《單片機原理及應用》階梯式卓越技術人才培養模式下教學方法的改革

白巖　孫蓓

摘要：本文以《單片機原理及應用》這門專業課為例，討論如何將該門專業課的教學方法應用到實處，讓學生自身的潛能得到充分的發揮，并且充分利用各渠道的硬件資源作為支撐條件，跨空間、跨地域、跨思維的方式地把學生培養成卓越技術型人才。

關鍵詞：單片機；階梯培養；教學改革

中圖分類號：G643.2 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）15-0080-02

隨著國家對技術人才的大量需求，本科單一的教學模式已經不能滿足用人單位的實際需要，聚焦世界各國，都在努力地推進產學研合作，尤其是發達國家，他們采用各種措施推動大學和工商業發展之間的關系，把培養應用型工程技術人才作為主要培養目標。我國應汲取其他國家的優點，重視工程技術人才的培養，不再墨守成規，應把本科教育站在其應有的高度上，按照技術發展的長遠規劃來培養合格的人才。本文以《單片機原理及應用》這門課為例，討論如何將該門專業課的教學方法應用到實處，讓學生自身的潛能得到充分發揮，重點闡述階梯教學的理念和意義。

一、《單片機原理及應用》的重要性

1.單片機技術概況。單片機是一種微型計算機，通過外圍電路的搭建和程序設計，完成多種控制功能。同時，單片機的應用，已經廣泛地滲透到生活的各個領域，大到軍事導彈跟蹤系統、飛機上的各種儀表的智能控制、工業自動化的實施數據控制和處理系統，小到家庭生活中的各種智能家電、兒童玩具等。因此，單片機的學習、開發與應用，將造就出一批電子、計算機與智能控制方面的科學家與工程師。

2.《單片機原理及應用》的教學應用現狀。在中國高校教育中，如果是工科類專業，《單片機原理及應用》這門課都是必須開設的一門專業課，由各大院校根據教學大綱制訂教學方案。課堂上，教師一般以單片機的結構和原理及程序化模式進行講解，理論深度可以達到要求。同時，配套的各種國家級電子設計類競賽，如雨后春筍般地涌現出來，如全國大學生電子設計大賽、飛思卡爾智能車競賽等，都為大學生提供很好的單片機應用和學習的平臺。但從教師、學生和他人的三維角度看，對《單片機原理及應用》這門課來說，教學方法永遠存在缺憾，那就是在不同的認知和主體評判下，教學的理想性需要和實際教學效果有時是一場博弈，教師的教學能力、教學方法及師生默契程度，是值得認真研究和探討的問題。那么，如何把學生在這門課中的潛能挖掘出來，讓他們成為應用型、技術型和卓越型人才，需要高校和高校教師付出很多的努力和辛苦。

3.傳統教學模式下存在的弊端?！秵纹瑱C原理及應用》是電子信息發展過程中更新速度極快的一門理論學科。從傳統意義來說，教師在授課過程中會把單片機的原理和結構及指令程序講解得十分透徹，可對學生來說，由于沒有親自動手編程，很難對這門理論課進行消化和分解。與此同時，芯片種類繁多，更新速度快，各種外圍電路的搭建層出不窮，在實際控制任務的設計過程中，由于人具有主觀能動性，不同的人具有不同的分析和判斷理解能力，對程序和電路的設計是不同的。那么，在理論課堂中教育出來的學生，一般僅僅具有閱讀的功能，而不具備思考的過程。如何把思考變成主觀能動性？就需要增加實踐教學環節。

但是目前高校普遍存在重視理論教學而輕視實踐教學的現象，在這種情況下，學生大多只會考試，實踐動手能力很差，與此同時，大學生的實際能力與社會需求不成正比，長此以往，出現惡性循環。單片機技術是當前社會的主流，企業需要有設計思想和設計能力的高精尖人才，不是只會空談而無實際動手能力的人。因此，高校應重新審視專業課的教學方式。

二、階梯式培養的實施方案

1.項目驅動的教學模式。以實際工程項目為內驅動力的教學模式，要打破墨守成規的教學模式。目前，大部分高校重視理論教學，輕視實踐教學環節，培養出來的大學生大多對單片機只有單一認知，無法完成單片機的設計和應用工作，這是教育的弊端，也是高校培養方案的失敗。如何把學生打造成卓越工程技術人才，要高校對專業課教學進行一次重大改革?！秵纹瑱C原理及應用》的授課教師，必須是有實際工程經驗的教師。同時，在授課過程中，采用“貫穿案例、教師引導、模擬團隊”，將學生分組，以團隊的模式，按照具體項目的設計要求和標準進行教學，這樣學生在學習中能夠主動獲取知識，積累經驗，提高團隊協作能力和個人職業素養。

2.教學方法多樣性的采用。教師授課形式應該多樣化，不能僅僅按照教材照本宣科，而應采用多樣化的教學模式。例如，講匯編語言時配合實例，教師攜帶單片機開發板，邊講授邊給學生演示程序下載后單片機的運行效果。這種授課模式，可以培養學生學習興趣，建立對《單片機原理與應用》的基礎認知。

教師應具有最起碼的職業道德，把學生當成自己的孩子，有感情，有交流，對課堂情況及時掌控，及時了解學生的學習情況，這是情感教育法。

3.階梯教學分層培養方案的建立。由于學生的理解能力、認知能力和學習能力不同，不能把一個專業的所有學生按照同一培養方案來培養，應在把握大部分學生基礎工程技能和綜合工程技能培養的同時，突出卓越工程技能培養，因此在教學環節中，應建立階梯式人才培養方案，分層分系列進行階段性培養?？梢园堰@種培養方案分為3層，分別為基礎工程技能培養、綜合工程技能培養和卓越工程技能培養。具體如下：（1）基礎工程技能培養系列：主要培養學生的基礎能力。在基礎工程技能的培養環節中，學生要具備基本的技能，如電路板制作、芯片選擇和調試、電路焊接等，因此，學生要有良好的動手能力，具備識圖能力和對單片機程序的編寫能力。同時，要掌握一些基本的軟件如KEIL軟件、PROTEL軟件、編程仿真軟件等的操作。（2）綜合工程技能培養系列：主要培養學生是否能靈活地運用所學知識，進行系統的階段性開發的綜合工程能力。在綜合工程技能培養環節，學生要提高動手能力，具備單片機外圍電路搭建和設計能力和程序設計能力，可以根據控制項目完成設計。深入培養工程能力和工程素質，學會團結協作，做到任務分解和平衡團隊。（3）卓越工程技能培養系列：主要培養學生通過團隊合作進行系統工程項目研發的能力。

在卓越工程技能的培養環節，應強化學生專業技能，引入工程背景和工程項目作為學習支撐系統，讓學生在參觀實際產品中具備工程技能。同時，在這一階梯式培養中，第一層的培養環節是每個學生必須掌握的，經過第二層的學習和提高后，有一些理解能力和動手能力突出的學生脫穎而出，選拔進入第三層學習。在這一階梯式培養模式的教育下，每一層都有一些優秀學生脫穎而出，成功進入下一層次的學習。而沒有完成任務的學生，繼續保留學習任務留在該層學習和實踐。等完成第三層次的學習后，僅有少部分的學生會在這種教育模式下獲得質的飛躍。這批學生被選拔參加電子競賽，有機會和教師共同完成科研項目。這既呈現出階梯的人才培養模式，同時成績評定也呈現出公平、公正、公開的原則，符合成績正態分布。

三、校企導向的優勢

1.對于本科教育，政府應加大管理和投資力度，讓省內高校相互間共享優質資源，聯合共建。同時，建立學校、企業的產學研一體化的綜合性、專業化基地。

2.建立“雙師型”隊伍。對同一項目，企業工程師和學校教師的視角是不同的，學生借助“雙師型”教師模式，會得到不一樣的學習視角，激發創新靈感。

3.國家應多舉辦科技競賽活動，激發學生產生興趣，讓他們的各種能力在競賽中得到充分發揮。同時，大賽應旨在提高學生的工程素質和工程能力，把當今社會信息技術發展的主流技術和實際應用價值體現出來，讓學生收益，讓國家收益。

4.開展工程技術講座。學校和企業應多開展一些科技類的工程技術講座，讓學生從中學到最前沿的關于單片機的知識和技術。如電路板制作、激光成型、快速加工、智能汽車、無線充電技術等。通過大量的視頻和動畫，讓學生的工程素質得到全面提高。

四、結束語

《單片機原理及應用》是工科院校的一門非常重要的專業課。學好該門專業課，對學生自身及其未來有著深遠的意義。同時，講好該門課對教育工作者，也是一種挑戰。讓我們所有的教育工作者在教育價值觀和思想上做到有職業道德，多學習，為了增強本科生的創新能力、實踐能力、應用能力和就業實力，貢獻力量。

參考文獻：

[1]王威，劉佳，張志雄，王挺，楊平.基于PRPTEUS和KEIL的單片機虛擬仿真平臺的設計[J].上海電力學院學報，2009，（25）：607-610.

[2]李斯偉.基于工作過程的電子信息工程技術專業人才培養方案及課程開發案例[M].北京：清華大學出版社，2011.

[3]趙志群.從技能緊缺人才培養工程談項目課程開發中的兩個基本認識問題[J].職教論壇，2007，（4）：33-35.

[4]金曉怡，等.面向應用型人才培養的機械原理課程立體化、開放式教學模式的研究與實踐[J].機械制造與自動化，2010，39（2）：101-103.