1+X 證書制度下單片機應用技術課程教學改革實踐

馮翠婷

（青海柴達木職業技術學院，青海 海西州德令哈 817000）

單片機應用技術作為專業課程在與創新創業教育融合培養的探索實施過程中，沒有標準的模板。一專一略，一校一策，不同類型不同層次的高校、不同專業、不同課程的融合都是需要不斷探索的，創新創業教育與專業課程教育的融合研究探索還有很長的路要走。因此高校可以立足學校辦學特點和專業行業特色以及地方區域產業需求適時調整專業課程的創新創業教育培養體系，為服務地方經濟建設培養創新型技能人才，并為服務地方經濟發展提供創新內核和人才保障。

一、單片機課程教學的現狀

單片機技術的應用是幾乎所有工科學生的必修內容，是高素質復合技能型人才所需的全部自動控制類知識結構的應用平臺。傳統的單片機教學一般從本學科體系出發，雖注重課程本身的教學單元結構，但卻忽略了其前后課程的邏輯聯系。雖然各高校的單片機應用的前后置課程不完全一樣，但大體可歸納為由“電工電子技術”“C 語言程序設計”“電路板設計”“傳感器檢測與技術”等組成的前置課程和“單片機技能實訓”等后繼課程。在傳統教學中，上述每門課程基本由不同的教師獨立授課，整體沒有實現無縫銜接且相對枯燥。容易導致課程針對性不強，課程之間彼此知識點銜接不暢，實踐能力培養不到位等問題。例如，在實際教學中由于學生對前置知識點的遺忘，授課教師經常需要從中穿插前置課程的復習。

大量的實踐可以使學生有效地融合在技術應用中所需的所有知識，但在傳統的單片機實踐教學環節卻限制了學生的動手能力。各個高校在實踐教學中通常采用Protues 仿真軟件和統一購買的開發板實驗箱。仿真軟件能大大簡便教學，但缺乏實踐性且仿真度有限。開發板實驗箱多采用集成電路搭建，雖然簡單易上手，卻限制了學生的動手能力，學生自由發揮的機會偏少，不能按自己的想法和特長做一些設計性、綜合性、創造性的實踐。

二、教學中存在的問題

1.硬件部分和軟件部分學習內容相互有一定的穿插，學生是先學硬件結構，后學軟件指令，在學習過程中有些內容無法及時理解，如果講解的細致會使學生理解上造成困難。

2.學生在學習單片機軟件指令部分是學習的匯編語言。匯編語言是除了機器語言外最接近底層硬件的語言，編寫出的程序運行效率最高。初學者學習匯編語言可以加深單片機的運行過程和原理，對單片機硬件和指令之間的交互有一個清晰的認識。但是，匯編語言的可讀性差，面向硬件的編寫過程煩瑣，移植性差。如果只掌握匯編語言編程，編寫綜合性、應用性強的程序就較為困難，難以將實際學過的單片機軟件指令應用在實際項目中，提高了單片機開發的門檻。

3.學生的實驗完全是基于軟件模擬仿真，缺乏實際的動手操作。純軟件仿真實驗學習完畢后，學生甚至都沒見過真正的單片機，更不用談硬件設計、連線、調試等。工科生工作后面對是各種復雜的實際電路狀況，不僅要有扎實的理論基礎，還要有較強的動手實踐能力。

三、單片機課程教學改革探索

（一）教材改革

教材的編排非常重要。教學團隊探索與企業合作開發教材，瞄準技能等級考核標準科學合理的組織教材內容，編寫配套的線上線下學習資料，以提高學生技能等級水平為目標，以增強學生就業能力為本位，充分考慮高職學生特點和企業的用人需求標準，滿足高職學生的學習需求。物聯網單片機應用與開發職業技能等級初級和高級的考核內容都分為理論部分和實操部分。初級的理論知識主要包括：電路原理圖識圖、電子元器件標識方法、MCS-51 單片機基礎理論知識、ZigBee 無線通信基礎知識、傳感器基礎知識、工具儀表使用基礎知識。

中級的理論知識主要包括：數字、模擬電路基礎知識、C 語言基礎知識、MCS-51 單片機基礎理論知識、LoRa 無線通信基礎知識、傳感器基礎知識、工具儀表使用基礎知識。

（二）教學模式改革

單片機課程傳統上課模式采用一周4 個學時，2 個學時理論，2 個學時上機環節，16 周一共64 課時。該模式學生在一周學完之后與下周上課間隔時間過長，而單片機是一門綜合性和實踐性都很強的課程，高職學生普遍不會在課下投入大量時間自學，學生學習內容缺乏連貫性，多數學生沒能學好該課程。

教學團隊探索采用“分段集中式”教學模式和“項目教學法”教學方法來開展單片機課程。分段集中式是指在不改變課時的情況下將單片機課程集中在一個學期的4 個時間段，每個時間段16 個課時。項目教學法是指在每一個時間段內師生以團隊的形式共同實施一個完整的項目工作而進行的教學活動。項目實施過程中學生團隊作為一個整體分工明確、相互配合，模仿企業中的項目開發過程，讓學生體驗產品開發的經歷。團隊之間的方案都有差異，團隊之間還存在著一定的競爭，同學們的興趣也大大提高，老師在講解和指導項目時，學生不僅能學到不同的解決方案，還能發現項目進行時的各種問題。

（三）第二課堂改革

第二課堂是在第一課堂教學時間以外，組織開展的具有素質教育內涵的學習實踐活動，即學生在教學計劃規定課程之外自愿參加、有組織進行各類活動[4]。大學生社團是高校的第二課堂，教學團隊老師充分發揮社團在育人方面的作用。單片機應用于開發協會聚集了一批對單片機學習興趣高，知識掌握扎實的學生，且善于動手實踐和創新，在團隊老師的指導下定期開展單片機知識講座和單片機編程大賽。因1+X 證書考試需要一定的考評費用，且目前處于推廣階段，學生的認可度還不是很高，教學團隊老師首先強化內功，把自己打造成證書考評員，然后積極引導和推廣更多社團成員準備和參加考試。

近年來，教學團隊指導學生在藍橋杯電子類單片機設計與開發項目中榮獲國賽二等獎，省賽一等獎、二等獎等多個好成績，在挑戰杯和全國職業院校技能大賽中也榮獲了一定成績。好成績和榮譽具有較大的引領和示范作用，越來越多的學生開始積極學習單片機，社團成員的人數和單片機水平也在不斷提高。

（四）注重思政教育

習近平在全國高校思想政治工作會議上強調要把思想政治工作貫穿教育教學全過程，開創我國高等教育事業發展新局面。近年來中美貿易摩擦持續，中興、華為等科技公司被美國制裁事件不斷發生，單片機技術正是高新技術中的一環，電子類學生更能深刻認識到科學技術是第一生產力。在課堂上積極引導學生關注這些事件，激發學生電子開發設計的熱情，提高學生的實踐動手能力，培養創新應用型人才有著重要作用。學生將遠大目標扎根心中，才能在學習過程中倍加珍惜時間的珍貴，從而更加積極地投入到單片機課程的理論和實踐學習中。

（五）考核評價改革

課程考核方式的合理與否直接影響著課程教學任務乃至專業人才培養目標的具體落實。物聯網單片機應用與開發職業技能等級證書考核包含理論考試和實操考試，其中，理論考試60 分鐘，實操考試150 分鐘。理論考試均為客觀題，包括單選、多選、判斷等題型，考生登錄考試系統作答；實操考試是在實驗箱+計算機開發環境下操作。參照技能等級考核形式對學生進行考核，學生平時作業、考勤、課堂互動等環節為10 分，平時開展的7 次項目教學法參照實操考試進行，總分為70分，期末考試按照理論考試標準進行，總分為20 分。通過物聯網單片機應用與開發職業技能等級考試達到初級的水平的成績認定為70 分，達到中級水平的成績認定為95 分。

（六）理論教學

針對課程理論內容前后交叉強的特點，在學習前部分章節時，摒棄以往精講的講課方式，與后面關聯強的內容不必講得面面俱到，要求學生完全理解。講課時前面章節突出內容的框架，主要讓學生理解作用而不是具體的工作原理，不用花費太多的課時和學生精力。講到后面章節涉及前半部分內容時，再前后結合具體分析。有了前面講過的輪廓，學生理解后面的內容就較為輕松，同時后面章節的知識也對前面的內容理解有所幫助。此時的學生可能還沒有充分理解，就要借助習題和實驗的鞏固，不斷加強對前后內容的理解。

（七）教學實踐平臺建設

《單片機應用技術》作為專業實踐較強的課程，在實踐教學中，一方面，注重依托洛陽地方企業的工程實踐項目開展模塊化教學，充分利用校內外實訓設備，以企業工程項目作為學生實訓任務，提高學生職業適應能力；另一方面，以各類技能大賽和創新創業大賽為抓手，積極鼓勵引導學生參加各級各類比賽，以賽促學，以賽促創，進一步提高學生創新創業能力。使本校現有的機電、機械類實訓車間和學校就業創業中心充分對接融合，建成以機電一體化專業為特色，以技能和創新能力培養為主的實踐性創新教學實踐平臺。

（八）第二課堂的創新創業活動安排

學生社團是大學生第二課堂育人體系的重要載體，是創新創業精神意識和實踐實操動手能力提升的重要途徑。學生社團作為大學生創新創業的重要平臺，承擔著至關重要的作用。我校單片機社團于2018年注冊，作為科技創新類社團，一直致力于創新創業項目的孵化。社團的主要活動是參加技能大賽和創新創業比賽，通過參加比賽使學生的實踐動手能力、理論知識水平和創新創業能力都得到了鍛煉和檢驗，為學生畢業后從事創新創業項目打下了基礎。以單片機社團為單位成立初創小組依托本校的眾創空間孵化一批單片機創新創業項目，讓學生在參與創新創業項目中提升創新創業能力。

（九）虛實結合的單片機實踐教學

匯編語言固然適合單片機的初學者，但是匯編語言編程在實際單片機開發中利用的已經很少。目前，絕大多數單片機或嵌入式開發都采用C語言。51 單片機開發時多采用C51 語言，C51 語言是一種高級語言，由C 語言繼承而來。C51 語言的語法和C 語言基本一致，簡單易學，開發時靈活方便，無須深入了解單片機硬件結構，大大提高了開發速度。學生在掌握了C 語言和單片機匯編語言后，可以迅速掌握C51 語言。

匯編語言給學生帶來了單片機開發的難度，如果不去用C51 實際做開發項目，就會限制學生單片機應用的想象力。在學完課程后，利用學期的最后兩周可以進行2～3 個單片機實際的應用開發。如做一個實時溫度監測報警裝置，秒表或時點陣廣告模擬等實驗。學生在計算機上寫好程序，調試正確后，寫入到單片機中。

結束語

1+X證書制度實施以來，給高職院校的人才培養模式提出了新的要求。針對1+X“物聯網單片機應用與開發”證書的要求，對單片機課程的教材、教學模式、課程考核方式進行改革并加強課程思政教育，以期提高人才培養質量，暢通技術技能人才成長通道，拓展學生就業創業本領。