基于階段化與小產品產業化的單片機課程改革研究

郭建勤

摘 要 針對單片機應用技術課程現階段在教學改革方面存在的不足，提出一套由“開發案例→企業觀摩→基本知識與案例的學習與仿真→利用開發板制作小產品→小產品產業化”五個階段組成的課程教學模式，該教學模式步步相承、層層遞進，符合認知規律，可實現與產品設計崗位的準零對接，值得推廣。

關鍵詞 高職院校；小產品產業化；單片機應用技術；課程改革；仿真軟件

中圖分類號：G712 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2017）16-0107-03

1 引言

單片機應用技術是各高職院校電子類相關專業的核心課程，是從事智能產品開發與設計所需的必備技術。因此，如何增強本課程的教學效果，是各高職院校單片機應用技術課程組的重要研究課題。當下，各方在顛覆傳統的知識系統化教學模式的基礎上不斷地嘗試新的教學模式，典型廣泛采用的是項目化教學模式[1]。然而經筆者與多位教學經驗豐富的教師共同深入調查、分析及研究后發現，這種全盤打破知識系統化而一味追求將基礎知識穿插于每個項目中的項目化教學模式，雖然會對增強本課程的教學效果有一定的幫助，但未完全取得預期效果，分析其原因主要有以下幾點。

1）對于過分追求基于項目化教學的單片機課程，將知識分解化后，對大多數學生來說不便于掌握基礎支撐知識，很多學生走馬觀花，難掌握內涵。這些基礎知識經過不長時間后，由于過于分散而容易被忘掉，造成課程后續知識的學習受到阻礙，打擊了學生學習的積極性與主動性。

2）大多數院校對本課程的課時分配較少（大都一個學期完成，只有96個左右學時），而這些課時只會使得一部分學生在剛剛入門時就停止學習，淺嘗輒止、不夠深入，只停留在做一些極簡單作品的水平上，難以獲得充實感和滿足感[2-3]。

3）由于絕大多數學生沒有合適的機會到真實的工作環境和社會上切身體驗本課程技術的應用狀況，因此對本課程的學習有一定的盲目性和迷茫性。

鑒于單片機應用技術課程只采用單純項目化教學存在的上述不足，提出一套遵循人的認知規律、分階段、更接近實際智能產品開發、優化了現有的項目化教學、能從根本上找到學生學習興趣點的單片機應用技術課程的教學模式，即基于階段化與小產品產業化的教學模式。

2 基于階段化及小產品產業化的單片機課程改革

首先，筆者以單片機應用技術課程的教學現狀、單純項目化教學存在的缺陷、課程最合適的教學時長、如何提高學生的學習積極性和獲得感、階段化教學是否對增強課程教學效果有意義、小產品產業化教學是否對課程教學有促進作用等方面作為主要調研內容，走訪各職業院校的單片機應用技術課程理論與實踐的任課教師、企業里的智能產品開發與設計工程師，網上調研山東電子職業技術學院的電子信息工程技術、應用電子技術、通信技術、醫療設備應用技術等專業的畢業生，對走訪的結果與調研的數據進行整理分析，進而構建單片機應用技術課程基于階段化與小產品產業化的教學模式。

該教學模式分為五個階段：單片機教學團隊統一調研開發教學案例→組織學生到企業實訓觀摩、進市場調查，激發學生學習單片機的興趣與愛好→基礎知識的強化學習（先進行系統化的基本理論學習，再利用開發的案例進行教學，從而加強對知識的掌握）→分小組利用開發板制作小產品→實現小產品產業化。其中前三個階段利用一個學期完成，而后兩個階段利用接下來的另一個學期完成。各階段及對應的子階段分別設計如下。

【第一階段】教學團隊統一調研、精簡整合內容，組織開發一套難易度適中、實用的教學案例。本階段以校內專任教師為主、企業工程師為輔。

第一子階段：校內專任教師在不改變基礎知識系統化前提下，精簡整合內容，共同制訂適合職業教育發展的授課計劃，研討教學方法及教學手段，共同制作課件。

第二子階段：校內專任教師與企業工程師共同開發一套教學案例，保證這些案例是對已集中講授完的理論知識的強化與鞏固，同時必須具有實用性。

【第二階段】安排組織學生在第一學期的第一周進企業觀摩智能產品的開發過程，使其對單片機有直接認識，之后親自了解單片機的市場價值，以此激發學生學習單片機的興趣與愛好。本階段以企業工程師為主、校內專任教師為輔，引導學生。本階段考核要點包括出勤、提出問題能力、觀摩心得體會。

第一子階段：觀摩硬件開發，并及時組織學生討論總結所學所得（1～2天）。

第二子階段：觀摩軟件開發，并及時組織學生討論總結所學所得（1～2天）。

第三子階段：觀摩企業產品，并及時組織學生討論總結所見所得（1天）。

第四子階段：了解產品市場，總結市場需求（2天）。

【第三階段】強化學習基本理論知識，借用仿真軟件學會軟硬件設計以及整體調試。本階段主要是在校內專任教師的講授、指導下，學生自主完成。本階段考核要點包括基本軟件設計能力、仿真設計能力、軟硬件統調能力、小案例掌握程度。

第一子階段：講解單片機硬件電路的架構、設計原則與方法，案例硬件展示，Proteus仿真軟件的應用等。

第二子階段：講解采用匯編語言編程的思路、程序架構、編程注意事項、偉福等編譯軟件的應用、案例程序展示、借助仿真軟件和編譯軟件展示軟硬件統調等。

第三子階段：講解采用C語言編程的思路、程序架構、編程注意事項、KEIL C等編譯軟件的應用、案例程序展示、借助仿真軟件和編譯軟件展示軟硬件統調等。

第四子階段：在教師的指導下，學生自主借助Proteus仿真軟件、偉福及KEIL C等編譯軟件，進行案例的二次改造、設計和調試，加深對知識的理解與掌握。

【第四階段】每四人分為一組，利用開發板制作小產品。本階段以校內專任教師為主、企業工程師為輔進行指導。本階段考核要點包括設計的創新性、硬件電路的可靠性、軟件的優化、整體系統的協調性。endprint

第一子階段：每個小組從教師給定的四個小產品中選擇兩個進行設計，寫成設計方案。

第二子階段：選擇元器件，在開發板上進行硬件電路設計。

第三子階段：進行相應的軟件設計。

第四子階段：軟硬件統調。

【第五階段】每四人分為一組，實現小產品產業化。本階段由校內專任教師與企業工程師共同指導。本階段考核要點包括設計的創新性、硬件電路的可靠性、軟件的優化、整體系統的協調性、管理制度的完善性、說明書的規范性、產品調研及推銷的結果。

第一子階段：各組制定自己的管理制度，每個參與學生各負其責。

第二子階段：學生自己提出設計方案，討論方案的可行性。

第三子階段：根據設計方案，據產品需求進行經費預算（了解各廠家元器件報價及性能）。

第四子階段：自主購買元器件。

第五子階段：在組長的帶領下，分工協作，并且記錄人員考勤情況、項目進度、出現的問題及解決方案等。

第六子階段：對產品的軟硬件進行統調，并對統調結果進行及時記錄。

第七子階段：寫出產品說明書。

第八子階段：對產品進行市場估價，形成估價報告。

第九子階段：對產品進行市場調查，形成市場調查報告。

第十子階段：走入社會進行推銷，并對推銷事件進行記錄。

第十一子階段：總結。

3 課程改革的特色與創新

本研究提出的基于階段化與小產品產業化的單片機課程教學改革，較現有的一些改革模式有諸多特色與創新之處，主要體現在以下幾個方面。

1）采用階段化的教學模式，符合認識規律[4]，五個階段步步相承、層層遞進。

2）采用小產品產業化的教學模式，鍛煉學生參與“產品開發→產品包裝→產品推銷”整個過程的各方面的能力，能夠更好地實現畢業后與企業的準零對接[5]。

3）學生接觸該門課的第一周先不進入具體知識的學習，而是先進入企業及市場進行觀摩和調查，由此得知單片機開發這個行業的實際用武之地及經濟效益，培養學習單片機的根本興趣。

4）加大課時量，由現有的一學期教學改為兩個學期的教學；為更好地、全面地掌握軟件程序的編寫，提出既要講解匯編語言，又要講解C51語言。學生在學習完成后，基本上能夠把所學的基本知識熟練地應用到小產品的開發上，增強了自信心。

5）在知識講授階段采用“保持基本知識的系統化的基礎上進行案例教學”的方式，這樣可以防止由于基本支撐知識過于碎片化而導致學生不便掌握的情況發生。

6）在考核過程中更注重過程性考核，從而提升學生的職業素養。

7）在課程實施過程中，校內專任教師與企業工程師一直處于交流與合作中，校內專任教師走進企業得到學習鍛煉，企業工程師的協助教學提高了課程教學的實用性。

4 結論

基于階段化和小產品產業化的單片機課程改革是在現有的單片機應用技術課程教學舉步維艱、傳統的系統化理論教學過于枯燥和抽象、現有的單純的項目式教學對知識分解而不便于學生掌握、學生的興趣點較難激發的背景下，提出來的一種分階段、實用性強、易操作、更加接近公司研發產品并推向市場、優化了的單片機應用技術教學模式。學生在所有階段學習完后，就會基本上掌握企業里的產品開發設計過程及了解產品的市場推廣手段，從而可以更好地在畢業時與社會需求崗位實現無縫銜接。該改革方案值得在各職業院校推廣應用。

參考文獻

[1]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（2）：46-47.

[2]張麗霞.單片機課程教學改革與實踐探索[J].電子世界，2014（1）：174-175.

[3]高惠芳，楊翠容，胡冀.單片機課程教學的改革與探索[J].杭州電子科技大學學報：社會科學版，2010（3）：75-78.

[4]丁春蘭.高職專業技能課階段式模塊化教學分析[J].信息與電腦：理論版，2011（12）：201-202.

[5]董豪杰.如何實現實訓課程的產品化[J].職業，2012（6）：13-14.endprint