校企共建通信工程專業“單片機原理與應用”課程的研究

王民 張立材 王稚慧 曹清菁 要趁紅

摘要：本文分析了目前本科院校的單片機課程的教學現狀，提出了在校企合作模式對該課程教學改革的具體方法。文中重點提出了校企聯合制定教學計劃，共同承擔教學、實驗、考核任務，改進教學方法，使學生能夠適應崗位需求，為企業培養出高素質的應用型人才。

關鍵詞：課程整合；校企結合；單片機應用與開發

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）10-0151-03

一、引言

單片機原理與應用是通信工程專業的重要技術基礎課程，實踐性強、綜合能力要求高是本課程的特征。熟練運用單片機技術，要求學生必須全面掌握硬件設計能力和軟件設計調試能力。單片機應用的硬件設計能力就是運用所學單片機理論，以及電路理論、電子技術理論等基礎理論知識設計單片機應用系統電路原理圖并制作印刷電路板的能力；單片機應用軟件設計調試能力就是要求學生在掌握單片機系統程序設計原理基礎上，比較熟練運用編程工具，尤其是高級語言編寫與調試單片機系統實際應用程序的能力。這兩方面的特點突出展示了單片機原理與應用課程的特點，就是對學生全面素質要求較高，涵蓋學科課程范圍廣。因此，探索一條學校和企業在優勢方面相結合的教學模式，是十分有必要的。

單片機原理與應用是我校通信工程和電子信息工程以及自動化專業的一門重要課程，是學生將來在相關專業就業工作的最基本技能，也是一門學生走向社會的“飯碗”型課程。所以，該課程的教學效果將直接影響學生就業及將來在專業領域上的后續發展狀況。不論高職教育還是本科教育，都越來越注重單片機教學學生實踐能力的培養，藺玉珂等人[1][2]討論了基于工作過程的教學方法，依據典型的單片機應用產品開發過程實施課程教學。李萍等人[3]是采用項目教學法，將教學內容分割為若干個教學項目。不少學校也在學單片機原理課程的動手能力加強方面進行了積極有益的探索。“國外校企結合之比較”[4]則對各國政治、經濟、歷史、文化、教育理念等差異下，東西方不同國家高等職業教育“校企合作”在企業與學校的關系處理上表現出不同的特點，以及各自不同的人才培養模式與特色。

二、課程教學計劃改革

課程教學計劃改革最主要特色是校企聯合制定教學計劃。單片機課程的教學目標是使學生較完整地掌握單片機系統的硬件設計和軟件設計。將工程實際需要與原有教學計劃結合起來制定校企結合模式下的教學計劃。即將工程實際與該課程的理論知識和生產實踐有效地結合起來，在教學過程中重點培養學生的實踐動手能力，解決實踐工程問題的主動思考的能力。并通過實踐，使學生掌握的知識能更好地與企業的要求接軌。根據不同的企業需求，上述教學目標也必須進行適當的調整，同時由系部教研室和企業共同協商，制定可行的教學大綱和教學計劃改革方案。[5]根據以單片機系統研發和滿足行業企業的需求為前提，提出的通信工程專業“單片機原理與應用”課程校企共建教學模式是，以學生能力培養和工程素養為主線，以企業真實項目的實現全過程為教育教學背景，以與行業企業共建教學環境為條件，教、工、學相結合的共享型資源建設為手段，在原有傳統教學模式基礎上，共調整出的12個課時（以往“單片機原理與應用”課程總教學時數為40課時）。利用調整出的12個課時，結合該領的最新技術和應用、發展現狀和前景，安排了智能控制儀、智能變送控制器、多功能馬歇爾穩定度試驗儀三個企業實踐項目，三個企業實踐項目各安排4個課時。《單片機原理及應用》課程的分配安排由原來課內講課32課時+校內實驗8課時，整合后變成課內講課24課時+校內實驗4課時+企業實踐12課時。相應的學分比重由原來的2.5分調整為3分。

理論課教材選用李建忠主編的《單片機原理與應用》第二版。該教材為高等職業教育規劃教材，論述清楚、實例豐富、通俗易懂。實訓教材選用我系教師自行編寫的單片機實訓教程，該教程兼顧單片機實訓室設備條件和企業要求，針對性強，便于學生實際操作。

1.師資力量改革。除了增強我校單片機原理與應用原有理論課和實驗課授課教師外，從合作企業中的優秀技術人才中，經挑選了4名實踐教學工程師，作為工程實踐教學授課教師，大大加強了師資力量。校內教師承擔單片機原理與應用課程中24課時的校內教學任務。另外一部分師資是由來自企業專業技師、工程師作為實踐教學的校外授課與指導老師，并承擔企業實踐教學的12學時教學。學生分為5人一組，跟隨老師頂崗實習，學習各種工程設計與系統調試技能。

2.課程教學內容整合。在改革教學模式的同時，圍繞通信工程專業與計算機相關課程教學模塊中典型單片機應用題目，凝練教學大綱，調整教學內容。首先對于“單片機原理與應用”、“微機原理與接口技術”和“DSP應用系統設計”三門課程教學內容中重復出現的許多知識點進行適當的刪除，將“單片機原理與應用”、“微機原理與接口技術”和“DSP應用系統設計”三門課程作為一個整體教學模塊來編寫各個課程的教學大綱，目的是去除各門課程之間冗余的教學內容，達到將各門課程內容的調整融合。例如，二進制數的概念和基本運算在“微機原理與接口技術”課程中有比較深入的研究和應用。因此，精簡或刪除了“單片機原理與應用”和“DSP應用系統設計”課程中二進制數的概念和基本運算教學內容，重點研究二進制數運算的應用及相關程序設計。又比如“微機原理與接口技術”課程中講解的CPU中各種寄存器工作原理及應用的教學內容，在“單片機原理與應用”和“DSP應用系統設計”課程中會重新出現，那么就可以簡化在“單片機原理與應用”和“DSP應用系統設計”課程教學中有關寄存器工作原理的教學內容，重點講授在單片機或DSP系統中寄存器的特點及應用，尤其是其在不同項目中的靈活運用，從而從本質上了解和掌握通信工程專業計算機類課程教學內容。利用調整出的12個課時，結合該領的最新技術和應用，發展現狀和前景，安排了智能控制儀、智能變送控制器、多功能馬歇爾穩定度試驗儀三個企業實踐項目，三個企業實踐項目各安排4個課時。

去除各門課程之間冗余的教學內容，也為了解計算機領域的最新技術應用、發展現狀和前景提供了教學空間和時間，為增加與之相關的單片機工程實踐項目實踐內容提供了教學空間和時間，提高了學生對“單片機原理與應用”、“微機原理與接口技術”和“DSP應用系統設計”三門課程相關理論的理解，促進了其對上述三門課程在本專業工程實踐需求的理解程度。教和學雙方面將計算機類課程構建成為一個有機的整體，又各有分工和特色。[6]

三、課程改革考核方式的改變

主要的考核方式還是采用閉卷考試方式，成績的比例有所調整，平時成績由原來占30%變成調整后的45%，相應的卷面成績由原來的70%變成55%。平時成績中作業占20%和平時考勤占20%不變，實驗由原來占50%變成調整后的校內實驗占20%，企業實踐占40%。

卷面考試和校內實驗考試與改革之前一樣，學生通過進入企業親自動手完成三個單片機項目，企業實踐的考核在學生完成這三個項目的學習之后，通過抽簽來考核其中的一個項目作為企業實踐的成績，最后按比例算入總成績。

《單片機原理及應用》實驗課程的總評成績根據試驗完成情況、實驗報告、出勤等三個方面綜合評定考核。按總成績滿分100分進行考核，分為課前準備、實驗過程、實驗報告、實踐考核四個實驗考核部分，各個考核部分占總成績的百分比如表1所示。

四、“校企結合”實踐實施方式

采取任務驅動的教學方式開展教、學、練、做一體化的理論講授和技能訓練。這種教學理念對《單片機原理及應用》的教學有一定的促進作用，但是驅動任務是由教師提供給學生的，沒有回答任務的本來根源從何而來的問題，所以，只在一定程度上解決知識傳授和技能培養的問題。校企結合的教學模式下，學生可以在進入企業任務實施的過程中將所學知識運用到實踐中，發現并提出問題，逐步學會自己提出解決問題的方法和路線，也就是自己提出任務驅動。顯然，較之一般化的任務驅動教學模式，校企結合教學模式可以更進一步，任務由自己發現、提出，由自己運用解決問題。學生可以更深刻體會所學知識點與具體實踐之間的特殊關系，由實踐促進知識點的深入理解，使得自身對知識的理解和掌握獲得升華。當然，在這個過程中離不開作為實踐導師現場工程技術人員的指導，從而達到舉一反三、靈活運用知識的最終目的。研究設計的“校企結合”實踐實施方式包括項目描述、項目預設計和項目實施三個主要步驟。

1.項目描述。每個實踐項目開始時，首先由指導教師介紹項目內容，組織學生多方位、角度討論項目內容。通過討論使學生清楚了解實踐目的，學生知道該做什么，逐步知道為什么做。

2.項目預設計。根據項目設計的任務要求，先確定設計的硬件電路方案，在老師的指導下讀懂硬件電路圖，進行分組，每組負責項目中的不同模塊。要求教師們必須引導學生對每個步驟進行思考和實踐，這樣可以較大地調動學生學習單片機的興趣，培養學生硬件電路設計能力，形成電路設計和程序設計思想。

3.項目實施。學生分組進行項目實施，教師負責統籌管理規劃模塊做成構架，并分析探討及模塊工作流程，提出最佳工作流程及方案。給予學生思路、給予學生結論的教學方式轉變為學生自己發現問題、自己解決問題、自己得出結論的教學方式。

在確定硬件的基礎上，要進行軟件的總體設計，包括軟件主流程的設計以及各子程序的設計，同時，要寫出詳細的操作說明，如時間的調整方法、顯示窗口的時間切換等，以配合軟件的設計。培養學生程序設計能力。然后進入硬件的調試及編程工作，設計組內的同學可根據任務分工，有調試硬件各功能，如鍵盤子程序、顯示子程序等，有進行整體程序的編制的，各模塊的編制過程中要注意資源的銜接。培養學生單片機產品綜合設計開發能力。最后進入聯機調試，各組之間聯機調試的原則也要采用分步走的原則，各個模塊要逐步套入，通過一個再增加一項功能，從而達到設計的總體要求。最后寫出設計報告。實驗報告中，應該包括實驗名稱、實驗的目的、完成實驗所需的設備、實驗的思路、電路圖、程序、實驗中遇到問題的解決過程、實驗結束后的思考等多個內容。培養學生溝通與表達能力，形成計算機技術應用工程所必需的基本職業素養。

五、課程改革實施成效

我們對單片機理論和實踐教學進行課程整合及安排，重點加強學生動手能力和應用能力的培養。課程內容以行業企業的產品研發與技術服務需求為導向，以培養學生能力為主線。項目（系統功能要求）涉及到單片機教學知識點進行分析，以相對完整的產品模塊作為教學項目，將相關的教學知識點融入到課程的教學項目中。教學成果以產品形式提供給企業，進而提升企業生產效益。學生們通過進入企業親手接觸項目工作，不但提高了學生們的學習熱情，也使課本知識活靈活現地展現在學生面前，對于畢業設計和就業都有很大的幫助。進入企業親手接觸項目實踐主要是從專業教學的角度提升學生作為工程技術人才的基本素養。安排的三個企業項目緊貼社會需求，具有一定的應用價值，更全面提升了學生們的動手實踐能力，具有一定的職業導向性。

經過教學實踐環節的檢驗，該教學體系激發了學生的學習積極性，提高了學生的理論水平和動手能力，符合單片機原理及應用課程的特點，取得了較好的教學效果。

參考文獻：

[1]藺玉坷.基于工作過程教學的單片機課程改革研究[J].單片機與嵌入式系統應用，2010，（4）：5-7.

[2]許文稼.基于工作過程的單片機課程教學設計探討[J].教育教學論壇，2013，（5）：199-200.

[3]李萍，李紅萍.基于項目教學法的單片機課程改革[J].甘肅科技縱橫，2010，（3）：46-47.

[4]劉艷芳，劉建龍.國外校企合作模式之比較[J].山西廣播電視大學學報，2009，7（4）：104-105.

[5]李建忠.單片機原理及應用[M].西安電子科技大學出版社，2008.

[6]韓名君，等.校企合作模式下單片機課程的教學改革[J].科技信息，2013，（8）：16.