《單片機技術》理實一體化教學模式改革

◆文/廣東 莫秀英

隨著科技的發展，在我們的生活中隨處可見單片機的身影，小到手機，大到汽車飛機，現在幾乎只要是電子器件，就有單片機的身影，可以說單片機技術是一切智能機器的基礎，掌握好單片機技術，可以從事各種電子設計的工作，對于學生來說非常重要。本文針對《單片機技術》這門課，采用理實一體化教學模式改革，從更新教材內容，注重實踐教學；更新教學資源，提升教學水平；采用任務驅動式的教學方法；重建教師團隊結構和構建增值性評價體系等多方面闡述，提高教學質量，有助于學生對單片技術的掌握。

當前我國已經進入以智能產業為主導的新經濟發展時期，智能技術成為經濟增長的新動能、產業發展的新藍海、高質量發展的新引擎。如果說什么才是未來的新革命，那一定是人工智能，要說人工智能，一定要先說編程，單片機技術就是使用編程控制外圍器件實現智能控制。

《單片機技術》作為電子類專業的核心課程，如果只是通過理論知識的講解，學生很難深刻掌握。本文主要是以職業崗位活動為核心，以職業崗位技能為主線。課程設計中，課程內容實用化，面向就業崗位，教學方式方法多樣化，以項目驅動，理實一體。按照理論與實踐緊密結合的原則，側重學生動手能力訓練和可持續發展能力培養，主要培養學生在單片機應用方面的綜合職業能力。通過本課程的學習，力爭培養學生實踐能力、創新能力，為學生將來在電子類專業領域進一步發展打下良好基礎。本課程實施以實訓為主導，采用項目式教學進行，可以極大提高學生的學習積極性和動手操作能力。本課題針對高職院校教育特點，按照理論與實踐緊密結合的原則，側重學生動手能力的訓練和可持續發展能力的培養。

一、理實一體化教學模式

理實一體化是在當前職業教育中開展的一種新型教學模式，理是指理論，實是指實踐。理實一體化，指將理論與實踐的一體化教學。在教學過程中將理論教學與實踐教學完全結合起來，在專業的理實一體化實訓室同時開展專業理論與技能教學。將專業理論體系與實踐環節進行分解、整合、再分解、再整合，從而形成“你中有我，我中有你”的教學態勢。

教學模式的概念是課程教學活動中能夠讓教師按照標準樣式，在教學活動中執行的計劃。改革開放以來，隨著中西方交流的日益深入，教學模式相關理論傳入我國，推動了我國教學模式研究的深入開展，教學模式的概念也在不斷豐富。與一般的教學方法相比，它更具系統性和實用性，貫穿課堂教學的方方面面，始終與課程教學相適應。教育理論是教學模式得以構建的基礎，每一種教學模式的背后總有一定的教育理論做支撐。而教師、課程資源、學生、教學環境等則是教學模式的實施條件。

二、《單片機技術》理實一體化的方案

《單片機技術》課程注重培養學生分析問題、解決問題的能力，強化學生實踐能力，遵循學生認知規律，緊密結合電子信息專業的發展需要。本課程設計思路是以電子信息類硬件開發人員、維修人員和測試技術人員等崗位任務和職業能力需求分析為依據確定課程目標。課堂教學實施是主要以學生為中心的項目教學，采用理實一體化教學模式，通過信息化手段突破教學的重點與難點。

首先從單片機的基礎開始，進行模塊化講解，通過每個模塊的編程讓學生掌握硬件電路的控制原理，然后將多個模塊組合成一個小項目，通過項目化的編程，讓學生學會對知識點的整合，最后通過制作一個小作品，從原理圖制作、PCB設計、焊接、編程、產品的調試等過程，讓學生熟悉產品設計的開發流程，這一流程綜合了《數字電子技術》《模擬電子技術》《電子工藝》《Protel輔助電路設計》《單片機技術》《C語言程序設計》等多門課程的內容，將多門課程的理論和實踐課整合教學，讓學生在實踐過程中，在掌握和精通單片機技術的同時，將其他課程的知識加以運用。通過層進式的教學，學生可以較好地完成知識目標、技能目標和素質目標(圖1)。

圖1 層進式教學

三、理實一體化的改革措施

《單片機技術》理實一體化的改革措施主要從更新教材內容，注重實踐教學；更新教學資源，提升教學水平；采用任務驅動式的教學方法；重建教師團隊結構和構建增值性評價體系等幾個方面進行闡述。

1.更新教材內容，注重實踐教學

教材是教學過程的重要載體，加強教材建設是深化職業教育教學改革的有效途徑，推進人才培養模式改革的重要條件，也是推動高職院校發展的基礎性工程，對促進現代職業教育體系建設，提高職業教育人才培養質量具有十分重要的作用。教材是學生學習單片機開發的敲門磚，選擇適合學生基礎知識的教材非常重要。傳統的單片機教材大多數基于匯編語言編寫，實用性沒有C語言那么強，而在企業工作中主要是以C語言開發為主，匯編語言通常用來解決一些C語言無法解決的問題。在職業院校中，選擇一本以C語言為主，匯編語言為輔，深淺適度，以項目開發為導向的應用型教材非常重要。單片機技術是現代工業自動化、電子電氣、通信及物聯網等領域的一門主流技術，是學習ARM嵌入式系統、FPGA設計等更高階技術的基礎，很多同學都想學好單片機技術，可能看了不少書，付出了很多努力，但總感覺似懂非懂，遇上具體項目很茫然，無從下手。單片機技術更新很快，最早是從8位的8051內核開始，后來出現了16位的AVR內核，再到32位的ARM內核，而大多數職業院校的教材編寫年限已經很長了，很多技術沒有更新。要跟進技術發展的步伐，除了教師加強學習外，還要合理更新教材。推薦教材《單片機應用技能項目化教程》是“十三五”職業教育規劃教材，教材中的項目是單片機技術實際應用中常見的工程項目，實現了互聯網與傳統教育的完美融合。“紙質教材，數字課程”，掃描二維碼，即可觀看動畫、微課等視頻類數字資源，隨掃隨學。

2.更新教學資源，提升教學水平

傳統的《單片機技術》課程教學內容側重于單片機原理知識的傳授。教學內容主要包括單片機基礎知識、尋址方式、指令系統、中斷系統等內容。隨著混合式教學方法的出現及智慧教學的普及，緊密結合崗位任職要求，充分考慮學生后續課程學習，優化調整教學內容，壓縮尋址方式、指令系統等內容，增加了C語言程序設計等內容，突出綜合設計能力，培養學生電子開發的綜合技能，強化實踐教學任務。課程內容遵循學生的認知規律和能力培養規律，實踐教學任務緊扣理論知識內容。

線上資源有云職教在線平臺，我們把線上與線下的資源有效整合，選取優秀教師的精品課程，供給學生學習，學生在課堂上沒有掌握或者掌握得不夠深入的內容，可借助我們選取的配套課程加深學習效果，讓學生線下與線上的內容有機結合在一起，提高了學習的效率，從而完成學習目標。整個學習過程包括線上精品課程資源學習，以及課前自測、問卷調查、主題討論、搶答、課后自測等活動。

線下配備豐富的教學資源，配備有60個座位的智慧教室，有大屏幕，裝有Proteus仿真軟件，可播放教學課件視頻。電路仿真軟件Proteus，用于程序調試；課件、仿真素材、仿真視頻，為學生學習提供資源支撐；配備藍橋杯單片機電子設計開發板，用于硬件驗證，還能參加藍橋杯單片機電子設計與開發競賽，以賽促教，以賽促學。

3.采用任務驅動式的教學方法

基于項目驅動式教學模式，應該積極構建起多樣化的教學實踐，實現在學中做，在做中學的效果。應該積極堅持以項目為主線，以教師為主導，以學生為主體，注重將實踐項目貫穿在教學始終。借助具體的項目和教學任務來將新的教學知識引入其中，并積極采取案例教學法，以促進學生對重難點知識的教學理解和掌握。開展實踐教學，應采取任務驅動的方式，努力實現循序漸進、由表及里的學習方法和具體的教學途徑，積極有效激發起學生自主學習和實踐的動力，確保實現讓學生學有所用和學以致用的良好效果。

通過《單片機技術》的實踐教學，使學生以掌握單片機技術的基本理論、強化應用和技能為重點，以加強基礎、突出應用為主線，堅持基本知識點的學習。在相關知識的學習中注重培養學生分析問題、解決問題的能力。根據高職學生認知過程和接收能力的規律，注重理論與工程實際的緊密聯系，通過理論教學和課程設計等技能的訓練，使學生的綜合能力及創新能力得到培養，為今后從事專業技術工作打下良好的基礎。《單片機技術》實踐教學課時分配如表1所示。

表1 實踐教學課時分配

4.重建教師團隊結構

很多學校的教師從學校畢業出來又進入學校任職，雖然理論知識扎實，但是實踐經驗不足，在教學的過程中有所欠缺，這就需要我們完善師資隊伍的建設，以專業升本師資團隊建設要求為標準，引進、培訓相結合，建設一支技術能力、教學能力相長的智能控制技術專業教學團隊。建立雙導師制，一方面讓學校的老師深入到企業中去，在企業中進行掛職鍛煉。另一方面，學校聘請企業中的大數據工程師、算法工程師、項目經理等行業從業人員到學校進行授課、講座、研討等。

通過引進、培訓相結合，建設一支技術能力、教學能力相長的教學團隊。具體指標為：高級職稱專任教師比例不低于30%，具有研究生學位專任教師比例不低于50%，具有博士研究生學位專任教師比例不低于15%，“雙師型”教師占比不低于50%，引進1名省級及以上教學名師，專業教師獲省級及以上教學領域有關獎勵兩項以上。

5.構建增值性的評價體系

教學實施效果如何，需要教學評價來檢驗，教學評價是對教學過程和結果進行的價值判斷，也是進一步完善理實一體化教學模式的有效途徑。理實一體化教學模式的評價也是一種綜合的評價，既要對學生的學習成果予以評價，又要對教師創新性教學模式進行評價。

課前問卷調查，得出學生的知識掌握情況，通過課堂的學習，課后對知識掌握情況再次統計，得出學生的增值性評價。例如，表2為數碼管顯示項目評價表，可以通過評價表了解課前課后學生的掌握情況，為下一節課做好準備。

表2 增值性評價表

四、理實一體化的成效

以往的教學理論和實踐是分開講的，學生在實踐課堂上比較活躍，而在理論課上學生覺得沒用，聽得累聽不懂，老師也講得“累”。一體化教學過程中，實現“教、學、做、評”四個環節一體化，理論和實踐相結合，學生在做中學，學中做，教師在做中教，提高學生的學習興趣。增加了“評”的環節，學生自評互評，教師點評，學生評教師，增加師生的互動，促進教學。

我校通過近兩年對單片機技術這門課程的教改實踐研究，從不同方面進行了改革，從而帶動了同學們學習單片機技術的興趣。每年同學們都能積極參加各種電子設計大賽，如智能工程系電子設計大賽、省里舉行的電子設計大賽、藍橋杯單片機設計與開發項目。大多數參賽的同學都是優先采用以單片機技術為主的設計方案，設計了很多優秀的作品，并取得了很好的成績。