“卓越工程師“標準的職業院校單片機實踐課程教學改革與創新

占華林+閆娜+熊香香

摘 要：國家實施“卓越工程師教育培養計劃”大背景下，針對職業院校的單片機實踐課程的教學現狀，按照“卓越工程師”標準，不斷從全國大學生電子競賽賽題、企業產品、科研課題中豐富教學內容，多舉措推進單片機實踐課程教學改革，積極引導學生在實踐中消化課程知識點，不斷提高單片機實踐教學效果。

關鍵詞：卓越工程師；單片機實踐課程；教學改革

作者簡介：占華林（1980-），男，江西九江人，江西科技師范大學講師，研究方向為為單片機與嵌入式系統開發、數字圖像處理；閆娜（1996-），女，江西科技師范大學通信與電子學院學生；熊香香（1995-），女，江西南昌人，江西科技師范大學通信與電子學院學生。

基金項目：江西省高校省級教改立項項目“‘卓越計劃下單片機實踐課程教學改革與創新”（編號：JXJG-13-10-20），主持人：占華林。

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1001-7518（2017）17-0079-03

與傳統的單片機實踐教學相比，“卓越計劃”下單片機實踐課程教學提出了更高的要求，具體體現在實踐教學的認識、教學內容、教學方法、師資水平和質量考核等方面。課題組基于“省級卓越工程師計劃”背景下，針對職業院校單片機實踐課程的教學現狀，積極探索“卓越計劃”下單片機實踐課程教學改革與創新，以滿足現代實驗教學知識傳授、實踐培養、創新能力和綜合素養等協調發展的先進教育理念和人才培養的需要。

一、職業院校單片機實踐課程現狀及存在的問題

受普通教育觀念的影響，單片機課程注重課程本身的知識結構，側重于系統性和完整性，更多地講述課程陳述性知識，如講授內部結構，對于數學和英語普遍偏差的高職學生決非易事，更不用說地址、總線等概念。教師在教學內容、教學設計、實驗實踐的安排上沒有充分考慮職業院校學生的接受能力。總體看來，高職院校單片機實踐課程教學存在問題主要有：

第一，適合職業院校的教材不多。雖然市面有一些高職單片機教材，但大多數是參考大學本科教材或公司技術手冊編寫的，以單片機原理和應用理論為重點。這種教學要求下的內容顯然不適應高職學生的學習能力。

第二，教學方法講授法用得較多。講授法是基本教學方法之一，但對實踐性很強的單片機課程，應該經常嘗試采用項目法、任務驅動法、問題法、案例法等教學方法。

第三，網絡化的教學管理模式還沒有真正發揮出來。近幾年，職業院校單片機課程作為網絡精品課程或資源共享課程陸續建立起來了，但使用的效果卻不佳，平臺應用的效果沒有發揮出來。

第四，學生的學習熱情不高。單片機課程具有一定的綜合性，涉及到程序設計、單片機內部硬件及I/O接口的使用、軟硬件聯調等問題，讓很多學生摸不清頭腦。課題組曾對省內五所有代表性職業院校共1000人做過調查，50%的學生學到程序設計語言時就產生了厭煩情緒，80%的學生學到單片機內部硬件資源和I/O接口的程序設計時就干脆放棄了。學生學習沒有興趣，嚴重影響了教學效果。

第五，學生的實際動手能力不強。單片機顯著特征就是軟硬知識要綜合起來，只懂一方面還是不能學會它。傳統的教學模式較多是在現成的實驗箱上做一些驗證性實驗，實驗電路和程序已經全部設計好，學生只需要懂得開發流程即可，對實驗里面的硬件電路和程序設計流程很難深入理解[1]。

二、“卓越工程師”標準含義及對該課程教學的要求

“卓越工程師教育培養計劃”（簡稱“卓越計劃”）是教育部是貫徹落實《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》和《國家中長期人才發展規劃綱要（2010-2020年）》的重大改革項目。“卓越計劃”是一項大工程，涉及到人才培養標準、培養標準實現方式、培養方案和企業培養方案等內容，重點任務是制定“卓越工程師教育培養計劃”人才培養標準（通用標準、行業標準）、創新工程教育人才培養模式和改革課程體系和教學形式、創立職業院校與行業企業深度合作聯合培養人才新機制、建設高水平工程教育師資隊伍[2]。

該計劃旨在培養造就一大批具有較強專業能力、方法能力、社會能力的適應經濟社會發展需要的高質量應用型職業人才。造就應用型職業人才的關鍵依靠實踐，如何做好學校的教學實踐、企業實踐以及校企對接工作就是課題組要討論的問題。課題組采用重新認識單片機實踐教學、更新教學內容、改革教學方法、校企合作和提高師資水平等措施，通過“課內實驗—優生輔導—實訓實習—企業導師授課—校企聯合”等具體路徑，著力培養職業院校學生的實踐能力和創新能力，努力提高職業院校學生的綜合素質[3]。

三、實踐教學內容設置與更新

（一）全國大學生電子設計競賽（高職高專組）賽題充實教學內容

全國大學生電子設計競賽考查的內容與專業核心課程教學緊密結合，來自全國教學一線的專家結合高職高專學生知識結構體系進行有針對性的命題，努力引導學科基礎與綜合應用相結合；方案設計、理論計算與實際制作、科學測試相結合；電子、計算機體系、編程等基本內容與多專業方向相結合；傳統器件與新型器件應用相結合。課題組將近幾年的全國大學生電子設計競賽（高職高專組）的賽題進行分解剖析，將單片機知識歸納到單片機實踐教學當中（因為全國大學生電子設計競賽的賽題是經全國著名專家集中撰題，且反復論證，具有實踐性強、綜合性強等特點），符合單片機這一實踐性強的教學特點[4]。如2013年的電磁控制運動裝置、簡易照明線路探測儀；2015年的風板控制裝置、LED閃光燈電源。歷年的題目和要求：采用DA轉換器輸出基準值控制放大倍數；有串口驅動和并口驅動；獨立按鍵和矩陣按鍵的應用，用于控制輸出信號的幅值加減或設定某一數值；1602/12864液晶顯示，用于顯示系統放大倍數、工作模式和開機畫面。

通過近年全國大學生電子設計競賽賽題分析，單片機實驗實踐教學中要注重：AD轉換、DA轉換、串口驅動和并口驅動、矩陣按鍵掃描和1602/12864液晶顯示。

（二）企業產品開發項目投入教學內容

將企業產品開發的部分內容，經老師修正后，作為案例“投入”到單片機實踐教學中。這極大地培養了學生的實踐創新能力，拉近高校人才培養與企業之間的距離，增強學生的就業競爭力。結合筆者所在學院從北京精儀達盛公司、浙江亞龍公司和上海企想等公司采購的教學科研設備著手，剖析產品當中單片機的實踐知識。

比如從浙江亞龍公司提供的YL-236型單片機考核裝置就可以設計以下單片機實踐題目：（1）單片機外設擴展；（2）數碼管軟掃描方法。

（三）科研課題用來豐富教學內容

老師相關科研課題或實訓內容用來豐富單片機實踐教學內容。將科研課題或實訓內容充實到單片機實踐教學中，極大豐富了單片機實踐教學內容。

近三年來，部分教師申請的單片機課程相關的課題有：異構多核處理器協同機制下的林火監測圖像多重分型識別研究、基于圖像拼接的寬幅數碼沖印系統研制、基于傳感器網絡中草藥生長環境監測系統關鍵技術的研究、基于大功率LED寬幅數碼沖印系統的研制、OFDM系統盲信道估計的子空間方法、基于傳感器網絡中草藥生長環境監測系統關鍵技術的研究、3G無線網絡高清攝像實時傳輸技術研究。

從部分教師申請的單片機課程相關的課題，可以設計以下單片機實踐題目：（1）數字控制LED燈發光功率；（2）無線傳感網的組網技術；（3）無線單片機發射技術。

四、多維綜合改革措施

（一）深入推進校企互動模式

職業院校可以有選擇性與企業合作，全面深入推進校企互動模式。一方面，由企業優秀管理者或技術人員參與人才培養方案修訂、教學內容設置、教學方法、教學過程、實習實踐等全過程；另一方面，讓學校教師與企業導師一道參與實習基地建設、實習指導等全過程。

（二）以賽促教、以賽促學

職業院校依托“江西省大學生電子大賽”和“全國大學生電子設計競賽”強化大學生的主動實踐能力，培養了大學生實踐創新能力，主要體現在三個方面。（1）根據全國大學生電子設計競賽知識、能力要求，重整單片機課程結構，更新、優化課程內容，有效促進模塊化、層次化、遞進式的實踐課程體系的構建。（2）通過參加電子設計大賽，強化主動實踐能力、培養了學生的實踐創新能力和團隊合作精神。（3）通過指導電子大賽，豐富教師的實踐經驗，鍛煉教師的工程實踐能力。

（三）推行項目教學法

項目化教學是一種新的綜合性較強的教學模式，是以實踐項目為中心，教師和學生在限定的課時內共同參與完成一個完整工程項目而進行的實踐教學活動，學生在項目教學法實施過程中掌握課程基本內容，專業基本能力和實踐經驗達到一定的水準，最終以較為完整的作品來展現學習成果[5]。針對單片機難學和普遍的碰到的問題，課題組提出以項目為引導、以需求學理論、以實踐為主導的項目化教學方法，采用這種教學方法改善了學習效果。

（四）積極開展第二課堂教學，建立以省賽、國賽隊員為主的輔導團隊

職業院校充分利用參加省級、全國大學生電子大賽高年級的學生專業優勢，在第二課堂里輔導低年級學生，成為繼課程教學之后的有益補充。建立國賽隊員輔導班級的對照表。

（五）組織學生參加創業項目，促進創業實踐能力培養

為提高職業院校學生的創新和實踐動手能力，各校教學處、團委可以設立大學生創業實踐項目，各系科組織專業教師帶領學生負責申報、實施和技術指導等工作，讓學生以團隊協作的形式參與各種實踐課程和工程創新實踐活動，一屆帶一屆，這種傳、幫、帶的協作方式大大增強學生學習的興趣和積極性，促進學生工程創新實踐能力提高。

（六）鼓勵教師進修培訓，強化師資隊伍

各職業院校人事處制定師資進修方案，資助教師去企業、高校、科研院所進行“雙師”型、單科、訪問學者等類型進修培訓學習和了解用人單位對實踐能力的要求，一方面，提高教師專業教學能力；另一方面，將用人單位意見建議反饋到教學大綱、教學課程體系、教學內容、教學方法上。

五、改革成效

從2013年開始，江西科技師范大學承辦全國大學生電子設計競賽（江西賽區），通過賽后溝通發現，上饒職業技術學院、九江職業技術學院等省內代表性的職業院校，按照“卓越計劃”的標準，大力實施單片機為主要課程教學改革與創新的職業院校均能在全國大學生電子設計競賽中取得全國一等獎的優異成績。本課題組的研究成果對單片機為主要課程的教學實踐改革對全省職業院校實踐課程教學改革有一定借鑒作用，對全省職業院校的電子信息類、機械類、自動化類實踐教學和創新人才培養具有借鑒意義和推廣價值。

當然，在實施“卓越計劃”過程中，關鍵要注重三點：第一是企業全程參與職業人才培養過程，第二是按通用標準和“卓越計劃”行業培養工程型人才，第三是大力開展實踐活動，不斷提高學生的工程能力和創新能力。通過對職業院校單片機實踐課程的研究，有利于推動單片機實踐教學建設和改革進程。因此，基于“卓越計劃”背景下，大力提高學生的工程能力和創新能力，是職業院校電子機械自動化類專業發展和市場需求的必然趨勢。

參考文獻：

[1]王義和.職業院校單片機課程教學的現狀分析[J].科技視界，2013（31）：271-272.

[2]張秋霞，張新豪.卓越工程師在職業教育中的研究與實踐[J].福建電腦，2011（10）：30-31.

[3]楊建勛.高職院校單片機課程教學中職業技能的培養[J].江西電力職業技術學院學報，2010（1）：46-48.

[4]冉興萍，馬習平.基于計算思維的單片機課程教學改革初探[J].電子世界，2017（10）：53-54.

[5]姚存治.項目教學法在《單片機原理與應用技術》課程教學改革中的應用[J].鄭州鐵路職業技術學院學報，2010（2）：59-60.

責任編輯 時紅兵