馬金祥　熊　超　陳　磊　趙　宇　肖　進(jìn)（常州工學(xué)院）

面向高職
—本科（3+2）培養(yǎng)模式的單片機(jī)課程教學(xué)改革探討

馬金祥熊超陳磊趙宇肖進(jìn)
（常州工學(xué)院）

單片機(jī)原理及應(yīng)用是工科電氣控制和計(jì)算機(jī)信息處理相關(guān)專業(yè)面向硬件開發(fā)的重要專業(yè)課程，具有較強(qiáng)的理論性、實(shí)踐性和綜合性特點(diǎn)。在分析單片機(jī)課程教學(xué)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，針對(duì)高職－本科（3+2）培養(yǎng)模式，根據(jù)建構(gòu)主義教學(xué)思路，提出在教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容、考核方式、創(chuàng)新能力培養(yǎng)等方面一系列具體的改革措施。教學(xué)實(shí)踐證明，建構(gòu)主義的教學(xué)方法對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的單片機(jī)應(yīng)用職業(yè)綜合能力有明顯的提升作用。

應(yīng)用型人才；建構(gòu)主義教學(xué)；單片機(jī)應(yīng)用；教學(xué)改革

單片機(jī)原理及應(yīng)用是一門理論性和實(shí)踐性都非常強(qiáng)的課程，是計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、應(yīng)用電子、通信工程、機(jī)電一體化等多個(gè)專業(yè)的必修課，對(duì)學(xué)生解決問題能力和工程思維能力的培養(yǎng)具有重要作用。要使學(xué)生真正學(xué)好單片機(jī)、用好單片機(jī)，必須在重視理論教學(xué)的同時(shí)，切實(shí)重視學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)。高職－本科（3+2）培養(yǎng)人才目標(biāo)應(yīng)定位為為企業(yè)培養(yǎng)面向生產(chǎn)一線的“技能理論復(fù)合應(yīng)用型”人才。高職－本科（3+2）培養(yǎng)模式的單片機(jī)課程教學(xué)改革，應(yīng)考慮培養(yǎng)對(duì)象學(xué)習(xí)基礎(chǔ)相對(duì)較弱的客觀現(xiàn)實(shí)，發(fā)掘其形象思維強(qiáng)于邏輯思維的優(yōu)勢，根據(jù)建構(gòu)主義教學(xué)思路，采用“學(xué)中做、做中學(xué)”的理論實(shí)踐一體項(xiàng)目化教學(xué)，并結(jié)合項(xiàng)目式過程化考核體系提高課程教學(xué)的有效性。

一、教學(xué)模式

在單片機(jī)課程教學(xué)過程中，從單純關(guān)注知識(shí)與技能的傳授轉(zhuǎn)向提高課堂教學(xué)的有效性，使學(xué)生在學(xué)業(yè)上有收獲、有提高、有進(jìn)步。在課程教學(xué)的同時(shí)，關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)過程與方法，從強(qiáng)調(diào)獲取知識(shí)為首要目標(biāo)轉(zhuǎn)變?yōu)槭紫汝P(guān)注對(duì)學(xué)生的情感、態(tài)度和價(jià)值觀的培養(yǎng)，著眼于學(xué)生的終身學(xué)習(xí)和可持續(xù)發(fā)展，注重通過實(shí)踐或行動(dòng)來培養(yǎng)和提高學(xué)生的職業(yè)能力。

一次成功的單片機(jī)課程教學(xué)應(yīng)包括四個(gè)方面：教學(xué)有價(jià)值、教學(xué)有效果、教學(xué)有效率、教學(xué)有魅力。教學(xué)的價(jià)值體現(xiàn)在課程教學(xué)滿足了學(xué)生對(duì)單片機(jī)知識(shí)的學(xué)習(xí)渴望，覺得值得花時(shí)間去學(xué)習(xí)；教學(xué)的效果體現(xiàn)在達(dá)成了學(xué)生所要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，通過學(xué)習(xí)單片機(jī)課程獲得了學(xué)業(yè)的成就感；教學(xué)的效率體現(xiàn)在學(xué)生用最少的投入（時(shí)間、精力和資金）達(dá)成最大的學(xué)習(xí)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)課程教學(xué)的高性價(jià)比；教學(xué)的魅力體現(xiàn)在吸引學(xué)生繼續(xù)學(xué)習(xí)，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中感受到教師的人格魅力與單片機(jī)知識(shí)的無窮奧妙。

采用項(xiàng)目式教學(xué)法，精心挑選和編排單片機(jī)教學(xué)項(xiàng)目，將項(xiàng)目依次編排為基礎(chǔ)知識(shí)訓(xùn)練型項(xiàng)目、單項(xiàng)技能型項(xiàng)目、綜合技能訓(xùn)練項(xiàng)目以及職業(yè)技能訓(xùn)練項(xiàng)目，要求所選項(xiàng)目難易程度適中，知識(shí)由淺入深、循序漸進(jìn)，符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律。為理解方便，每個(gè)項(xiàng)目又被分成若干小任務(wù)，每個(gè)任務(wù)通過“任務(wù)分析—任務(wù)準(zhǔn)備—任務(wù)實(shí)施”三個(gè)步驟詳細(xì)指導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)實(shí)踐。學(xué)生一方面能通過努力掌握相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，另一方面能在項(xiàng)目進(jìn)展過程中獲得成就感。

二、教學(xué)內(nèi)容

在滿足單片機(jī)課程教學(xué)大綱基本要求的前提下，需要重新組織教學(xué)內(nèi)容，把應(yīng)用能力的培養(yǎng)放在首位，尤其是實(shí)踐操作技能和工程實(shí)施能力。配合具體單片機(jī)工程案例，推進(jìn)以實(shí)踐應(yīng)用能力培養(yǎng)為核心的項(xiàng)目式教學(xué)，培養(yǎng)符合市場需求的高技能復(fù)合應(yīng)用型人才。建構(gòu)主義認(rèn)為，學(xué)習(xí)的過程就是學(xué)生在自己頭腦中對(duì)知識(shí)的意義進(jìn)行建構(gòu)的過程。在這個(gè)建構(gòu)過程中，學(xué)生對(duì)知識(shí)的認(rèn)知不能依賴于知識(shí)的灌輸，也不是對(duì)書本內(nèi)容的記憶和對(duì)教師思維的重復(fù)，而是在學(xué)生完成具體項(xiàng)目的實(shí)踐過程中，由于外部環(huán)境的壓力促使其認(rèn)識(shí)和解決有關(guān)問題，并由此產(chǎn)生認(rèn)知的需求和學(xué)習(xí)的動(dòng)力。

1.第一次單片機(jī)課程，在硬件方面介紹單片機(jī)的基本架構(gòu)（包括單片機(jī)引腳功能和最小系統(tǒng)電路），在軟件方面則介紹單片機(jī)開發(fā)流程與所需要的開發(fā)工具，引入Proteus和Keil仿真工具。安排簡單的單片機(jī)應(yīng)用項(xiàng)目，讓單片機(jī)先動(dòng)起來（LED發(fā)光二極管閃爍或蜂鳴器發(fā)出聲響），激發(fā)初次接觸單片機(jī)的學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.分散難點(diǎn)，將單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、硬件資源、指令系統(tǒng)和單片機(jī)外圍元器件等內(nèi)容分散在各項(xiàng)目中介紹，而不是在一個(gè)部分中集中介紹這些內(nèi)容。各部分教學(xué)內(nèi)容安排的總體原則是：“理論夠用、注重實(shí)踐”。另外，對(duì)于各個(gè)項(xiàng)目的編程訓(xùn)練，可以采用匯編語言編寫原程序，也可以采用C語言編寫。

3.每個(gè)項(xiàng)目中的單片機(jī)應(yīng)用實(shí)例均應(yīng)配備詳細(xì)的器件介紹、程序流程圖和程序清單，對(duì)程序清單進(jìn)行必要的注釋，便于學(xué)生快速地理解程序內(nèi)容。在理解和掌握實(shí)例的基礎(chǔ)上，設(shè)置一些啟發(fā)性的問題，讓學(xué)生舉一反三，鼓勵(lì)學(xué)生自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備，并選擇難易程度適中的項(xiàng)目通過硬件電路實(shí)現(xiàn)其控制功能。

4.具體教學(xué)內(nèi)容的組織可以按照章節(jié)的形式展開，也可以以講座的形式進(jìn)行，任課教師可以根據(jù)具體情況制訂具體的操作方式。教師在組織教學(xué)的過程中，應(yīng)遵循知識(shí)建構(gòu)這一規(guī)律，為學(xué)生營造學(xué)習(xí)情境。

5.在單片機(jī)課程學(xué)習(xí)過程中，帶領(lǐng)學(xué)生到企業(yè)參觀學(xué)習(xí)單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，讓學(xué)生與單片機(jī)研發(fā)人員學(xué)習(xí)交流，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)單片機(jī)技術(shù)在產(chǎn)品應(yīng)用中的感性體驗(yàn)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和積極性。

三、考核方式

改變傳統(tǒng)的單一閉卷筆試考核方式，建立注重過程、注重實(shí)踐、注重實(shí)際效果和創(chuàng)新的綜合考核方式，提高學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力，為學(xué)生營造良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，加深其基礎(chǔ)知識(shí)的鞏固，提高單片機(jī)課程教學(xué)效果。

為保證教學(xué)過程的有效性和結(jié)果的公平性，采用項(xiàng)目計(jì)分制的過程化量化考核體系對(duì)學(xué)習(xí)效果進(jìn)行考核。項(xiàng)目計(jì)分制是指將整個(gè)教學(xué)過程分為基本項(xiàng)目和小綜合項(xiàng)目，根據(jù)各項(xiàng)目難易程度計(jì)分，通過一個(gè)項(xiàng)目考核后即獲得本項(xiàng)目分值，才有資格進(jìn)入下一環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)科期末成績根據(jù)各項(xiàng)目成績平均算出。

集中式項(xiàng)目實(shí)踐環(huán)節(jié)進(jìn)行總體考核，總體考核指標(biāo)包括合作創(chuàng)新能力、職業(yè)素養(yǎng)和專業(yè)技能等，專業(yè)技能過程化考核指標(biāo)主要包括方案制訂、硬件原理、硬件電路裝調(diào)、軟件設(shè)計(jì)及調(diào)試、軟硬件聯(lián)合調(diào)試、設(shè)計(jì)報(bào)告、設(shè)計(jì)答辯、團(tuán)隊(duì)協(xié)作等幾方面。建立團(tuán)隊(duì)激勵(lì)機(jī)制，對(duì)于表現(xiàn)良好的小組進(jìn)行加分鼓勵(lì)?？傮w考核指標(biāo)體系便于優(yōu)秀學(xué)生脫穎而出并進(jìn)一步培養(yǎng)，效果十分顯著。

四、科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)

單片機(jī)課程的教學(xué)不能僅停留在培養(yǎng)學(xué)生對(duì)于基礎(chǔ)知識(shí)和基本應(yīng)用的理解和掌握能力，還應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生對(duì)新技術(shù)的學(xué)習(xí)能力，綜合運(yùn)用相關(guān)知識(shí)解決實(shí)際工程問題的能力，也就是要求培養(yǎng)學(xué)生基本的科研創(chuàng)新能力。

在培養(yǎng)學(xué)生基本的科研創(chuàng)新能力方面可以從以下幾方面入手：

1.在單片機(jī)課程教學(xué)過程中，必須結(jié)合企業(yè)具體工程實(shí)際問題，讓學(xué)生在實(shí)踐中得到鍛煉。在學(xué)生初次進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中，教師的指導(dǎo)起著至關(guān)重要的作用，選題的難易程度應(yīng)適中。在整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)完成后，學(xué)生看著自己做出來的產(chǎn)品會(huì)有成就感，有利于增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)的自信心。

2.介紹單片機(jī)系列產(chǎn)品和單片機(jī)外圍器件發(fā)展的前沿動(dòng)態(tài)，以及由此而帶來的單片機(jī)產(chǎn)品性能和開發(fā)的變革。培養(yǎng)學(xué)生搜集整理單片機(jī)相關(guān)資料的能力，推薦國內(nèi)一些著名的單片機(jī)專業(yè)網(wǎng)站、技術(shù)論壇網(wǎng)址和國內(nèi)外眾多的器件生產(chǎn)廠家網(wǎng)址等等，讓有能力的學(xué)生在更寬廣的平臺(tái)上吸收養(yǎng)分。

3.教師可以吸收部分優(yōu)秀學(xué)生加入自己的科研團(tuán)隊(duì)，或者推薦學(xué)生參加各級(jí)各類大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的科研創(chuàng)新能力。

通過單片機(jī)課程教學(xué)改革實(shí)踐，培養(yǎng)了學(xué)生對(duì)單片機(jī)的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)了學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)單片機(jī)的積極性，提高了教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。我校學(xué)生在2015年全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽中榮獲二等獎(jiǎng)兩項(xiàng)，在2015年江蘇省大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽——FPGA系統(tǒng)設(shè)計(jì)邀請(qǐng)賽中榮獲三等獎(jiǎng)兩項(xiàng)。當(dāng)然，單片機(jī)課程教學(xué)改革以及培養(yǎng)學(xué)生單片機(jī)實(shí)踐能力是一個(gè)長期而復(fù)雜的過程，需要不斷地積累經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步完善培養(yǎng)方法和具體措施。

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［3］邢娟.高職高專院?！秵纹瑱C(jī)技術(shù)及應(yīng)用》課程改革的思考［J］.電子制作，2012（10）.

·編輯李琴芳

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