王民 張立材 王稚慧 曹清菁 要趁紅

摘要：本文分析了目前本科院校的單片機課程的教學現(xiàn)狀，提出了在校企合作模式對該課程教學改革的具體方法。文中重點提出了校企聯(lián)合制定教學計劃，共同承擔教學、實驗、考核任務(wù)，改進教學方法，使學生能夠適應(yīng)崗位需求，為企業(yè)培養(yǎng)出高素質(zhì)的應(yīng)用型人才。

關(guān)鍵詞：課程整合；校企結(jié)合；單片機應(yīng)用與開發(fā)

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）10-0151-03

一、引言

單片機原理與應(yīng)用是通信工程專業(yè)的重要技術(shù)基礎(chǔ)課程，實踐性強、綜合能力要求高是本課程的特征。熟練運用單片機技術(shù)，要求學生必須全面掌握硬件設(shè)計能力和軟件設(shè)計調(diào)試能力。單片機應(yīng)用的硬件設(shè)計能力就是運用所學單片機理論，以及電路理論、電子技術(shù)理論等基礎(chǔ)理論知識設(shè)計單片機應(yīng)用系統(tǒng)電路原理圖并制作印刷電路板的能力；單片機應(yīng)用軟件設(shè)計調(diào)試能力就是要求學生在掌握單片機系統(tǒng)程序設(shè)計原理基礎(chǔ)上，比較熟練運用編程工具，尤其是高級語言編寫與調(diào)試單片機系統(tǒng)實際應(yīng)用程序的能力。這兩方面的特點突出展示了單片機原理與應(yīng)用課程的特點，就是對學生全面素質(zhì)要求較高，涵蓋學科課程范圍廣。因此，探索一條學校和企業(yè)在優(yōu)勢方面相結(jié)合的教學模式，是十分有必要的。

單片機原理與應(yīng)用是我校通信工程和電子信息工程以及自動化專業(yè)的一門重要課程，是學生將來在相關(guān)專業(yè)就業(yè)工作的最基本技能，也是一門學生走向社會的“飯碗”型課程。所以，該課程的教學效果將直接影響學生就業(yè)及將來在專業(yè)領(lǐng)域上的后續(xù)發(fā)展狀況。不論高職教育還是本科教育，都越來越注重單片機教學學生實踐能力的培養(yǎng)，藺玉珂等人[1][2]討論了基于工作過程的教學方法，依據(jù)典型的單片機應(yīng)用產(chǎn)品開發(fā)過程實施課程教學。李萍等人[3]是采用項目教學法，將教學內(nèi)容分割為若干個教學項目。不少學校也在學單片機原理課程的動手能力加強方面進行了積極有益的探索?！皣庑Ｆ蠼Y(jié)合之比較”[4]則對各國政治、經(jīng)濟、歷史、文化、教育理念等差異下，東西方不同國家高等職業(yè)教育“校企合作”在企業(yè)與學校的關(guān)系處理上表現(xiàn)出不同的特點，以及各自不同的人才培養(yǎng)模式與特色。

二、課程教學計劃改革

課程教學計劃改革最主要特色是校企聯(lián)合制定教學計劃。單片機課程的教學目標是使學生較完整地掌握單片機系統(tǒng)的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。將工程實際需要與原有教學計劃結(jié)合起來制定校企結(jié)合模式下的教學計劃。即將工程實際與該課程的理論知識和生產(chǎn)實踐有效地結(jié)合起來，在教學過程中重點培養(yǎng)學生的實踐動手能力，解決實踐工程問題的主動思考的能力。并通過實踐，使學生掌握的知識能更好地與企業(yè)的要求接軌。根據(jù)不同的企業(yè)需求，上述教學目標也必須進行適當?shù)恼{(diào)整，同時由系部教研室和企業(yè)共同協(xié)商，制定可行的教學大綱和教學計劃改革方案。[5]根據(jù)以單片機系統(tǒng)研發(fā)和滿足行業(yè)企業(yè)的需求為前提，提出的通信工程專業(yè)“單片機原理與應(yīng)用”課程校企共建教學模式是，以學生能力培養(yǎng)和工程素養(yǎng)為主線，以企業(yè)真實項目的實現(xiàn)全過程為教育教學背景，以與行業(yè)企業(yè)共建教學環(huán)境為條件，教、工、學相結(jié)合的共享型資源建設(shè)為手段，在原有傳統(tǒng)教學模式基礎(chǔ)上，共調(diào)整出的12個課時（以往“單片機原理與應(yīng)用”課程總教學時數(shù)為40課時）。利用調(diào)整出的12個課時，結(jié)合該領(lǐng)的最新技術(shù)和應(yīng)用、發(fā)展現(xiàn)狀和前景，安排了智能控制儀、智能變送控制器、多功能馬歇爾穩(wěn)定度試驗儀三個企業(yè)實踐項目，三個企業(yè)實踐項目各安排4個課時?！秵纹瑱C原理及應(yīng)用》課程的分配安排由原來課內(nèi)講課32課時+校內(nèi)實驗8課時，整合后變成課內(nèi)講課24課時+校內(nèi)實驗4課時+企業(yè)實踐12課時。相應(yīng)的學分比重由原來的2.5分調(diào)整為3分。

理論課教材選用李建忠主編的《單片機原理與應(yīng)用》第二版。該教材為高等職業(yè)教育規(guī)劃教材，論述清楚、實例豐富、通俗易懂。實訓教材選用我系教師自行編寫的單片機實訓教程，該教程兼顧單片機實訓室設(shè)備條件和企業(yè)要求，針對性強，便于學生實際操作。

1.師資力量改革。除了增強我校單片機原理與應(yīng)用原有理論課和實驗課授課教師外，從合作企業(yè)中的優(yōu)秀技術(shù)人才中，經(jīng)挑選了4名實踐教學工程師，作為工程實踐教學授課教師，大大加強了師資力量。校內(nèi)教師承擔單片機原理與應(yīng)用課程中24課時的校內(nèi)教學任務(wù)。另外一部分師資是由來自企業(yè)專業(yè)技師、工程師作為實踐教學的校外授課與指導(dǎo)老師，并承擔企業(yè)實踐教學的12學時教學。學生分為5人一組，跟隨老師頂崗實習，學習各種工程設(shè)計與系統(tǒng)調(diào)試技能。

2.課程教學內(nèi)容整合。在改革教學模式的同時，圍繞通信工程專業(yè)與計算機相關(guān)課程教學模塊中典型單片機應(yīng)用題目，凝練教學大綱，調(diào)整教學內(nèi)容。首先對于“單片機原理與應(yīng)用”、“微機原理與接口技術(shù)”和“DSP應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計”三門課程教學內(nèi)容中重復(fù)出現(xiàn)的許多知識點進行適當?shù)膭h除，將“單片機原理與應(yīng)用”、“微機原理與接口技術(shù)”和“DSP應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計”三門課程作為一個整體教學模塊來編寫各個課程的教學大綱，目的是去除各門課程之間冗余的教學內(nèi)容，達到將各門課程內(nèi)容的調(diào)整融合。例如，二進制數(shù)的概念和基本運算在“微機原理與接口技術(shù)”課程中有比較深入的研究和應(yīng)用。因此，精簡或刪除了“單片機原理與應(yīng)用”和“DSP應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計”課程中二進制數(shù)的概念和基本運算教學內(nèi)容，重點研究二進制數(shù)運算的應(yīng)用及相關(guān)程序設(shè)計。又比如“微機原理與接口技術(shù)”課程中講解的CPU中各種寄存器工作原理及應(yīng)用的教學內(nèi)容，在“單片機原理與應(yīng)用”和“DSP應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計”課程中會重新出現(xiàn)，那么就可以簡化在“單片機原理與應(yīng)用”和“DSP應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計”課程教學中有關(guān)寄存器工作原理的教學內(nèi)容，重點講授在單片機或DSP系統(tǒng)中寄存器的特點及應(yīng)用，尤其是其在不同項目中的靈活運用，從而從本質(zhì)上了解和掌握通信工程專業(yè)計算機類課程教學內(nèi)容。利用調(diào)整出的12個課時，結(jié)合該領(lǐng)的最新技術(shù)和應(yīng)用，發(fā)展現(xiàn)狀和前景，安排了智能控制儀、智能變送控制器、多功能馬歇爾穩(wěn)定度試驗儀三個企業(yè)實踐項目，三個企業(yè)實踐項目各安排4個課時。

去除各門課程之間冗余的教學內(nèi)容，也為了解計算機領(lǐng)域的最新技術(shù)應(yīng)用、發(fā)展現(xiàn)狀和前景提供了教學空間和時間，為增加與之相關(guān)的單片機工程實踐項目實踐內(nèi)容提供了教學空間和時間，提高了學生對“單片機原理與應(yīng)用”、“微機原理與接口技術(shù)”和“DSP應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計”三門課程相關(guān)理論的理解，促進了其對上述三門課程在本專業(yè)工程實踐需求的理解程度。教和學雙方面將計算機類課程構(gòu)建成為一個有機的整體，又各有分工和特色。[6]

三、課程改革考核方式的改變

主要的考核方式還是采用閉卷考試方式，成績的比例有所調(diào)整，平時成績由原來占30%變成調(diào)整后的45%，相應(yīng)的卷面成績由原來的70%變成55%。平時成績中作業(yè)占20%和平時考勤占20%不變，實驗由原來占50%變成調(diào)整后的校內(nèi)實驗占20%，企業(yè)實踐占40%。

卷面考試和校內(nèi)實驗考試與改革之前一樣，學生通過進入企業(yè)親自動手完成三個單片機項目，企業(yè)實踐的考核在學生完成這三個項目的學習之后，通過抽簽來考核其中的一個項目作為企業(yè)實踐的成績，最后按比例算入總成績。

《單片機原理及應(yīng)用》實驗課程的總評成績根據(jù)試驗完成情況、實驗報告、出勤等三個方面綜合評定考核。按總成績滿分100分進行考核，分為課前準備、實驗過程、實驗報告、實踐考核四個實驗考核部分，各個考核部分占總成績的百分比如表1所示。

四、“校企結(jié)合”實踐實施方式

采取任務(wù)驅(qū)動的教學方式開展教、學、練、做一體化的理論講授和技能訓練。這種教學理念對《單片機原理及應(yīng)用》的教學有一定的促進作用，但是驅(qū)動任務(wù)是由教師提供給學生的，沒有回答任務(wù)的本來根源從何而來的問題，所以，只在一定程度上解決知識傳授和技能培養(yǎng)的問題。校企結(jié)合的教學模式下，學生可以在進入企業(yè)任務(wù)實施的過程中將所學知識運用到實踐中，發(fā)現(xiàn)并提出問題，逐步學會自己提出解決問題的方法和路線，也就是自己提出任務(wù)驅(qū)動。顯然，較之一般化的任務(wù)驅(qū)動教學模式，校企結(jié)合教學模式可以更進一步，任務(wù)由自己發(fā)現(xiàn)、提出，由自己運用解決問題。學生可以更深刻體會所學知識點與具體實踐之間的特殊關(guān)系，由實踐促進知識點的深入理解，使得自身對知識的理解和掌握獲得升華。當然，在這個過程中離不開作為實踐導(dǎo)師現(xiàn)場工程技術(shù)人員的指導(dǎo)，從而達到舉一反三、靈活運用知識的最終目的。研究設(shè)計的“校企結(jié)合”實踐實施方式包括項目描述、項目預(yù)設(shè)計和項目實施三個主要步驟。

1.項目描述。每個實踐項目開始時，首先由指導(dǎo)教師介紹項目內(nèi)容，組織學生多方位、角度討論項目內(nèi)容。通過討論使學生清楚了解實踐目的，學生知道該做什么，逐步知道為什么做。

2.項目預(yù)設(shè)計。根據(jù)項目設(shè)計的任務(wù)要求，先確定設(shè)計的硬件電路方案，在老師的指導(dǎo)下讀懂硬件電路圖，進行分組，每組負責項目中的不同模塊。要求教師們必須引導(dǎo)學生對每個步驟進行思考和實踐，這樣可以較大地調(diào)動學生學習單片機的興趣，培養(yǎng)學生硬件電路設(shè)計能力，形成電路設(shè)計和程序設(shè)計思想。

3.項目實施。學生分組進行項目實施，教師負責統(tǒng)籌管理規(guī)劃模塊做成構(gòu)架，并分析探討及模塊工作流程，提出最佳工作流程及方案。給予學生思路、給予學生結(jié)論的教學方式轉(zhuǎn)變?yōu)閷W生自己發(fā)現(xiàn)問題、自己解決問題、自己得出結(jié)論的教學方式。

在確定硬件的基礎(chǔ)上，要進行軟件的總體設(shè)計，包括軟件主流程的設(shè)計以及各子程序的設(shè)計，同時，要寫出詳細的操作說明，如時間的調(diào)整方法、顯示窗口的時間切換等，以配合軟件的設(shè)計。培養(yǎng)學生程序設(shè)計能力。然后進入硬件的調(diào)試及編程工作，設(shè)計組內(nèi)的同學可根據(jù)任務(wù)分工，有調(diào)試硬件各功能，如鍵盤子程序、顯示子程序等，有進行整體程序的編制的，各模塊的編制過程中要注意資源的銜接。培養(yǎng)學生單片機產(chǎn)品綜合設(shè)計開發(fā)能力。最后進入聯(lián)機調(diào)試，各組之間聯(lián)機調(diào)試的原則也要采用分步走的原則，各個模塊要逐步套入，通過一個再增加一項功能，從而達到設(shè)計的總體要求。最后寫出設(shè)計報告。實驗報告中，應(yīng)該包括實驗名稱、實驗的目的、完成實驗所需的設(shè)備、實驗的思路、電路圖、程序、實驗中遇到問題的解決過程、實驗結(jié)束后的思考等多個內(nèi)容。培養(yǎng)學生溝通與表達能力，形成計算機技術(shù)應(yīng)用工程所必需的基本職業(yè)素養(yǎng)。

五、課程改革實施成效

我們對單片機理論和實踐教學進行課程整合及安排，重點加強學生動手能力和應(yīng)用能力的培養(yǎng)。課程內(nèi)容以行業(yè)企業(yè)的產(chǎn)品研發(fā)與技術(shù)服務(wù)需求為導(dǎo)向，以培養(yǎng)學生能力為主線。項目（系統(tǒng)功能要求）涉及到單片機教學知識點進行分析，以相對完整的產(chǎn)品模塊作為教學項目，將相關(guān)的教學知識點融入到課程的教學項目中。教學成果以產(chǎn)品形式提供給企業(yè)，進而提升企業(yè)生產(chǎn)效益。學生們通過進入企業(yè)親手接觸項目工作，不但提高了學生們的學習熱情，也使課本知識活靈活現(xiàn)地展現(xiàn)在學生面前，對于畢業(yè)設(shè)計和就業(yè)都有很大的幫助。進入企業(yè)親手接觸項目實踐主要是從專業(yè)教學的角度提升學生作為工程技術(shù)人才的基本素養(yǎng)。安排的三個企業(yè)項目緊貼社會需求，具有一定的應(yīng)用價值，更全面提升了學生們的動手實踐能力，具有一定的職業(yè)導(dǎo)向性。

經(jīng)過教學實踐環(huán)節(jié)的檢驗，該教學體系激發(fā)了學生的學習積極性，提高了學生的理論水平和動手能力，符合單片機原理及應(yīng)用課程的特點，取得了較好的教學效果。

參考文獻：

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[3]李萍，李紅萍.基于項目教學法的單片機課程改革[J].甘肅科技縱橫，2010，（3）：46-47.

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[6]韓名君，等.校企合作模式下單片機課程的教學改革[J].科技信息，2013，（8）：16.