工學結合的單片機課程開發與建設

　　摘要：提出了單片機應用技術課程開發與建設的新思路，分析了單片機應用技術課程在相關專業課程體系中的作用，并提出了單片機應用能力培養的課程開發與建設思路：以三個具體電子產品作為“入門”、“基礎”、“拓展”階段教學組織實施的載體，設計系統化的學習情景。
　　關鍵詞：工學結合；單片機課程；開發與建設
　　
　　一、單片機課程的性質與作用
　　單片機是工科應用電子技術、電氣自動化、機電一體化等專業的一門專業課，它是為從事電子產品、機電產品的生產與研發企業培養具有單片機應用產品設計、分析、調試和制作能力的實踐型人才而開設的課程。圖1是以應用電子技術專業為例，從職業崗位能力、典型工作任務等方面闡述單片機在專業課程體系的地位。《單片機應用技術》是應用電子專業的核心課程，并且是綜合性很強的實踐課程，需要綜合《電子應用技術》等其它專業核心課程的知識和技能，結合單片機的應用技能，解決電子產品生產制造領域的實際問題。單片機課程學習的最終目的是用來設計電子產品或機電產品，它培養的目標是本專業較高層次職業崗位的需要：電子產品設計與開發。
　　 二、單片機應用技術課程開發與建設的基本做法
　　1.立足電子產品設計開發崗位，以產品設計過程為抓手開展課程建設。單片機課程在行動領域的職業能力（崗位）主要體現在：單片機應用產品的硬件設計能力、軟件編程能力和檢測調試能力。這三者之間內在聯系緊密，電子產品功能的實現需要通過對硬件、軟件的綜合調試才能實現，三者有機地融匯于產品設計開發過程中。通過產品的設計制作過程可以使三者得到系統的培訓。單片機應用技術的工作課程實質上就是用單片機設計產品的過程。［1］
　　2.校企合作，共建課程。我們深入淮安市經濟技術開發區大型電子企業（引進的外資企業：富士康電子科技有限公司、達方電子有限公司等）以及本地有實力的電子企業（洪澤瑞特電子設備有限公司、金湖紅光儀表集團有限公司等），與這些企業生產一線專門從事單片機產品研發的工程技術人員共同探討怎樣培養職業崗位能力，使它更能貼近職業崗位的需要，研究制定課程標準、授課計劃以及課程建設的項目，并聘請他們擔任實踐教學的老師，指導學生畢業設計，和校內教師共同組建課程建設小組。同時調查了解本專業學生在企業的工作情況，與畢業生座談交流，通過他們的切身體會，對我們以往的課程建設提出建設性的寶貴意見。
　　3.構建職業能力、職業素質和工程意識三者合一的能力培養模式。電子產品的設計開發不僅僅是一個產品的開發過程，對企業來說還是一個企業行為，是一個系統工程，與實驗室里開展的實驗項目有本質的不同，不僅需要學生具備相應的職業能力，還需具備必要的職業素質和工程意識。根據單片機產品開發過程推演出的職業能力有：產品的功能分析與分解、資料的檢索與使用能力、單片機資源的調配能力、硬件電路的設計能力、編程軟件的使用能力、程序設計與調試能力、產品的制作調試能力以及技術文件的編制能力等。職業素質是基于企業文化推演出的嚴謹規范、團結協作、拓展創新等職業素養，基于工程推演出了成本、安全性、可靠性、節能環保等工程意識，并將這些職業能力、職業素養和工程意識融入我們的教學當中，構建三者合一的能力培養模式。圖2為職業能力、職業素質和工程意識三者合一能力培養模式結構圖。
　　三、系統化學習情境設計與實施
　　1.系統化學習情境設計。從企業單片機應用產品的開發過程提煉出的任務環節依次為：產品的功能分析與方案設計、器件及資料準備、功能電路設計、功能程序設計、產品功能硬件軟件聯合調試、產品制作、產品測試，這是一個完整的系統工程。工作過程行動導向課程體系也要求學習情境是一個完整的項目制作［2］，兩者在內涵上是一致的。我們選取三個電子產品，以它們設計開發的過程為載體，結合單片機的知識點和應用技能組織教學內容，構建系統化的學習情境。三個產品是：循環流水燈（以霓虹燈位原型）、電子鐘（以電子表為原型）、溫度測量控制系統（測量控制是單片機最廣泛的應用）。由簡單到綜合，分別對應于單片機學習過程中的三個階段：“入門”、“基礎”、“拓展”。三個學習情境的實施過程在步驟上是重復的，在內容上是包含遞進的，是一個螺旋上升的學習過程，符合人的認知規律。圖3為以產品設計制作過程為載體設計的單片機課程系統化學習情境，學生通過三個階段的學、做、練一體的訓練，可以達到單片機應用產品開發應用崗位職業能力的要求。
　　2.學習情境的組織實施。為便于課堂教學的組織實施，依照單片機應用產品設計開發的環節，結合單片機知識點和應用技能將每一個學習情境分解為幾個學習任務，如表1所示。在每個任務里學習相關的單片機知識點，進行相應的實踐制作活動，完成相應的職業能力、職業素養和工程意識的訓練，每個學習情境最后的學習任務都是對前面任務的綜合。每個學習任務都按照“資訊、計劃、決策、實施、檢查、評估”工作過程步驟實施教學，在“做”中“學”，在“學”中“練”［3］，以練促學，全面提高學生單片機的應用能力。
　　3.考核評價。對學生學習情況的評價考核分為兩部分：過程考核和綜合考核。過程考核是在每個學習任務實施過程中進行現場考核，對每個學習任務編制詳細的過程考核表，內容包括：知識點、應用技能、學習態度和效果，考核方式采取學生互評和老師檢查評價，最后由老師綜合考核情況給出過程考核的成績，過程考核成績占總成績的70%。綜合考核是在所有學習任務完成后，通過以其它電子產品的設計為課題，給出產品的功能要求和技術指標，由學生按照單片機應用產品的實施環節寫出的完整實施過程報告，以檢驗學生對單片機知識的掌握，綜合運用能力和創新思維，綜合考核成績占總成績的30%，由老師評定。
　　參考文獻：
　　［1］ 姜大源.關于工作過程系統化課程結構的理論基礎［J］.職教通訊，2006，（1）：7-9.
　　［2］ 王朝霞.“基于工作過程以行動為導向”的學習領域課程方案設計［J］.教育理論與實踐，2009，（1）：48-50.
　　［3］ 王永芬，邊傳周.基于工作過程開發的精品課程建設的思考與實踐［J］.高等農業教育，2008，（12）：56-58.
　　注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文