高職單片機開放式項目化教學模式研究與實踐

劉成堯 王海娜

（浙江工業職業技術學院 浙江 紹興 312000）

單片機課程在高職電子技術類專業中屬于核心課程之一，也是該類專業高職畢業生就業的主要技能之一。單片機課程涉及內容眾多，包括電子電路設計與調試、軟件編程、項目管理等，同時，在高職單片機課程的教學中，對學生的學習能力和動手能力要求相對較高，強調對學生單片機應用能力的培養。因此，如何培養高職學生的單片機應用和設計能力成為該課程的教學難點。

根據高職人才培養的特色，大多數高職電子技術類專業的單片機課程多由理論課與實踐課兩部分構成，其中理論課側重于以邊實驗、邊學習的方式掌握單片機的理論知識，實踐課側重于按照項目化的形式培養學生對單片機的學習能力、實踐能力、團隊合作能力、創新能力。

在單片機教學改革中，實踐課程的教學改革尤為重要，是高職電子技術類專業改革的熱點和重點。經過近幾年的發展，在這方面的改革取得了許多富有成效的成果，集中體現在對課程內容的整合加工和教學方法改革兩個方面。在課程內容方面，有學者提出任務化、案例化、項目化、層次化等形式的整合和加工方式，根本出發點是分解單片機知識點，與實際應用相結合，立足于培養學生的學習興趣，吸引學生深入學習和應用單片機技術；在教學方法上，有學者提出開放式教學、項目教學法、網絡自主學習平臺、驅動式教學、過程考核機制等，立足于通過改進傳統教學手段和方法，根據單片機課程的自身特點，引入新式教學方法，側重于培養學生的學習能力和動手能力。

上述改革思路和手段在實際應用中都能夠取得一定的成效，且對高職單片機實踐課程教學改革具有很好的指導價值。筆者在此基礎上，圍繞高職電子類人才培養，提出一種新型的基于企業電子產品研發流程的開放式項目化單片機實踐課程教學模式，并應用于實際教學中，取得了較好的教學效果。

開放式項目化教學模式

開放式項目化教學模式的內涵包括兩部分：項目化教學內容管理與開放式教學方法，二者以企業化電子產品開發流程為背景實施。先編排具有實際應用背景的以項目形式實施的教學內容，然后采取開放式教學方法進行教學管理和考核。該模式強調教學內容與教學方法的配合，可形成一個完整的有機體。

（一）項目化管理

項目化管理，或者稱為教學內容項目化（任務式、案例化等），是指將單片機實踐課程內容進行項目化編排，形成一系列既獨立，又相互緊密聯系的項目。教學安排以項目為單位進行組織，這也是大多數學校對單片機教學改革的主要手段。筆者在此基礎上，進行了更加深入的改革，提出了以實際產品（應用）為背景的項目管理方式，突出項目的地位，以項目為核心，知識技能服務于項目的教學理念。在具有實際應用背景的基礎上，每個項目都按照基本需求、擴展需求、創新設計三個層次進行編排，既能滿足不同層次學生的學習要求，也能構建更加完善的學習空間。

在項目編排中要體現應用背景，以應用需求確定項目需求，進而實現不同需求的分級。項目是教學的核心，單片機技能學習要輔助于項目實施，教學的重點是項目完成，而不是關注項目實施中的單片機應用知識點。以電子琴項目為例，現實中有很多類似電子琴的產品，如玩具電子琴、可彈奏的電子琴樂器等。以玩具電子琴產品為例，簡單的功能和要求包括可以播放簡單樂譜，提供7個音階按鍵等，復雜的功能包括可以播放多首樂曲，可提供更多的播放功能等。基于實際產品的應用背景，對應電子琴項目，可提出簡單需求、提高需求和創新設計要求。高一層次的開發將要面對更復雜的設計要求（包括功能、可靠性等），從而可為學生的不同學習需求提供較大的空間。在電子琴項目實施中，提倡學生按照自己的技術擅長運用單片機的知識點，不從知識點和技能上做更多的限制，以強調項目完成的核心地位。

（二）開放式教學

在項目化課程內容編排之后，如何將項目在教學中實施是更加重要的問題。針對如何實現項目化教學，許多研究者進行了一些改革嘗試，有的提出“過程考核法”，主張改變教學中的期末一張試卷考核制度；有的提出改變教學中的師生角色，突出學生的自主學習地位，教師發揮輔導和監督作用等；也有的提出采取開放式教學，即根據實驗室條件向學生開放教學場所，提供更加充分的學習環境。筆者結合自身教學條件，在基于上述改革成果的基礎上，提出結合企業的電子產品研發過程及經驗，在企業化項目式管理的基礎上，進行開放式教學實施。開放式教學表現為自由的項目實施形式與嚴格的項目考核機制相結合。

自由的項目實施形式 項目實施的自由度表現在要求學生自由組隊（隊員人數自由，但有上限），按照團隊形式合作完成項目。項目設置完成時間點，在規定時間點內完成項目的可以提前結束本項目教學，提前離開教室 （實驗室）。項目實施過程可以在實驗室、教室、宿舍進行，實驗室在正常上課之外，由學生自主使用，24小時開放。在項目完成的過程中，鼓勵團隊間相互參考，更鼓勵通過網絡資源等各種途徑尋找參考資料和幫助。鼓勵項目團隊完成力所能及的項目和對應的需求級別。在完成通用的幾個項目之后，鼓勵團隊重做原有項目，力爭達到項目的最高需求級別（創新需求）。教學過程的主體是學生團隊，教師的作用是講解項目、分析項目需求、指導項目實施過程中的關鍵點。自由的項目實施形式可實現幾個基本教學目的：（1）自由組隊可提高學生間的合作意向，人數不限可包容各種形式的團隊組合。團隊合作也能充分發揮學生間水平高低互補的作用。（2）制定項目的三個需求級別（基本、提高、創新），可讓項目團隊根據自身實力選擇性地完成某個級別，避免全班“一刀切”。（3）在規定項目完成時間內，鼓勵完成項目的團隊可選擇繼續完成高難度的需求或者提前完成該項目課堂學習，便于學生抓緊課堂時間，體驗超值學習的成就感。（4）采取相互借鑒形式的項目實施，可解除學習束縛感，極大地刺激學生的好奇欲望，進而引發學生的學習興趣。學生會通過模仿其他團隊，或者從網上尋找類似項目的代碼和設計方案完成自己的項目。（5）相互借鑒方式的項目實施的本質是借鑒已有的智慧和成果，通過消化、吸收、改造和應用的形式，移植到自身項目的實施上。這種項目實施符合基于單片機的電子產品（項目）開發流程，也是很多電子企業的常規開發思路。

嚴格的項目考核機制 在充分自由學習的氛圍中，如果沒有嚴格的考核機制，將導致整個教學組織過程散漫無序，會使教學效果顯著降低。在教學考核中，應調整平時成績與期末考試成績的比例系數，側重于平時考核。在平時的項目考核中，可引入企業項目考核機制，實施一票否決制與倒扣起評分式考核機制。所謂一票否決制是指所實施的項目只有在規定的時間點內完成才能參加考核，如果超時完成則要降低考核起評分。考核要由學生團隊主動提出，教師處在被動的地位，被動式考核的意義在于可給團隊以無形的壓力。倒扣起評分制是指對項目的三個級別（基本需求、提高需求、創新設計）制定三個起評分等級（基本需求對應60～70分，提高需求對應75～85分，創新設計按照每個創新點加10～15分）。對基本需求和提高需求的考核，按照起評分倒扣，即起評分為最高分，考核過程中對團隊的任何一個隊員提出三個問題，每個問題對應10分，不能回答的問題從起評分中扣分，直到扣除全部三個問題的分值（實際為考核不合格）。一票否決制是針對項目團隊整體而言的，倒扣起評分則是針對團隊中每個隊員進行考核，通過這樣的考核機制，既可以解決團隊相互借鑒項目與自身實力不符的問題，又能解決團隊合作過程中個別隊員不作為的問題，激勵團隊相互配合，提高團隊合作效率。

（三）教師的作用

項目的設計和編排是教師在該教學模式中的主要工作，教師需要查找和整理大量的項目素材（一般會脫離教材），并結合實際的產品和應用背景設計項目。整個教學過程的各個項目之間既要相互獨立，又要緊密聯系，后面的項目要適當綜合前面的項目。項目涉及的單片機應用知識點要適當，但不得以單片機知識點的應用為必要條件，在任何一個項目的實施過程中，都不能強調對特定知識點的應用，而是應鼓勵學生自由決定，選擇自己最擅長的技術。在項目講解過程中，要能夠以實際產品或者應用引導學生思考該項目的必要性，要能夠用已經完成的項目設計方案演示給學生參考，讓學生自己決定是否能夠做到或能夠超越教師所演示的方案（可從網上搜索）。

項目的設計和編排將占用教學過程近一半的工作量，而項目考核是另一項主要工作。教師在考核過程中要堅持按照被動考核方式進行，不主動對團隊的項目實施進行考核，只有在團隊提出請求時才進行考核。教師在考核中首先要關注該項目的實施級別（基本需求、提高需求）和完成情況，如果完成則開始考核，否則拒絕進行考核。在考核時，首先要求團隊對項目進行演示，觀察演示效果，并親自驗證效果的正確性、合理性和可靠性等；根據演示效果，確定具體的起評分，然后開始對每個隊員進行考核，即三個問題式考核，參照具體的設計細節（硬件電路、軟件設計等）進行詢問，且每個隊員的問題一般不重復。回答正確不加分，回答不正確的從起評分倒扣。在考核完團隊成員后，詢問是否有創新設計，并進行驗證和評分。一個創新設計的評分在10～15分左右，且團隊整體加分，對創新設計不加限制，鼓勵團隊通過創新設計的形式取得高分。

如果在項目實施點不能完成設計，則給該團隊0分處理，但鼓勵該團隊繼續完成該項目，同時降低項目起評分。鼓勵團隊繼續完成項目的意義在于鼓勵團隊能夠堅持努力，通過真實項目的成功實施獲得成就感和自信心；降低起評分則是為了提出適當的警告，要求團隊加強學習和合作，按時完成項目。

項目設計和項目考核是教師的主要工作，在教學過程中，對項目的介紹和技術點講解以及在項目實施過程的監督和指導也是較為重要的工作。其中，實施過程的監督與指導側重于監督團隊能否完成項目，并進行必要的引導和提示，但不得參與團隊的實際工作。按照“不問不答，有問必答”的原則進行指導，實施最低限的監督，即維護教學秩序和教學紀律，不得干涉團隊的項目實施活動，不得主動干預和影響團隊的項目活動，以保持學生在項目實施過程中的自由度。

與傳統教學模式的比較

詳細比較開放式項目化實踐課程教學模式與傳統教學模式的區別（見表1），可以發現開放式教學模式在教學內容、學生的學習活動過程、教學過程與效果等方面比傳統教學模式有了較大的改進，能夠更好地培養高職電子技術專業學生的學習能力、實踐能力、團隊合作能力和創新能力。

從實際產品和應用中提煉適合單片機實踐課程教學的項目，以企業的電子產品項目開發流程為項目實施模式，采用企業化項目考核方式，形成自由的項目實施形式與嚴格的項目考核相結合的教學模式，既能充分調動學生的學習積極性，又能在考核中及時引導和管理學習進度。該教學模式的核心是引導學生自助式學習。該教學模式在我校電子信息專業兩年的教學實踐中取得了非常突出的成效，建立了高效的分級學習體系，初步實現了自助式學習機制。同時，開放式項目化教學模式開始逐步應用于我校電信專業其他實踐課程，也取得了很好的成效，并為電子類專業的人才培養模式改革提供了新的思路和方向。

表1 開放式項目化實踐課教學與傳統實訓課教學比較表

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□有話職說

人的一生就是進行嘗試，嘗試的越多，生活就越美好。

——愛默生