《單片機原理與應用》課程立體化教學體系建設的研究與實踐
——以桂林理工大學南寧分校為例

周紅鍇，陸生鮮，朱敦忠

（桂林理工大學 南寧分校，廣西 南寧 530001）

0 前言

高職院校普遍開設有《單片機原理與應用》（下稱《單片機》），它是電類專業核心課程，通過《單片機》課程理論和實踐的教學，學生在掌握單片機理論知識的基礎上學會設計單片機電路、繪制印刷電路板、設計應用軟件和系統軟件、焊接元器件和軟硬件調試等單片機電子產品的研發流程，從而達到培養學生創新能力、新產品設計開發能力和工程應用能力，為將來從事電子產品研發工作奠定堅實基礎。

行業調查結果表明，在今后相當長一段時間內，企業對高級單片機技術人才的需求量很大，具備從事單片機應用開發能力的技術人才倍受歡迎。傳統的《單片機》課程教學理念更多地停留在為了教學而教學、為了傳授知識而傳授知識的認知層次，缺乏在創新思維和創業意識方面的培養，教學內容不能與時俱進，課程的教材以及授課過程中單片機內部硬件部分內容過于枯燥，軟件部分匯編語句太煩雜，教學過程中遵循的是“先原理，后應用；先硬件知識，再語句語法，最后再實際編程”的思路。大部分教材的前半部分內容介紹硬件過多，大量特殊寄存器，各種各樣的尋址方法，如同詞典般重復羅列，學生感到抽象、枯燥，學習的信心受到極大打擊，成為了學生入門學習的瓶頸[1]。高職院校的職能是向社會培養、輸送高素質的技能應用型人才，為適應社會的新需求，《單片機》課程教學改革勢在必行。

2015年，國務院辦公廳發布《關于深化高等學校創新創業教育改革的實施意見》（國辦發[2015]36號）的文件中指出，高職創新教育要“面向全體、分類施教、結合專業、強化實踐，促進學生全面發展；豐富課程、創新教法、強化師資、改進幫扶，推進教學、科研、實踐緊密結合，突破人才培養薄弱環節，增強學生的創新精神、創業意識和創新創業能力”。在強化創新創業教育的大環境下，我?！秵纹瑱C》課程教學改革團隊從理論學習到實踐訓練、從課內到課外等方面，全方位立體化融入創新創業教育理念，取得了顯著的成績。

1 課程教學改革的目標

以重點培養學生創新創業意識為落腳點，充分發揮學生學習的主體地位，助力不同層次學生成長成才，對課程的教學理念、教學體系、教學模式、教學支撐條件以及教學評價方式等進行全方位立體化課程體系改革與建設，積極培育學生創新創業技能并始終貫穿于人才培養的各個關鍵環節，使學生真正熟練掌握單片機應用開發技術，滿足用人單位對單片機人才的規格要求，實現“人人好就業，人人好成才”的目標。

2 課程教學改革的措施

2.1 構建課程立體化教學體系培養模式

基于單片機的自身特點，對編程者的素質（諸如思維條理性、邏輯性等）要求很高。能夠學好《單片機》的學生，大多具備全面扎實的專業知識和良好的解決問題的能力，而且能夠立即上手工作，受用人單位青睞，因而就業質量明顯高于其它絕大多數畢業生。同時，這類學生具備很強的實踐能力，容易把自己創新型的想法“落地”。為此，課改團隊以學定教，將創新思維和創業意識培養融入到人才培養全過程各環節，在長期的改革實踐中摸索出了行之有效的具備“雙創”能力的人才團隊培養模式，即以“工程項目性”+“創新技能性”為核心的《單片機》課程立體化教學體系培養模式（如圖1）。

圖1 立體化“雙創”能力人才團隊培養模式

實施“工程項目”式的教學培養模式[2]，重構《單片機原理與應用》教學內容，以典型電子產品設計項目為主體，每個項目分解分一到三個小的任務來完成，每個任務的設計將單片機的硬件知識、指令和典型編程、仿真調試完全融入每個項目教學中，由簡單到復雜循序漸進。前一個任務教學內容是后一個任務內容的基礎，學生完成項目分解的任務也就完成了項目的學習內容，接著逐個遞進學習其他的項目。對學習掌握程度好的學生進一步以“創新技能”教學理念和教學內容進行培育，將其帶入教師、企業的項目研發過程中，為學生日后從事單片機開發工作及創新創業打下良好基礎。采用“師傅帶徒弟”的培養模式，助力普通層次學生成才就業；采用“研究生式內弟子”的培養模式，助力高層次學生（內弟子）創新創業。

2.2 教學內容立體化重構整合優化

（1）制定適應學生專業發展的教學標準文件，包括全新的課程教學大綱、實踐教學大綱、課程整體設計、課程單元設計、試題庫等教學資源。對教學內容進行整合、優化，將課程內容整體優化成八個以工程項目為載體的教學模塊二十一個理論教學子任務、十四個實驗教學子任務，基本型、提高型、創新型三個能力層次和單片機技術基礎能力訓練為主線，實現課程結構模塊化，實驗內容層次化和教學科研一體化。

（2）將C51定位為本課程的編程語言與匯編語言并重。長久以來，《單片機》課程一直采用的是匯編語言編寫程序，匯編語言與單片機內部硬件結構和工作原理聯系緊密，具有代碼效率高等優點，其最大的缺點是艱澀、難懂、不夠靈活。將C51編程語言與匯編語言并重，既兼顧到基礎又兼顧到工作崗位實際開發所需，符合產業發展的新要求[3]。采用與匯編語言并重的C51編程語言，教學針對性強，學生掌握得快，教學效果良好。

2.3 打造立體化教學資源庫

“互聯網+”教育背景下，信息化技術與教育教學的深度融合進一步改善了課堂教學結構，學生主動學習能力得到提高。開發立體化教學資源庫，如多媒體課件、動畫、視頻庫、仿真軟件、微課等教學網絡資源，將單片機知識立體化、可視化展現。

2.4 教學手段立體化

（1）建設《單片機》網絡教學平臺，開展線上、線下混合式教學改革。開發移動終端APP應用平臺，借助網絡教學平臺學生可隨時隨地自主開展學習活動；運用微助教課堂互動平臺開展課中隨機測試，加強教學互動效果。教材方面選用立體化教材如高等教育出版社出版的《單片機原理與應用》新形態一體化教材。該紙質教材的特色是將每個章節的重難點理論內容、實操視頻都設計提供二維碼立體化呈現學習內容，學生在閱讀教材時隨時掃描二維碼就能鏈接到出版社的網絡平臺進行閱讀或觀看相關的學習內容視頻，動態自主學習知識點，不受時空的限制。

（2）將信息化教學融入實踐教學環節。在校園網建立了校級精品課程《單片機》課程教學網站。通過線上線下學習，建立一種能夠充分發揮學生主動性的“實踐-理論-再實踐”應用能力培養模式。建設工程管理系統，實現與企業對接，建立學校、企業、老師和學生共同參與的信息傳遞平臺，培養學生創新思維和創業意識。

2.5 創新技能立體化培養

構建“立體支撐、多維保障、快捷便利”的課程教學機制，多維度開展創新技能立體化培養。

（1）積極搭建校企互通、校企交融的合作平臺，力爭做到專業與企業的對接、課程標準和企業標準的對接、教師與企業技術骨干對接、學生與企業員工對接，真正實現“校企一家，產教一體，工學合一”協同育人的局面。不斷增加和完善實踐教學基地；校企合作共建學生創新實踐基地；建設基于校園網的PROTEUS仿真實訓平臺；建設教師企業工作室等，為學生實習實訓、教師培訓以及校企合作提供保障，改善教學實踐條件和基地建設質量。

（2）研發便攜式ISP單片機實驗板。學生人手一套可隨身攜帶，隨時隨地動手實踐。編寫與實驗板相對應的適合各教學階段應用的功能模塊例程，發布到網絡教學平臺上，隨時供學生在課堂內外學習使用，讓每個學生在入門之初就能隨時進行功能驗證，在保持學生學習興趣的同時，提高了學生軟硬件聯合調試的能力，實現對大學生單片機課程動手能力循序漸進、環環相扣的不斷線培養。

（3）搭建大賽平臺和科研平臺，通過深度參與賽事和項目，提高學生的專業知識和技能。組織學生參加“互聯網+”創新創業大賽、大學生電子設計大賽、全國職業技能大賽等[4]。結合企業具體的生產和生活實際問題，引導學生設計具有實際應用價值的電子產品。鼓勵大學生發揮專業技術特長積極申報科研項目，或參與教師相關科研項目，踐行為學?；虻胤絽^域經濟服務的職能，為社會服務的同時也為學校帶來各種資源，實現學校、企業、學生三方共贏，資源共享，為學生日后創業創造條件。

（4）營造寬松的創新設計學習環境。在課堂上采用師傅帶徒弟、手把手教編程的方式，教會學生無論在解讀程序還是編程前，先用自己的語言（漢語）對功能要求進行組織，搭建框架并加以描述，從粗到細層層分解，最后再“翻譯”成程序代碼。對學習程度較好的學生（內弟子）提出更高要求，把他們帶入到老師和企業研發隊伍中，讓他們除了掌握單片機專業知識外，還學會撰寫科技論文、項目立項申報書、知識產權申報文檔等，為日后創業打基礎；在實踐基地中自由沉浸在單片機知識海洋中，學生們享受到學習的樂趣。樂教樂學使教學質量得到了保證。

2.6 創新單片機人才培養考核評價體系

構建融“過程性學習評價、課程設計、競賽參賽、撰寫課程專題論文和單片機作品制作”為一體的多元化激勵性評價考核方式，全方位保障實現人才培養目標。

3 課程改革的成效

以學生為中心，構建和實施以“工程項目性”+“創新技能性”為核心的《單片機》課程立體化教學體系培養模式，有利于學生個性發展和創新能力培養，分層次采取“師傅帶徒弟”、“研究生式內弟子”的培養模式，助力各個層次的學生成長成才，人才培養質量顯著提高。近三年，我校電子類專業學生在全國職業院校技能競賽中，獲國家級二等獎1項，三等獎2項；在全國、廣西大學生電子設計競賽中，獲區級一等獎3項，二等獎5項，三等獎13項；在2018年廣西“互聯網+”創新創業大賽中，獲得銀獎；師生共同獲得國家發明專利1項，實用新型1項，處于公示階段的實用新型專利3項。畢業生就業率均達95%以上。大學生創業能力顯著提高，畢業生職業發展良好，得到企業的好評，取得了良好的社會效益。同時也建設了一支高水平工程應用型、創新型專兼結合的教師隊伍。

4 結語

構建和實施以“工程項目性”+“創新技能性”為核心的《單片機》課程立體化教學體系培養模式，打破了傳統《單片機》教學中“師傳生受”的舊框框，改變知識的單向傳播，變被動學習為主動參與。采用“師傅帶徒弟”的培養模式，助力普通層次學生成才就業；采用“研究生式內弟子”培養模式，助力高層次學生（內弟子）創新創業。多重教學方法和手段并舉，創新了“做中學、學中做”、“教、學、做融合”的工學結合教學模式[5]，使不同層次學生學有所得，助力學生成長成才。