基于應用型人才培養的單片機教學方法研究

譚 潔

銅仁職業技術學院，貴州 銅仁 554300

隨著我國科技水平的高速發展，企業對物聯網、電子信息、計算機、機械制造類專業的應用型人才的需求量不斷增加，高職院校作為應用型人才培養的搖籃，在專業課程建設中應該更加注重培養學生的實踐應用能力。在物聯網、自動化、機電一體化等專業中，《單片機原理與應用》課程是其專業必修核心課程之一，它結合了電工電子技術和C 語言編程等前導基礎課程的知識，將程序與硬件電路結合起來，是一門具有潛在工程性和實踐性的課程。但是，目前大部分高職院校對于單片機這門課程通常采用講授為主、實踐為輔的教學方法，學生存在重理論輕實踐的情況，也就是說很多的學生理論知識非常豐富，但是實踐能力卻有些欠缺，于是在學生畢業后進入企業，通常不能很好地滿足企業對單片機人才的需求。因此職高院校為了能夠培養出滿足企業需求的優秀人才，許多的高職院校也在單片機實踐教學的過程中針對應用型人才的培養進行了多方思考并進行了改革［1］。

經過與企業等用人單位的深入交流探討發現，他們不僅需要理論知識扎實的應聘者，更多是注重應聘者的實踐能力和應變能力，因為應聘者在企業的日常工作中要進行大量的實踐操作，因此企業在招收畢業生的時候會對實踐操作格外重視，能夠直接上崗的畢業生將成為企業重點關注和培養的儲備對象。為了培養出更多符合企業需求的應用型人才，對單片機課程教學過程中存在的現有問題進行分析和研究，通過對其培養目標、教學內容、教學方法、考核體系等多方面的改革，探索出一套以學生為主導的具有工程性、實踐性、趣味性的教學方法，為培養出滿足社會和企業需求的創新型綜合應用型人才奠定基礎。

一、現階段單片機教學中存在的問題

（一）教學內容偏理論

通過對單片機課程的分析發現，大多數高職院校存在理論知識的比重過大，而實踐部分的內容所占比重遠遠小于理論知識的現象。同時，在高職院校的考核多以筆試為主，這也導致了許多教師為了完成教學任務，學生為了能夠取得良好成績，而花費大量的時間記憶和掌握理論知識［2］。在單片機原理中理論內容不僅多，知識點也零散，這讓不少的教師在教學工作中專注于講解知識點，并花大量時間幫助學生對知識點進行系統性和完整性的梳理，從而更加忽略本就占比輕的實踐部分，這種教學模式也在不知不覺間向學生傳遞了不用重視實踐的信號，使許多學生陷入重理論輕實踐的學習誤區，學生也會因為缺乏實踐而對理論知識無法做到真正的理解，導致教學效果不理想。

（二）教學方法單一

單片機是一門理論和實踐并重的學科，在掌握好理論基礎后就需要進行實驗將理論知識加深和進一步理解，而在現階段高職院校的單片機教學中，教師受到學時的限制，基本上以理論教學為主，主要的教學方法就是將知識點以灌輸的方式講授給學生，學生在學習單片機原理的過程中要做的就是記好筆記，對知識點進行背誦記憶，而長時間的理論講授和單一的教學方法導致學生對單片機課程的學習產生疲勞和抗拒的情緒，無法激發學生的學習熱情。這種學習熱情的缺乏也導致教師在進行實踐教學時，學生無法集中精力投入到實踐中，導致實踐教學進展緩慢或是無法開展，從而無法實現實踐與理論相結合，造成學生理論知識與實踐活動嚴重脫節的情況。

（三）考核方式單一

在現階段，許多的高職院校對于學生學習成果的考核還是以試卷形式為主［3］，在高職院校的考核體系中，卷面成績占50%以上，實踐成績和平時的課堂表現成績占剩下的比重。對于《單片機原理與應用》課程的考核也是如此，這種單一的考核體系也成為學生不重視實踐的一大重要原因。而單一的考核方式也導致教師和學校無法對學生的知識綜合應用能力進行多方位考評。

二、單片機課程教學的思考與探索

（一）結合產業發展需求，確立新的培養目標

高職院校應該根據所在地區及周邊區域進行調研，對區域內電子信息、機械等產業的發展需求進行充分了解并進行分析，在了解企業需求后再結合產業的發展需求，同時對不同行業的不同崗位的工作任務進行分析研究、總結歸納，找到企業所需人才應具備的能力和技能，重新制定《單片機原理與應用》課程教學的能力目標。

此外，高職院?？梢愿鶕髽I的不同崗位職責對應用能力進行需求劃分，同時對單片機的課程教學進行培養目標和能力目標詳細劃分，例如可以將單片機課程教學目標分成軟件系統設計、硬件系統設計以及綜合系統調試等多個方面，為社會和企業培養出知識綜合應用能力強的優秀人才。

（二）進行課程教學內容及體系的優化和重構

單片機課程具有較強的理論性、工程性和實踐性，在教學內容體系優化上，要以知識綜合應用能力為導向，重點突出學科的實用性。在教學內容設計中，以興趣為引導，開展以學生為中心、項目為載體、任務為驅動、知識為導向的項目化教學模式［4］。在單片機課程教學中圍繞專業背景選擇開展項目，在項目中增加工程性和實用性，激發學生的學習愿望、學習熱情，提高學生學習的積極性和主動性。例如：在單片機的I/O端口學習中加入LED 指示燈幸運大轉盤項目，在定時器/ 計數器學習中加入籃球比賽計時器設計、教室人數統計等項目，圍繞著項目設計開展教學任務，在理論中聯系實作設計，在實作中驗證理論，體現單片機課程的創新性、趣味性和挑戰性。

（三）進行教學手段多樣化的探索

針對在傳統單片機教學過程中存在的學時有限以及教學方法單一的情況，通過探索教學手段的多樣化，將理論與實踐進行有機結合，不僅能夠解決學時不足、教學方法單一的問題，還能有效改善理論與實踐嚴重脫節的情況。

（四）建立過程評價與期終評價相結合

在現階段，對于高職院校來說學生能力是主要的培養目標，因此在對學生采用的考核評價體系也要作出相應的調整。例如可以通過建立過程評價，再結合期終評價，從而對學生的綜合素質以及綜合能力進行全面的課程考核，實現對學生綜合能力的評價。在理論知識部分，可以通過過程性評價進行考核，從而掌握學生的學習效果。能夠采用的手段有課堂提問、平時作業等，使教師及時監測到學生在課程學習過程中的學習表現。

教師還可以將期末閉卷的考試作為學生的終結性評價，在試卷的題型設計方面，除了要有記憶性的理論知識考核，還應該增加一些設計、分析類的題型，對學生的工程應用能力進行考察，從而達到全面考察學生綜合應用能力的目的。

三、單片機教學中對課程內容進行改革

（一）對理論課程內容進行改革

在單片機課程教學的過程中，理論課程的主要教學任務分為基礎理論教學和拓展理論教學兩部分。因此，教師在進行理論課程教學的過程中，應該對單片機的理論知識有充分的理解，以此滿足不同層次學生對于單片機理論知識的需求。此外，在教學過程中還要對單片機原理中所涵蓋的知識點進行關聯，幫助學生進行高效記憶，使學生對于單片機的知識點有更清晰的思路，降低單片機的教學難度和學生的記憶難度，從而提高課堂的教學效率和教學效果。

在學生對單片機理論知識有了全面、清晰的掌握后，教師就需要在基礎知識上進行拓展，可以由淺入深、層層遞進，將綜合性的單片機知識循序漸進傳授給學生，從而達到拓展學生知識結構的目的，還可以在教學過程中增強學生在課堂上的參與意識，加強學生的動手能力，從而提高學生的學習效率。

（二）對實踐課程內容進行改革

學生在進行實物實驗前，可以利用Proteus、Keil 等仿真開發軟件進行仿真設計驗證［5］，進一步開發學生的軟硬件實操能力，使單片機課程的教學質量能夠有更大的提升。仿真可以不受時間、空間限制，為營造處處能學、時時可學的泛在學習新環境提供了契機，讓學生更清晰地掌握理論知識，減少實物搭接中低級錯誤的發生，減少實驗損耗，便于電路優化。

高職院校想要培養出符合企業需求的應用型人才，就必須要對單片機課程教學的實踐內容進行改革，將其實踐課程內容側重在創新性、工程性、設計性和系統性上，以激發學生興趣為主導，圍繞專業背景設計不同層次的項目任務，以便不同能力層次的學生都能有所建樹。增加行業技能大賽相關知識的拓展實驗，引導學生思考知識點之間的內在關系，為技能大賽儲備選手，培養創新型技能人才。

四、單片機教學中對教學模式進行改革

（一）對單片機理論課的教學模式進行改革

教師在單片機理論課程的教學過程中除了板書外，更多的是使用多媒體進行教學，同時配合已有的PPT，通常情況下教師所使用的PPT 課件都比較簡單，沒有新意，只是將課本中涉及的知識通過復制粘貼進行簡單的羅列，對教學效果沒有任何實質性的作用。對此，教師應該正確使用多媒體進行教學，在進行PPT 課件制作的過程中應該對課本中的內容加以整理并進行歸納總結，同時利用各種資源，使課堂教學多樣化，激發學生的學習熱情，幫助學生對重難點知識進行理解，使課堂氛圍變得活躍，增加單片機教學的趣味性，提高單片機教學的教學質量和教學效果。

同時，教師還可以自制SPOC 教學視頻儲備教學資源［6］，利用學習通、超星網、QQ 群等網絡平臺發布供學生課后學習，將教學空間延伸到教學課堂外，將翻轉課堂模式應用到單片機課程中，使學生能夠充分利用碎片化時間充分學習，從而提高學生的學習自主性。

（二）對單片機的實踐教學體系進行改革

單片機課程是一門以技術為主的課程，現階段社會對于單片機人才的需求量增加的同時，對于單片機人才的要求也在提高，不僅要有扎實的基礎理論知識，還要有較強的實踐能力，只有綜合能力強的應用型人才才能成為現在企業需要的人才。因此，高職院校對于單片機課程的實踐教學體系也需要進行改革，使新的教學體系能夠做到理論知識與實踐相結合，同時實踐還要和實際應用進行密切結合。

為實現這一教學目標，教師可以通過結合實際的小型課題項目，幫助學生對單片機技術進行更好的理解，并讓學生了解單片機在現實生活中的應用，利用實踐教學引導學生思考單片機系統的設計思想以及要用到的軟件工具，培養學生的工程意識，鍛煉學生分析問題、解決問題的能力，全面提高學生的綜合素質。

（三）對單片機的考核模式進行改革

高職院校對于單片機應用型人才的培養是一項長期的工作，因此根據現階段社會的需求，教師在單片機課程教學的過程中要注意教學的側重點，新階段的教學重點應該放在單片機的應用上，所以高職院校還應該對單片機課程的考核重點進行相應的調整，這也是對單片機的考核模式改革的必要因素。

高職院校的單片機考核模式，可以部分保留閉卷考試的考核模式，但是在考題內容上要有所調整，例如適當減少一些記憶性的基礎知識題目，增加設計類的考題，同時還可以增加多種考核方式。這種新型考核模式不僅能夠對學生的理論知識進行檢驗，還能考察學生的實踐能力和綜合運用能力，實現單片機原理的綜合考評，以此對學生進行全面考察，為社會輸送更多、更優質的單片機應用型人才。

（四）增加校企協作教學模式

學校培養學生是為了幫助社會企業培養人才，為企業輸送應用型人才，因此很多的高職院校都與企業有合作關系，而校企協作教學模式也成為許多職高院校常見的教學模式。而這種教學模式也適用于單片機的教學，結合單片機技術的特點，會發現它與企業的適配性更高，因此學校應該適當增加校企協作的教學模式，例如選擇性引進企業項目，為學生單片機應用系統的設計提供支持，幫助學生對單片機的開發過程進行全面了解，幫助學生直觀驗證課本中的基本理論知識，讓學生了解企業，進行實踐訓練，培養學生的創造性思維以及觀察能力，尤其是對崗位工作有更切身的了解，為學生就業選擇打下基礎。

五、結語

單片機是一門多學科、多領域交叉的綜合性學科，具有較強的工程性、實踐性和創新性，通過對單片機課程教學內容、教學方法以及教學模式的改革，提高單片機的教學質量，激發學生的創新思維，培養出更多符合企業需求的應用型人才，以適應現代社會的需求，為社會各領域的發展提供人才儲備。