以畢業要求達成度為導向的單片機教學方法改革探索

馬 聰 姬文亮 劉 明 婁德成

（南通大學杏林學院 江蘇·南通 226236）

0 引言

工程教育專業認證作為國際通行的工程教育質量保障制度，自教育部啟動“高等學校本科教學質量與教學改革工程”以來，[1]我校工科專業逐漸加入專業認證體系。工程教育專業認證是以學生畢業要求達成度為指導，建立一套閉環反饋教學的運作體系。[2]而單片機開發能力作為電類專業的核心技能，也納入以畢業要求達成度為導向的教學改革任務之中。

由于單片機開發能力涉及的專業課程較多，從課程教學到實驗教學到畢業設計，貫徹整個專業教學的始末。如何進行教學改革、以畢業要求達成度為指導，培養出能夠滿足社會工作需求的、解決復雜工程問題的單片機開發人才，也成為高校電類專業教學改革的重點任務。

1 教學現狀分析

培養單片機開發能力需要多門課程教學的攜手并進，如學生要掌握PCB 電路板制作、單片機開發、電子技術等課程，而后融匯貫通，方能滿足電類專業畢業要求的各個達成度指標點。

造成多數學生畢業難以勝任社會工作需求的原因是多方面的。既有專業知識發展更新較快而教學內容更新不足的外在因素，也有專業課程建設不足的內在因素。其主要表現在如下幾個方面：

（1）由于教育的擴張，在單門課程教學中，新補充的教師工程經驗不足，造成生搬硬套、照本宣科，扼殺了學生學習興趣。

（2）在課程組建設中，各個老師按照自己的理解進行授課，每個老師的授課風格不同，造成課程之間銜接生硬，學生難以形成系統化的解決單片機開發問題的能力。如學生雖然學習了PCB 電路板設計，懂得使用Protel 專業軟件，但是到獨立設計電路板時候，存在不敢下手，能力僅僅停留在杜邦線接線、調試軟件的層次。

（3）課程知識更新較慢，實際工作中，單片機開發普遍用C語言進行開發，而多數高校教學還停留在傳統的匯編語言開發，單片機也不斷更新換代，教學及實驗設備沒有進行與時俱進的更新。

（4）高考的應試教育，也造成了學生進入高校后，學習探索的能動性不足，學習過分依賴老師，以通過課程考試為目標，不預習不總結，缺乏上網查閱相關文獻學習的主動性。

（5）以考試為導向的學生評價體系，對于實踐性很強的單片機能力培養來說，只是考核對書本知識的記憶，無法考核學生的動手解決問題的思維能力、設計能力、實現運作能力。

各種因素的疊加，就造成了學生畢業時，很難真正形成利用所學知識、解決單片機開發中所遇到的復雜問題。因此，課程建設必須進行改革。

2 相關單片機課程教學改革的措施

以畢業要求達成度為指導，參照專業建設達成度計算過程，采用excel 設計達成度計算方法。[2]學院首先根據用人單位及歷屆畢業生尋訪回饋及專家組意見，對專業人才培養方案進行修訂；而后課程組根據人才培養目標進行指標分解，把培養的指標點落實到每個教學環節、實驗環節、課外實踐環節，并指定相關的教學計劃、學時安排；在后進行教學輸出；根據考核成績及平時成績，做為學生總評成績。而后通過達成度量化分析，形成不斷改進、持續優化的閉環反饋教學改進機制。其改進后的單片機開發人才培養機制運作結構如圖1 所示。

單片機課程教學改革以課程組為單位，參照圖1 所示進行教學運做，在單片機各門課程的教學方面，我們采用了如下的改進措施。

圖1 單片機人才培養運行機制

（1）對課程性質及任務進行研究，根據畢業要求達成度為指導，進行指標點分解，指導課程教學設計。

例如：在課程中，在完成了單片機系統結構、程序設計基礎、中斷系統、串行通信、I/O接口以后，學生具備了能夠清晰地描述單片機系統設計任務，并能對特定需求給出初步的設計方案。達成了設計能力培養指標點。

利用Proteus 軟件進行單片機仿真設計，達成利用現代工具對單片機開發任務進行模擬的人才培養指標點。

利用實驗教學，開放實驗室，達成實驗設計能力指標點。

（2）圍繞單片機開發能力培養，對相關課程教學方法、內容、學時進行安排?？紤]到單片機開發能力，要求學生要具備電路計算能力、電子技術基礎。在“PCB 電路板設計”課程授課中，注意課程的銜接，如在原理圖制作過程中，引入電路計算，根據電壓、電流進行元器件選型，讓學生上網查詢相關元件尺寸封裝；使得學生不簡單是學習Protel 電路板設計軟件，更重要是培養利用所學知識、分析設計、解決單片機開發中硬件設計問題的能力。

在“單片機原理及應用”課程中，根據科技發展現狀，采用了C 語言進行單片機教學，使得單片機開發更符合時代主流。在授課過程中，布置課程預習、課后作業，采用板書與多媒體教學相結合，避免刻板式的照本宣科，豐富教學手段，利用多媒體技術，采用Proteus 軟件進行課堂仿真。在作業布置方面，不局限于書面作業，更引導學生采用Proteus軟件進行課下仿真，通過大作業綜合與小作業結合形式，促進學生對專業知識的探索，引導學生上專業網站如CSDN，查找解決問題的方法，通過課內實驗，采用試驗箱接線方式，驗證編程結果，同時與Proteus仿真軟件進行比較，加深對課程中相關環節的理解。達成電路原理設計及程序調試能力的培養。

在“單片機綜合設計”2 周實踐課程教學中，提出具體設計任務，而后要求學生根據設計要求，獨立分析設計，采用Protel進行電路板設計，Proteus 軟件進行電路仿真，而后到試驗箱進行驗證，鼓勵學生把PCB 電路板圖交給廠家進行打烊，而后回來焊接組裝、編程調試。培養學生分析問題、解決問題的能力。

在課外科技活動中，組織各種單片機電子設計興趣小組，參加各個級別的設計比賽，通過競賽，調動學生利用所學的本專業各種知識，分析賽題，設計解決方案，動手制作，調動學生學習積極性，培養解決復雜工程問題的能力。

（3）考核環節。每門課的考核成績包括平時成績及考試（考核）成績，以權重比例的組合，形成單科總成績。在考核中，考慮到對每門課知識點能力點的覆蓋；考核后，每門課進行專業達成度計算，根據該課達成度，形成反饋機制，促進課程持續改進；根據總的達成度計算反饋，結合外部企業需求及專家組意見，形成培養方案的持續改進方案。

3 總結

在文中分析了單片機開發人才培養存在的問題，結合專業評建，對電類專業單片機課程組教學過程進行改進，根據一輪的教學實踐，與專業評建之前進行比較，改革后的單片機課程組教學，更大的激發了學生的學習興趣，學生綜合本專業所學知識，利用現代工具、設計實驗能力得到了較大的提高。更符合專業人才培養的需求。