面向高職—本科（3+2）培養(yǎng)模式的單片機課程教學改革探討

馬金祥 熊超 陳磊 趙宇 肖進

摘 要：單片機原理及應用是工科電氣控制和計算機信息處理相關專業(yè)面向硬件開發(fā)的重要專業(yè)課程，具有較強的理論性、實踐性和綜合性特點。在分析單片機課程教學現(xiàn)狀的基礎上，針對高職-本科（3+2）培養(yǎng)模式，根據(jù)建構(gòu)主義教學思路，提出在教學模式、教學內(nèi)容、考核方式、創(chuàng)新能力培養(yǎng)等方面一系列具體的改革措施。教學實踐證明，建構(gòu)主義的教學方法對培養(yǎng)學生的單片機應用職業(yè)綜合能力有明顯的提升作用。

關鍵詞：應用型人才；建構(gòu)主義教學；單片機應用；教學改革

中圖分類號：G712

單片機原理及應用是一門理論性和實踐性都非常強的課程，是計算機、自動控制、應用電子、通信工程、機電一體化等多個專業(yè)的必修課，對學生解決問題能力和工程思維能力的培養(yǎng)具有重要作用。要使學生真正學好單片機、用好單片機，必須在重視理論教學的同時，切實重視學生實踐能力的培養(yǎng)。高職-本科（3+2）培養(yǎng)人才目標應定位為為企業(yè)培養(yǎng)面向生產(chǎn)一線的“技能理論復合應用型”人才。高職-本科（3+2）培養(yǎng)模式的單片機課程教學改革，應考慮培養(yǎng)對象學習基礎相對較弱的客觀現(xiàn)實，發(fā)掘其形象思維強于邏輯思維的優(yōu)勢，根據(jù)建構(gòu)主義教學思路，采用“學中做、做中學”的理論實踐一體項目化教學，并結(jié)合項目式過程化考核體系提高課程教學的有效性。

一、教學模式

在單片機課程教學過程中，從單純關注知識與技能的傳授轉(zhuǎn)向提高課堂教學的有效性，使學生在學業(yè)上有收獲、有提高、有進步。在課程教學的同時，關注學生的學習過程與方法，從強調(diào)獲取知識為首要目標轉(zhuǎn)變?yōu)槭紫汝P注對學生的情感、態(tài)度和價值觀的培養(yǎng)，著眼于學生的終身學習和可持續(xù)發(fā)展，注重通過實踐或行動來培養(yǎng)和提高學生的職業(yè)能力。

一次成功的單片機課程教學應包括四個方面：教學有價值、教學有效果、教學有效率、教學有魅力。教學的價值體現(xiàn)在課程教學滿足了學生對單片機知識的學習渴望，覺得值得花時間去學習；教學的效果體現(xiàn)在達成了學生所要實現(xiàn)的目標，通過學習單片機課程獲得了學業(yè)的成就感；教學的效率體現(xiàn)在學生用最少的投入（時間、精力和資金）達成最大的學習目標，實現(xiàn)單片機課程教學的高性價比；教學的魅力體現(xiàn)在吸引學生繼續(xù)學習，學生在學習的過程中感受到教師的人格魅力與單片機知識的無窮奧妙。

采用項目式教學法，精心挑選和編排單片機教學項目，將項目依次編排為基礎知識訓練型項目、單項技能型項目、綜合技能訓練項目以及職業(yè)技能訓練項目，要求所選項目難易程度適中，知識由淺入深、循序漸進，符合學生認知規(guī)律。為理解方便，每個項目又被分成若干小任務，每個任務通過“任務分析—任務準備—任務實施”三個步驟詳細指導學生的學習實踐。學生一方面能通過努力掌握相關的知識點，另一方面能在項目進展過程中獲得成就感。

二、教學內(nèi)容

在滿足單片機課程教學大綱基本要求的前提下，需要重新組織教學內(nèi)容，把應用能力的培養(yǎng)放在首位，尤其是實踐操作技能和工程實施能力。配合具體單片機工程案例，推進以實踐應用能力培養(yǎng)為核心的項目式教學，培養(yǎng)符合市場需求的高技能復合應用型人才。建構(gòu)主義認為，學習的過程就是學生在自己頭腦中對知識的意義進行建構(gòu)的過程。在這個建構(gòu)過程中，學生對知識的認知不能依賴于知識的灌輸，也不是對書本內(nèi)容的記憶和對教師思維的重復，而是在學生完成具體項目的實踐過程中，由于外部環(huán)境的壓力促使其認識和解決有關問題，并由此產(chǎn)生認知的需求和學習的動力。

1.第一次單片機課程，在硬件方面介紹單片機的基本架構(gòu)（包括單片機引腳功能和最小系統(tǒng)電路），在軟件方面則介紹單片機開發(fā)流程與所需要的開發(fā)工具，引入Proteus和Keil仿真工具。安排簡單的單片機應用項目，讓單片機先動起來（LED發(fā)光二極管閃爍或蜂鳴器發(fā)出聲響），激發(fā)初次接觸單片機的學生的學習興趣。

2.分散難點，將單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、硬件資源、指令系統(tǒng)和單片機外圍元器件等內(nèi)容分散在各項目中介紹，而不是在一個部分中集中介紹這些內(nèi)容。各部分教學內(nèi)容安排的總體原則是：“理論夠用、注重實踐”。另外，對于各個項目的編程訓練，可以采用匯編語言編寫原程序，也可以采用C語言編寫。

3.每個項目中的單片機應用實例均應配備詳細的器件介紹、程序流程圖和程序清單，對程序清單進行必要的注釋，便于學生快速地理解程序內(nèi)容。在理解和掌握實例的基礎上，設置一些啟發(fā)性的問題，讓學生舉一反三，鼓勵學生自制實驗設備，并選擇難易程度適中的項目通過硬件電路實現(xiàn)其控制功能。

4.具體教學內(nèi)容的組織可以按照章節(jié)的形式展開，也可以以講座的形式進行，任課教師可以根據(jù)具體情況制訂具體的操作方式。教師在組織教學的過程中，應遵循知識建構(gòu)這一規(guī)律，為學生營造學習情境。

5.在單片機課程學習過程中，帶領學生到企業(yè)參觀學習單片機技術的應用，讓學生與單片機研發(fā)人員學習交流，增強學生對單片機技術在產(chǎn)品應用中的感性體驗，提高學生學習的自主性和積極性。

三、考核方式

改變傳統(tǒng)的單一閉卷筆試考核方式，建立注重過程、注重實踐、注重實際效果和創(chuàng)新的綜合考核方式，提高學生動手實踐能力，為學生營造良好的學習環(huán)境，加深其基礎知識的鞏固，提高單片機課程教學效果。

為保證教學過程的有效性和結(jié)果的公平性，采用項目計分制的過程化量化考核體系對學習效果進行考核。項目計分制是指將整個教學過程分為基本項目和小綜合項目，根據(jù)各項目難易程度計分，通過一個項目考核后即獲得本項目分值，才有資格進入下一環(huán)節(jié)的學習，學科期末成績根據(jù)各項目成績平均算出。

集中式項目實踐環(huán)節(jié)進行總體考核，總體考核指標包括合作創(chuàng)新能力、職業(yè)素養(yǎng)和專業(yè)技能等，專業(yè)技能過程化考核指標主要包括方案制訂、硬件原理、硬件電路裝調(diào)、軟件設計及調(diào)試、軟硬件聯(lián)合調(diào)試、設計報告、設計答辯、團隊協(xié)作等幾方面。建立團隊激勵機制，對于表現(xiàn)良好的小組進行加分鼓勵。總體考核指標體系便于優(yōu)秀學生脫穎而出并進一步培養(yǎng)，效果十分顯著。

四、科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)

單片機課程的教學不能僅停留在培養(yǎng)學生對于基礎知識和基本應用的理解和掌握能力，還應注重培養(yǎng)學生對新技術的學習能力，綜合運用相關知識解決實際工程問題的能力，也就是要求培養(yǎng)學生基本的科研創(chuàng)新能力。

在培養(yǎng)學生基本的科研創(chuàng)新能力方面可以從以下幾方面入手：

1.在單片機課程教學過程中，必須結(jié)合企業(yè)具體工程實際問題，讓學生在實踐中得到鍛煉。在學生初次進行單片機系統(tǒng)設計的過程中，教師的指導起著至關重要的作用，選題的難易程度應適中。在整個單片機系統(tǒng)完成后，學生看著自己做出來的產(chǎn)品會有成就感，有利于增強學生學習單片機的自信心。

2.介紹單片機系列產(chǎn)品和單片機外圍器件發(fā)展的前沿動態(tài)，以及由此而帶來的單片機產(chǎn)品性能和開發(fā)的變革。培養(yǎng)學生搜集整理單片機相關資料的能力，推薦國內(nèi)一些著名的單片機專業(yè)網(wǎng)站、技術論壇網(wǎng)址和國內(nèi)外眾多的器件生產(chǎn)廠家網(wǎng)址等等，讓有能力的學生在更寬廣的平臺上吸收養(yǎng)分。

3.教師可以吸收部分優(yōu)秀學生加入自己的科研團隊，或者推薦學生參加各級各類大學生電子設計競賽，進一步培養(yǎng)學生的科研創(chuàng)新能力。

通過單片機課程教學改革實踐，培養(yǎng)了學生對單片機的學習興趣，調(diào)動了學生主動學習單片機的積極性，提高了教學效率和教學質(zhì)量。我校學生在2015年全國大學生電子設計競賽中榮獲二等獎兩項，在2015年江蘇省大學生電子設計競賽——FPGA系統(tǒng)設計邀請賽中榮獲三等獎兩項。當然，單片機課程教學改革以及培養(yǎng)學生單片機實踐能力是一個長期而復雜的過程，需要不斷地積累經(jīng)驗，進一步完善培養(yǎng)方法和具體措施。

參考文獻：

[1]許燕萍，周偉.高職高專單片機課程改革探索[J].科技視界，2015（1）.

[2]吳海波.高職高專機械類單片機教學改革的必要性[J].電子測試，2015（15）.

[3]邢娟.高職高專院校《單片機技術及應用》課程改革的思考[J].電子制作，2012（10）.

編輯 李琴芳