“卓越工程師“標(biāo)準(zhǔn)的職業(yè)院校單片機(jī)實(shí)踐課程教學(xué)改革與創(chuàng)新

占華林+閆娜+熊香香

摘 要：國家實(shí)施“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”大背景下，針對職業(yè)院校的單片機(jī)實(shí)踐課程的教學(xué)現(xiàn)狀，按照“卓越工程師”標(biāo)準(zhǔn)，不斷從全國大學(xué)生電子競賽賽題、企業(yè)產(chǎn)品、科研課題中豐富教學(xué)內(nèi)容，多舉措推進(jìn)單片機(jī)實(shí)踐課程教學(xué)改革，積極引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)踐中消化課程知識點(diǎn)，不斷提高單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：卓越工程師；單片機(jī)實(shí)踐課程；教學(xué)改革

作者簡介：占華林（1980-），男，江西九江人，江西科技師范大學(xué)講師，研究方向?yàn)闉閱纹瑱C(jī)與嵌入式系統(tǒng)開發(fā)、數(shù)字圖像處理；閆娜（1996-），女，江西科技師范大學(xué)通信與電子學(xué)院學(xué)生；熊香香（1995-），女，江西南昌人，江西科技師范大學(xué)通信與電子學(xué)院學(xué)生。

基金項(xiàng)目：江西省高校省級教改立項(xiàng)項(xiàng)目“‘卓越計(jì)劃下單片機(jī)實(shí)踐課程教學(xué)改革與創(chuàng)新”（編號：JXJG-13-10-20），主持人：占華林。

中圖分類號：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1001-7518（2017）17-0079-03

與傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)相比，“卓越計(jì)劃”下單片機(jī)實(shí)踐課程教學(xué)提出了更高的要求，具體體現(xiàn)在實(shí)踐教學(xué)的認(rèn)識、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、師資水平和質(zhì)量考核等方面。課題組基于“省級卓越工程師計(jì)劃”背景下，針對職業(yè)院校單片機(jī)實(shí)踐課程的教學(xué)現(xiàn)狀，積極探索“卓越計(jì)劃”下單片機(jī)實(shí)踐課程教學(xué)改革與創(chuàng)新，以滿足現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)教學(xué)知識傳授、實(shí)踐培養(yǎng)、創(chuàng)新能力和綜合素養(yǎng)等協(xié)調(diào)發(fā)展的先進(jìn)教育理念和人才培養(yǎng)的需要。

一、職業(yè)院校單片機(jī)實(shí)踐課程現(xiàn)狀及存在的問題

受普通教育觀念的影響，單片機(jī)課程注重課程本身的知識結(jié)構(gòu)，側(cè)重于系統(tǒng)性和完整性，更多地講述課程陳述性知識，如講授內(nèi)部結(jié)構(gòu)，對于數(shù)學(xué)和英語普遍偏差的高職學(xué)生決非易事，更不用說地址、總線等概念。教師在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐的安排上沒有充分考慮職業(yè)院校學(xué)生的接受能力。總體看來，高職院校單片機(jī)實(shí)踐課程教學(xué)存在問題主要有：

第一，適合職業(yè)院校的教材不多。雖然市面有一些高職單片機(jī)教材，但大多數(shù)是參考大學(xué)本科教材或公司技術(shù)手冊編寫的，以單片機(jī)原理和應(yīng)用理論為重點(diǎn)。這種教學(xué)要求下的內(nèi)容顯然不適應(yīng)高職學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。

第二，教學(xué)方法講授法用得較多。講授法是基本教學(xué)方法之一，但對實(shí)踐性很強(qiáng)的單片機(jī)課程，應(yīng)該經(jīng)常嘗試采用項(xiàng)目法、任務(wù)驅(qū)動法、問題法、案例法等教學(xué)方法。

第三，網(wǎng)絡(luò)化的教學(xué)管理模式還沒有真正發(fā)揮出來。近幾年，職業(yè)院校單片機(jī)課程作為網(wǎng)絡(luò)精品課程或資源共享課程陸續(xù)建立起來了，但使用的效果卻不佳，平臺應(yīng)用的效果沒有發(fā)揮出來。

第四，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情不高。單片機(jī)課程具有一定的綜合性，涉及到程序設(shè)計(jì)、單片機(jī)內(nèi)部硬件及I/O接口的使用、軟硬件聯(lián)調(diào)等問題，讓很多學(xué)生摸不清頭腦。課題組曾對省內(nèi)五所有代表性職業(yè)院校共1000人做過調(diào)查，50%的學(xué)生學(xué)到程序設(shè)計(jì)語言時就產(chǎn)生了厭煩情緒，80%的學(xué)生學(xué)到單片機(jī)內(nèi)部硬件資源和I/O接口的程序設(shè)計(jì)時就干脆放棄了。學(xué)生學(xué)習(xí)沒有興趣，嚴(yán)重影響了教學(xué)效果。

第五，學(xué)生的實(shí)際動手能力不強(qiáng)。單片機(jī)顯著特征就是軟硬知識要綜合起來，只懂一方面還是不能學(xué)會它。傳統(tǒng)的教學(xué)模式較多是在現(xiàn)成的實(shí)驗(yàn)箱上做一些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)電路和程序已經(jīng)全部設(shè)計(jì)好，學(xué)生只需要懂得開發(fā)流程即可，對實(shí)驗(yàn)里面的硬件電路和程序設(shè)計(jì)流程很難深入理解[1]。

二、“卓越工程師”標(biāo)準(zhǔn)含義及對該課程教學(xué)的要求

“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”（簡稱“卓越計(jì)劃”）是教育部是貫徹落實(shí)《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》和《國家中長期人才發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》的重大改革項(xiàng)目。“卓越計(jì)劃”是一項(xiàng)大工程，涉及到人才培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)、培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)方式、培養(yǎng)方案和企業(yè)培養(yǎng)方案等內(nèi)容，重點(diǎn)任務(wù)是制定“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”人才培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)（通用標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）、創(chuàng)新工程教育人才培養(yǎng)模式和改革課程體系和教學(xué)形式、創(chuàng)立職業(yè)院校與行業(yè)企業(yè)深度合作聯(lián)合培養(yǎng)人才新機(jī)制、建設(shè)高水平工程教育師資隊(duì)伍[2]。

該計(jì)劃旨在培養(yǎng)造就一大批具有較強(qiáng)專業(yè)能力、方法能力、社會能力的適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要的高質(zhì)量應(yīng)用型職業(yè)人才。造就應(yīng)用型職業(yè)人才的關(guān)鍵依靠實(shí)踐，如何做好學(xué)校的教學(xué)實(shí)踐、企業(yè)實(shí)踐以及校企對接工作就是課題組要討論的問題。課題組采用重新認(rèn)識單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)、更新教學(xué)內(nèi)容、改革教學(xué)方法、校企合作和提高師資水平等措施，通過“課內(nèi)實(shí)驗(yàn)—優(yōu)生輔導(dǎo)—實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)—企業(yè)導(dǎo)師授課—校企聯(lián)合”等具體路徑，著力培養(yǎng)職業(yè)院校學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，努力提高職業(yè)院校學(xué)生的綜合素質(zhì)[3]。

三、實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容設(shè)置與更新

（一）全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽（高職高專組）賽題充實(shí)教學(xué)內(nèi)容

全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽考查的內(nèi)容與專業(yè)核心課程教學(xué)緊密結(jié)合，來自全國教學(xué)一線的專家結(jié)合高職高專學(xué)生知識結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行有針對性的命題，努力引導(dǎo)學(xué)科基礎(chǔ)與綜合應(yīng)用相結(jié)合；方案設(shè)計(jì)、理論計(jì)算與實(shí)際制作、科學(xué)測試相結(jié)合；電子、計(jì)算機(jī)體系、編程等基本內(nèi)容與多專業(yè)方向相結(jié)合；傳統(tǒng)器件與新型器件應(yīng)用相結(jié)合。課題組將近幾年的全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽（高職高專組）的賽題進(jìn)行分解剖析，將單片機(jī)知識歸納到單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)當(dāng)中（因?yàn)槿珖髮W(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽的賽題是經(jīng)全國著名專家集中撰題，且反復(fù)論證，具有實(shí)踐性強(qiáng)、綜合性強(qiáng)等特點(diǎn)），符合單片機(jī)這一實(shí)踐性強(qiáng)的教學(xué)特點(diǎn)[4]。如2013年的電磁控制運(yùn)動裝置、簡易照明線路探測儀；2015年的風(fēng)板控制裝置、LED閃光燈電源。歷年的題目和要求：采用DA轉(zhuǎn)換器輸出基準(zhǔn)值控制放大倍數(shù)；有串口驅(qū)動和并口驅(qū)動；獨(dú)立按鍵和矩陣按鍵的應(yīng)用，用于控制輸出信號的幅值加減或設(shè)定某一數(shù)值；1602/12864液晶顯示，用于顯示系統(tǒng)放大倍數(shù)、工作模式和開機(jī)畫面。

通過近年全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽賽題分析，單片機(jī)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)中要注重：AD轉(zhuǎn)換、DA轉(zhuǎn)換、串口驅(qū)動和并口驅(qū)動、矩陣按鍵掃描和1602/12864液晶顯示。

（二）企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)項(xiàng)目投入教學(xué)內(nèi)容

將企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)的部分內(nèi)容，經(jīng)老師修正后，作為案例“投入”到單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)中。這極大地培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力，拉近高校人才培養(yǎng)與企業(yè)之間的距離，增強(qiáng)學(xué)生的就業(yè)競爭力。結(jié)合筆者所在學(xué)院從北京精儀達(dá)盛公司、浙江亞龍公司和上海企想等公司采購的教學(xué)科研設(shè)備著手，剖析產(chǎn)品當(dāng)中單片機(jī)的實(shí)踐知識。

比如從浙江亞龍公司提供的YL-236型單片機(jī)考核裝置就可以設(shè)計(jì)以下單片機(jī)實(shí)踐題目：（1）單片機(jī)外設(shè)擴(kuò)展；（2）數(shù)碼管軟掃描方法。

（三）科研課題用來豐富教學(xué)內(nèi)容

老師相關(guān)科研課題或?qū)嵱?xùn)內(nèi)容用來豐富單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容。將科研課題或?qū)嵱?xùn)內(nèi)容充實(shí)到單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)中，極大豐富了單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容。

近三年來，部分教師申請的單片機(jī)課程相關(guān)的課題有：異構(gòu)多核處理器協(xié)同機(jī)制下的林火監(jiān)測圖像多重分型識別研究、基于圖像拼接的寬幅數(shù)碼沖印系統(tǒng)研制、基于傳感器網(wǎng)絡(luò)中草藥生長環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究、基于大功率LED寬幅數(shù)碼沖印系統(tǒng)的研制、OFDM系統(tǒng)盲信道估計(jì)的子空間方法、基于傳感器網(wǎng)絡(luò)中草藥生長環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究、3G無線網(wǎng)絡(luò)高清攝像實(shí)時傳輸技術(shù)研究。

從部分教師申請的單片機(jī)課程相關(guān)的課題，可以設(shè)計(jì)以下單片機(jī)實(shí)踐題目：（1）數(shù)字控制LED燈發(fā)光功率；（2）無線傳感網(wǎng)的組網(wǎng)技術(shù)；（3）無線單片機(jī)發(fā)射技術(shù)。

四、多維綜合改革措施

（一）深入推進(jìn)校企互動模式

職業(yè)院校可以有選擇性與企業(yè)合作，全面深入推進(jìn)校企互動模式。一方面，由企業(yè)優(yōu)秀管理者或技術(shù)人員參與人才培養(yǎng)方案修訂、教學(xué)內(nèi)容設(shè)置、教學(xué)方法、教學(xué)過程、實(shí)習(xí)實(shí)踐等全過程；另一方面，讓學(xué)校教師與企業(yè)導(dǎo)師一道參與實(shí)習(xí)基地建設(shè)、實(shí)習(xí)指導(dǎo)等全過程。

（二）以賽促教、以賽促學(xué)

職業(yè)院校依托“江西省大學(xué)生電子大賽”和“全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽”強(qiáng)化大學(xué)生的主動實(shí)踐能力，培養(yǎng)了大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力，主要體現(xiàn)在三個方面。（1）根據(jù)全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽知識、能力要求，重整單片機(jī)課程結(jié)構(gòu)，更新、優(yōu)化課程內(nèi)容，有效促進(jìn)模塊化、層次化、遞進(jìn)式的實(shí)踐課程體系的構(gòu)建。（2）通過參加電子設(shè)計(jì)大賽，強(qiáng)化主動實(shí)踐能力、培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)合作精神。（3）通過指導(dǎo)電子大賽，豐富教師的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，鍛煉教師的工程實(shí)踐能力。

（三）推行項(xiàng)目教學(xué)法

項(xiàng)目化教學(xué)是一種新的綜合性較強(qiáng)的教學(xué)模式，是以實(shí)踐項(xiàng)目為中心，教師和學(xué)生在限定的課時內(nèi)共同參與完成一個完整工程項(xiàng)目而進(jìn)行的實(shí)踐教學(xué)活動，學(xué)生在項(xiàng)目教學(xué)法實(shí)施過程中掌握課程基本內(nèi)容，專業(yè)基本能力和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)達(dá)到一定的水準(zhǔn)，最終以較為完整的作品來展現(xiàn)學(xué)習(xí)成果[5]。針對單片機(jī)難學(xué)和普遍的碰到的問題，課題組提出以項(xiàng)目為引導(dǎo)、以需求學(xué)理論、以實(shí)踐為主導(dǎo)的項(xiàng)目化教學(xué)方法，采用這種教學(xué)方法改善了學(xué)習(xí)效果。

（四）積極開展第二課堂教學(xué)，建立以省賽、國賽隊(duì)員為主的輔導(dǎo)團(tuán)隊(duì)

職業(yè)院校充分利用參加省級、全國大學(xué)生電子大賽高年級的學(xué)生專業(yè)優(yōu)勢，在第二課堂里輔導(dǎo)低年級學(xué)生，成為繼課程教學(xué)之后的有益補(bǔ)充。建立國賽隊(duì)員輔導(dǎo)班級的對照表。

（五）組織學(xué)生參加創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目，促進(jìn)創(chuàng)業(yè)實(shí)踐能力培養(yǎng)

為提高職業(yè)院校學(xué)生的創(chuàng)新和實(shí)踐動手能力，各校教學(xué)處、團(tuán)委可以設(shè)立大學(xué)生創(chuàng)業(yè)實(shí)踐項(xiàng)目，各系科組織專業(yè)教師帶領(lǐng)學(xué)生負(fù)責(zé)申報、實(shí)施和技術(shù)指導(dǎo)等工作，讓學(xué)生以團(tuán)隊(duì)協(xié)作的形式參與各種實(shí)踐課程和工程創(chuàng)新實(shí)踐活動，一屆帶一屆，這種傳、幫、帶的協(xié)作方式大大增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性，促進(jìn)學(xué)生工程創(chuàng)新實(shí)踐能力提高。

（六）鼓勵教師進(jìn)修培訓(xùn)，強(qiáng)化師資隊(duì)伍

各職業(yè)院校人事處制定師資進(jìn)修方案，資助教師去企業(yè)、高校、科研院所進(jìn)行“雙師”型、單科、訪問學(xué)者等類型進(jìn)修培訓(xùn)學(xué)習(xí)和了解用人單位對實(shí)踐能力的要求，一方面，提高教師專業(yè)教學(xué)能力；另一方面，將用人單位意見建議反饋到教學(xué)大綱、教學(xué)課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法上。

五、改革成效

從2013年開始，江西科技師范大學(xué)承辦全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽（江西賽區(qū)），通過賽后溝通發(fā)現(xiàn)，上饒職業(yè)技術(shù)學(xué)院、九江職業(yè)技術(shù)學(xué)院等省內(nèi)代表性的職業(yè)院校，按照“卓越計(jì)劃”的標(biāo)準(zhǔn)，大力實(shí)施單片機(jī)為主要課程教學(xué)改革與創(chuàng)新的職業(yè)院校均能在全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽中取得全國一等獎的優(yōu)異成績。本課題組的研究成果對單片機(jī)為主要課程的教學(xué)實(shí)踐改革對全省職業(yè)院校實(shí)踐課程教學(xué)改革有一定借鑒作用，對全省職業(yè)院校的電子信息類、機(jī)械類、自動化類實(shí)踐教學(xué)和創(chuàng)新人才培養(yǎng)具有借鑒意義和推廣價值。

當(dāng)然，在實(shí)施“卓越計(jì)劃”過程中，關(guān)鍵要注重三點(diǎn)：第一是企業(yè)全程參與職業(yè)人才培養(yǎng)過程，第二是按通用標(biāo)準(zhǔn)和“卓越計(jì)劃”行業(yè)培養(yǎng)工程型人才，第三是大力開展實(shí)踐活動，不斷提高學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力。通過對職業(yè)院校單片機(jī)實(shí)踐課程的研究，有利于推動單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)建設(shè)和改革進(jìn)程。因此，基于“卓越計(jì)劃”背景下，大力提高學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力，是職業(yè)院校電子機(jī)械自動化類專業(yè)發(fā)展和市場需求的必然趨勢。

參考文獻(xiàn)：

[1]王義和.職業(yè)院校單片機(jī)課程教學(xué)的現(xiàn)狀分析[J].科技視界，2013（31）：271-272.

[2]張秋霞，張新豪.卓越工程師在職業(yè)教育中的研究與實(shí)踐[J].福建電腦，2011（10）：30-31.

[3]楊建勛.高職院校單片機(jī)課程教學(xué)中職業(yè)技能的培養(yǎng)[J].江西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2010（1）：46-48.

[4]冉興萍，馬習(xí)平.基于計(jì)算思維的單片機(jī)課程教學(xué)改革初探[J].電子世界，2017（10）：53-54.

[5]姚存治.項(xiàng)目教學(xué)法在《單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)》課程教學(xué)改革中的應(yīng)用[J].鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2010（2）：59-60.

責(zé)任編輯 時紅兵