基于項目的單片機課程實踐教學實施淺析

曹羅生

（廣州康大職業技術學院，廣東 廣州 511363）

“單片機”是高職院工科如自動化、機電一體化與電子應用等專業的必修課程。由于課程內容豐富且工程特質強，所以實踐性教學是課程教學的一個重要環節。如果拘泥于傳統的教學模式，難以調動學生的學習積極性，激發學生的學習興趣。“單片機”課程實踐性教學傳統教學模式的主要特點是以實踐課輔以若干驗證性試驗，這種傳統模式存在以下三個不足：

（1）沒有從社會工程教育的角度進行教學模式布局，導致課程實踐性教學內容與社會需求的知識和技術能力基本不對稱，學生所學知識與企業崗位能力要求有較大的差距。

（2）教學內容傾向于灌輸抽象、空洞的教條和驗證性例舉，這種脫離工程項目案例，與實際應用脫節的教學方式難以調動學生探究學習的興趣。

（3）教學方法主要針對書本知識的理解，課程實踐性、探究性教學的時空受到制約，忽視了專業基礎知識的掌握運用與個人職業技能素養的有機聯系，導致課程實施中學生難以把握、體會所學知識的精髓。

將學生塑造成與社會需求、企業崗位要求相適用的工程技術人才是高職院工程教育的根本出發點。基于項目的單片機課程實踐教學改變傳統的教學模式、教學方法和教學內容，著重強調通過校企合作平臺所采用的“走出去，請進來”[1]的技術交流形式，充分利用社會、企業資源使學生比較深入地了解工程產品開發流程方面的知識，培養學生技術知識和推理、個人職業技能、團隊協作和工程系統等方面的能力[2]。

一、實踐教學模式的設計

設計“單片機”課程實踐教學模式，旨在從專業教學的角度培養學生作為一名工程師的知識技能、團隊協作和工程系統方面的基本素養[3]。課程實踐教學模式設計的核心內容是利用校企合作平臺引進一個實際成型的產品，并根據教學環境實際狀況進行抽象形成課程項目，然后由課程項目衍生出實踐教學過程中所需的教學內容、教學組織與考核方法等。項目的選擇是實現實踐教學目標的關鍵，既要涵蓋專業知識，又要強調能力的提升，即要求將“單片機”的基本知識準確傳遞給學生，并訓練學生對相關元件和芯片的識別與檢測能力及控制電路系統的綜合設計（含程序設計）與調試修改能力。

二、實踐教學方法的設計

（1）以專業協會（課外興趣小組）為平臺組織學生定期的專業活動。一方面彌補了課堂學習時間的不足、拓展了專業學習空間，另一方面在學生中培訓了一批專業學習帶頭人，為項目實施打下了一個基礎。

（2）實施課程項目時，根據企業項目團隊的構建要求將學生分組，每組5至7人。每個小組明確一名專業能力較強的學生擔任項目組長（學習帶頭人）承擔任務的分工組合、師生之間溝通、項目相關資料匯總和課堂小組討論主持等角色。

（3）充分利用各種資源和手段激發學生的學習熱情和創新思維能力。每一項教學任務實施時向學生提供相近的實際工程案例資料，包括元件、芯片的電路圖片，軟件設計圖表等。在此基礎上以小組為單位展開任務方案的討論，項目組長負責將討論中涉及的關鍵知識，特別是一些綜合性的技術、知識向教師提出，教師在課堂上及時點評。這樣一方面豐富了學生的知識庫、擴展了知識面，另一方面調動了學生的學習積極性，提升了對工程問題的分析、探索的能力。

（4）適當的課外作業和課余學習是保證教學質量、提高教學效率的一種重要途徑。教學任務實施前要求學生搜集、整理資料，熟悉項目中涉及的電子元件和芯片的型號識別與功能檢測，了解相應的軟件設計方法，以此達到促進學生讀書學習，提高自主學習能力的目的。

三、實踐教學內容與要求設計

實踐教學內容和要求如表1所示，教學過程中使學生置身于社會——工程大系統中完成一項應用產品的研發，教學內容就是一個包含產品研發流程的單片機控制系統的設計與調試。系統的工程復雜性將激發學生的創造潛能，促使學生提高動手能力、自主學習能力和團隊協作能力，真正實現在團隊協作中進行探究式學習，在探究學習中尋求團隊協作和交流。

表1 課程項目實踐教學內容與要求

四、課程項目實踐教學實施過程

首先對班級學生分組，將學習興趣、動手能力和專業水平等方面素質不同的學生合理搭配，課程項目實施過程中，組長負責項目模塊的分割與分配，例如技術資料的搜集、硬件的選擇與檢測、電路的布局、程序設計、系統硬件與軟件的融合方式等，工作模式采用獨立協作的方式。由于時間緊，有些內容以課外作業的形式完成。課程項目的實施全過程分為4個階段：

（1）構思階段。在小組協商討論的基礎上明確團隊人員的項目內容，并形成對項目的整體構思，抽象出系統的結構模型。

（2）設計階段。各小組經討論協商確定硬件系統中元件、芯片的布局和軟件系統中各程序模塊的設計，形成系統方案即建立數學模型。然后課堂上各組長提出本組的項目方案供全班討論、評估，在此過程中教師只作指導點評，課后各組學生在組長的主持下展開討論、根據評估意見進行項目方案的修改定稿。

（3）實施階段。這一階段重在培養學生的動手操作能力，也是個人職業技能與素養的培養鍛煉，其中包括電路板焊接、讀碼器的使用和系統的運行調試，考慮到課堂教學時間的限制，電路板焊接與系統調試主要作為課外作業利用課余時間完成。

（4）運作階段。這一階段的主要任務是項目的展示與修改完善，培養學生工程產品開發能力。首先組長召集小組成員開展討論交流，根據系統調試運行狀況相互點評，各成員據此改正系統構思、設計中存在的缺陷。然后每位同學在課堂上展示自己的項目并進行簡單闡述，并根據老師、同學的點評和建議做出必要的改進，進一步提升系統的性能。

[1]劉蓉. 高等教育課程教學改革探索——以工程管理專業為例[J].長春理工大學學報，2011，（5）.

[2]馬曉梅，張劍飛，喬付. CDIO模式下高等工程教育的改革與探索[J]. 計算機教育，2010，（12）.

[3]楊敏. 工程教育改革中教師的角色轉換和重新定位[J]. 中國成人教育，2010，（2）.