“听不懂、做不出、用不上”的学习困境。为切实破解教学痛点、提升课程育人质量,我们立足SC教学理念,聚焦学生学习核心需求,深度融合AI技术与生活场景案例,推动课程教学全方位、深层次改革,让STM32技术学习更贴合实际应用、更具针对性和实效性,切实锤炼学生的实践操作能力与工程创新思维。

精准破题:找准学生学习的核心难点

改革初期,通过全面学情调研、作业质量分析、课堂实时反馈及课后访谈等多种形式,精准梳理出学生学习过程中面临的三大核心困境:一是知识体系繁杂难懂,STM32的时钟树配置、外设驱动、寄存器操作等底层知识抽象晦涩,学生易出现概念混淆、逻辑混乱等问题,学习门槛高、曲线陡峭;二是理论与实践严重脱节,抽象的编程逻辑的难以与实际工程应用结合,学生普遍存在“学用脱节”的困惑,觉得所学知识“无用武之地”,学习主动性不足;三是调试能力薄弱,面对代码报错、硬件故障等问题,学生缺乏系统的排查思路和解决方法,易产生畏难情绪,甚至丧失学习信心。这些突出问题成为制约课程教学质量提升的关键瓶颈,也为本次SC课程改革明确了靶向发力的方向。

锚定目标:明晰课程的能力导向

围绕SC教学“以学生发展为中心、以能力提升为核心”的核心理念,我们打破传统“重理论、轻实践”的课程目标定位,重构分层递进的课程目标体系,明确三大核心培养目标:基础目标聚焦知识掌握,要求学生熟练掌握STM32的核心工作原理与基本编程方法,能够独立完成基础外设的配置与调试;能力目标聚焦实践应用,要求学生能灵活运用所学知识解决实际工程问题,具备扎实的代码编写、故障调试与程序优化能力;创新目标聚焦思维培养,引导学生结合AI技术实现程序的智能化改进,培育工程创新思维与自主探究能力。目标分层设计、梯度推进,兼顾不同基础学生的学习需求,让每位学生都能明确学习方向、获得阶段性成长。

搭建框架:用生活案例筑牢认知基础

为帮助学生搭建系统、清晰的知识认知框架,我们摒弃传统教材的章节局限,以“生活场景为载体、项目驱动为核心”重构教学内容,将抽象难懂的理论知识融入具象化的生活案例中。其中,投币式电动车充电器控制案例作为课程核心教学载体,紧密贴合学生日常生活场景,该案例以STM32F103为控制核心,实现投币检测、充电时长精准控制、充电电流实时采集及故障自动保护等实用功能,让学生直观感受技术的实际应用价值。

教学过程中,将该案例拆解为“硬件搭建—代码编写—调试优化”三个循序渐进的阶段,分别对应STM32的外设配置、编程逻辑、调试技巧等核心知识点,引导学生在“做中学、学中练、练中悟”,逐步构建“原理理解—实践应用—优化提升”的完整认知链条。同时,结合AI工具辅助学生深化认知,通过AI生成可视化的时钟树示意图、外设连接拓扑图,将复杂的底层逻辑直观呈现,帮助学生快速理清知识关联、突破学习难点,筑牢知识认知基础。

AI赋能:优化程序,提升实践实效

在本次SC课程改革中,将AI技术深度融入教学全过程,重点发挥其在程序改进与优化中的核心赋能作用,有效破解学生调试难、创新弱的突出问题。在投币式电动车充电器控制项目实践中,AI技术主要承担三大核心功能:一是精准代码纠错,当学生编写的充电时长控制、电流采集等核心代码出现报错时,AI可快速定位错误点位、分析错误原因,给出具体修改建议,同时详细解读错误原理,帮助学生举一反三、规避同类问题;二是高效程序优化,AI可对学生编写的代码进行精简优化,重点优化中断配置、定时逻辑等关键环节,显著提升程序运行效率,例如经AI优化后,程序运行稳定性大幅增强;三是创新方向引导,AI结合行业前沿技术与工程实际需求,为学生提供项目功能拓展建议,如添加云平台数据传输功能,实现充电状态远程监控、数据实时上报,有效激发学生的创新思维与探究热情。

阶段成效:改革落地,成效显著

经过阶段性改革实践,STM32技术及应用课程教学成效显著,实现了“教与学”的双向提升:学生的学习积极性与主动性大幅提升,课堂参与度从改革前的58%提升至92%;学生的实践操作能力明显增强,90%以上的学生能够独立完成投币式电动车充电器控制等生活案例的设计、调试与优化;AI工具的深度应用,使学生的代码调试效率提升40%,创新案例产出量较改革前增加60%。同时,学生的工程思维、问题解决能力与创新意识得到有效培养,为后续专业课程学习和职业发展奠定了坚实基础。

此次STM32技术及应用SC课程改革,始终以学生需求为出发点,以生活案例为实践载体,以AI技术为创新支撑,成功实现了从“教师教什么”到“学生学什么、会什么”的根本转变。未来,我们将持续深化课程改革,不断优化案例设计与AI应用场景,让技术教学更具温度、更具实效,助力学生成长为具备扎实专业技能、较强实践能力与创新思维的应用型电子信息人才。