基于“項目化”和“校企合作”的單片機實訓課程改革

黃大君 鐘錦 束永紅 吳昊

【摘? ? 要】“單片機實訓”課程要求學生團隊合作或獨立利用單片機開發一個簡易的單片機應用系統，針對目前高校單片機實訓類課程普遍存在的問題，提出基于“項目化”和“校企合作”方式開展課程教學，“項目化”能將單片機理論知識與實踐結合起來;“校企合作”可以將最實用、最前沿的單片機知識傳授給學生，以達到真題真做目的。實施此教學改革后大大提高了學生的工程素質和實踐創新能力，激發了學生的學習興趣，增強了學生的團隊合作能力。

【關鍵詞】項目化? 單片機? 校企合作? 課程改革

中圖分類號：G4? ? ? 文獻標識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2020.11.086

單片機實訓要求學生團隊合作或獨立利用89C51/89C52單片機開發一個簡易的單片機開發應用系統，進一步熟悉51單片機的內部結構、工作原理、開發編程等，提高學生的應用能力、編程能力，培養學生良好的學習習慣、團隊合作能力及運用所學的知識技能來分析問題、解決問題的能力，同時培養學生信息的收集及綜合處理能力，掌握參考資料查找、文獻檢索的基本方法，鍛煉和提高學生的書面和口頭表達能力，熟悉答辯文稿排版，進一步鞏固、深化和擴展學生的理論知識與專業技能，為畢業設計奠定良好的基礎。實訓教學的任務：1.加深對單片機課程中相關基礎知識的認識和理解;2.學會綜合利用所學相關單片機基礎知識來開發應用系統;3.掌握單片機嵌入式應用系統的設計和實現方法，熟練應用系統程序的編寫、調試能力。

一、目前高校單片機實訓課程教學存在的不足之處

目前單片機基礎理論課程實驗方面主要采用“計算機+仿真器+實驗箱+示波器”的教學模式[1-2]，單片機課程設計或實訓課程主要采用“Proteus+Keil或自己焊接面包板”的教學模式。此類教學模式具有實施簡單，費用低廉等優點，但又存在著以下幾大缺點：1.大都以驗證性實驗為主，僅適合單片機理論學習的初級階段，卻不利于培養學生的實踐創新能力;2.學生實際動手能力差，缺乏團隊合作精神，學生不具備獨立設計小型單片機系統的能力，不能獨立設計和焊接PCB電路板。3.高校教師缺乏應有的工程素質[2]。長期以來，我國的高校普遍存在著“重科研輕教育”的思想，高校教師職稱的評審往往只注重教師發表過多少篇高質量的創新論文，而從不考查教師的實際教學能力和教學效果，教師的大部分精力都放在研究怎么發論文，與企業嚴重脫鉤。“Proteus+Keil”虛擬仿真的教學模式致使大部分教師都喪失了提高自身應用技術技能、工程實踐能力和科研開發能力的動力，致使課堂教學內容知識陳舊、形式單一、學習枯燥乏味從而影響教學效果。

二、單片機項目教學法

單片機項目教學法的特點將項目驅動法引入單片機實訓教學[3]，精心選擇一些成熟的單片機電子產品作為項目：公交車智能語音報站系統，基于485總線的路燈控制系統，基于數字溫度傳感器的數字溫度計，智能蔬菜大棚溫度、濕度控制系統，十字路口交通燈控制，8位競賽搶答器的設計，單詞記憶測試器程序設計，數字電壓表設計，公共場所人流量統計系統，節日彩燈控制器的設計，雙機之間的串行通信設計，單片機控制步進電機，單片機控制直流電動機，鍋爐超高溫檢測系統，智能手機短信控制系統，紅外電梯控制系統，智能色選系統等。把日常生活中的各種電子產品作為主要設計項目，讓學生覺得單片機產品用途廣泛，大大激發學生的積極性，把所學的單片機理論知識和電子產品設計技能按由淺入深、活學活用的原則分解到各個具有明確應用價值的項目中，要求學生按照自愿原則組成小組，選擇相應的項目，分工、協作完成產品PCB電路板設計，系統程序設計，電子器件選型，產品的焊接、組裝，答辯報告的撰寫等任務。培養學生開發和設計實際電子產品的能力，提高學生的工程能力和素養。

三、校企合作

為進一步提高單片機實訓課的教學質量，我校與合肥求精電子有限公司開展校企合作、聯合培養。由學校、企業雙方聯合制定實訓課培養方案，設定教學任務。企業把先進的單片機設計技術和企業化管理模式帶入學校，學校組織老師全程參與學生實訓。實習內容為三部分：一是通過AD軟件學習繪制原理圖和PCB，并制作自己的原理圖庫和PCB庫;二是通過Keil軟件學習建立一個完整的工程，對常用的程序進行封裝方便調用以及編寫簡單的程序實現特定功能，并在電路板上驗證。最后通過小組合作完成設計性課題，錄制演示視頻，進行PPT答辯匯報，所有設計的單片機系統以實物的方式展示，真正實現真題真做，大大提高了學生的動手能力、設計能力和工程素養。

四、實訓教學的考核驗收

由多位企業工程師和學校教師組成驗收小組，學生現場演示并回答驗收教師提問。成績評定：1.驗收教師根據學生實訓態度、系統演示情況、回答問題情況及提交文檔的質量給出百分制的驗收成績。從應知、應會、應用等方面考核學生對單片機應用系統設計各環節的掌握情況，重點考核學生充分利用單片機內部資源進行開發設計的能力，考核文檔編輯的規范程度、文檔完備程度及文檔設計質量，考核學生利用C語言編程、設計調試能力，考核學生運用所學多門課程的技能，參考網絡資源，獨立或小組完成一個從文檔設計到代碼設計、調試任務的綜合應用實踐能力。2.實訓期間學生因特殊情況請假，經批準未能完成設計任務，要安排時間讓學生重修。無故曠課達實訓總課時1/3以上的做不及格處理。

五、結語

我校從開展基于“項目化”和“校企合作”的單片機實訓課教學改革以來，取得了豐碩的教學成果。出版省級規劃教材一本，發表9篇相關教學論文，獲得省電子設計大賽一、二、三等獎共計17次，申請專利10項。

當然，實施單片機實訓課教學改革以來也發現一些問題：

1.實訓課開展時間有點兒晚，大四上學期才開始，許多學生想進一步學習但又面臨畢業論文、找工作或考研復習等問題，不能把全部精力投入進來。2.校企合作的深度還有待加強。企業都是把成熟的電子產品以項目的形式帶入學校，沒有把正在研發的產品帶到學校，可以讓部分優秀的同學、教師及企業工程師共同參與到最新的電子產品研發中來，讓學生了解單片機等電子設計最前沿、最新的技術。【基金項目：安徽省質量工程教學研究項目（重大）：雙創背景下應用型人才培養體系研究（委托研究）（2016jyxm0844）;安徽省質量工程教學研究項目（重大）：基于“工匠精神”的高職機械汽車類專業建設探索與研究（2017jyxm1015）】

參考文獻

[1]劉耀明，劉電霆.單片機原理及應用課程教學改革探討[J].南京：電氣電子教學學報，2007，29（4）.

[2]袁鋒偉，趙立宏，朱慧玲.基于Proteus的單片機課程教學與實驗改革[J].實驗室研究與探索，2007，26（12）.

[3]彭遠芳，陸勤，胡寧，楊洋.基于項目驅動法的單片機課程一體化教學的探索與實踐[J].北京：計算機教育，2010（6）.