以畢業(yè)要求達(dá)成度為導(dǎo)向的單片機(jī)教學(xué)方法改革探索

馬 聰 姬文亮 劉 明 婁德成

（南通大學(xué)杏林學(xué)院 江蘇·南通 226236）

0 引言

工程教育專業(yè)認(rèn)證作為國(guó)際通行的工程教育質(zhì)量保障制度，自教育部啟動(dòng)“高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程”以來，[1]我校工科專業(yè)逐漸加入專業(yè)認(rèn)證體系。工程教育專業(yè)認(rèn)證是以學(xué)生畢業(yè)要求達(dá)成度為指導(dǎo)，建立一套閉環(huán)反饋教學(xué)的運(yùn)作體系。[2]而單片機(jī)開發(fā)能力作為電類專業(yè)的核心技能，也納入以畢業(yè)要求達(dá)成度為導(dǎo)向的教學(xué)改革任務(wù)之中。

由于單片機(jī)開發(fā)能力涉及的專業(yè)課程較多，從課程教學(xué)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)到畢業(yè)設(shè)計(jì)，貫徹整個(gè)專業(yè)教學(xué)的始末。如何進(jìn)行教學(xué)改革、以畢業(yè)要求達(dá)成度為指導(dǎo)，培養(yǎng)出能夠滿足社會(huì)工作需求的、解決復(fù)雜工程問題的單片機(jī)開發(fā)人才，也成為高校電類專業(yè)教學(xué)改革的重點(diǎn)任務(wù)。

1 教學(xué)現(xiàn)狀分析

培養(yǎng)單片機(jī)開發(fā)能力需要多門課程教學(xué)的攜手并進(jìn)，如學(xué)生要掌握PCB 電路板制作、單片機(jī)開發(fā)、電子技術(shù)等課程，而后融匯貫通，方能滿足電類專業(yè)畢業(yè)要求的各個(gè)達(dá)成度指標(biāo)點(diǎn)。

造成多數(shù)學(xué)生畢業(yè)難以勝任社會(huì)工作需求的原因是多方面的。既有專業(yè)知識(shí)發(fā)展更新較快而教學(xué)內(nèi)容更新不足的外在因素，也有專業(yè)課程建設(shè)不足的內(nèi)在因素。其主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

（1）由于教育的擴(kuò)張，在單門課程教學(xué)中，新補(bǔ)充的教師工程經(jīng)驗(yàn)不足，造成生搬硬套、照本宣科，扼殺了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

（2）在課程組建設(shè)中，各個(gè)老師按照自己的理解進(jìn)行授課，每個(gè)老師的授課風(fēng)格不同，造成課程之間銜接生硬，學(xué)生難以形成系統(tǒng)化的解決單片機(jī)開發(fā)問題的能力。如學(xué)生雖然學(xué)習(xí)了PCB 電路板設(shè)計(jì)，懂得使用Protel 專業(yè)軟件，但是到獨(dú)立設(shè)計(jì)電路板時(shí)候，存在不敢下手，能力僅僅停留在杜邦線接線、調(diào)試軟件的層次。

（3）課程知識(shí)更新較慢，實(shí)際工作中，單片機(jī)開發(fā)普遍用C語言進(jìn)行開發(fā)，而多數(shù)高校教學(xué)還停留在傳統(tǒng)的匯編語言開發(fā)，單片機(jī)也不斷更新?lián)Q代，教學(xué)及實(shí)驗(yàn)設(shè)備沒有進(jìn)行與時(shí)俱進(jìn)的更新。

（4）高考的應(yīng)試教育，也造成了學(xué)生進(jìn)入高校后，學(xué)習(xí)探索的能動(dòng)性不足，學(xué)習(xí)過分依賴?yán)蠋煟酝ㄟ^課程考試為目標(biāo)，不預(yù)習(xí)不總結(jié)，缺乏上網(wǎng)查閱相關(guān)文獻(xiàn)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。

（5）以考試為導(dǎo)向的學(xué)生評(píng)價(jià)體系，對(duì)于實(shí)踐性很強(qiáng)的單片機(jī)能力培養(yǎng)來說，只是考核對(duì)書本知識(shí)的記憶，無法考核學(xué)生的動(dòng)手解決問題的思維能力、設(shè)計(jì)能力、實(shí)現(xiàn)運(yùn)作能力。

各種因素的疊加，就造成了學(xué)生畢業(yè)時(shí)，很難真正形成利用所學(xué)知識(shí)、解決單片機(jī)開發(fā)中所遇到的復(fù)雜問題。因此，課程建設(shè)必須進(jìn)行改革。

2 相關(guān)單片機(jī)課程教學(xué)改革的措施

以畢業(yè)要求達(dá)成度為指導(dǎo)，參照專業(yè)建設(shè)達(dá)成度計(jì)算過程，采用excel 設(shè)計(jì)達(dá)成度計(jì)算方法。[2]學(xué)院首先根據(jù)用人單位及歷屆畢業(yè)生尋訪回饋及專家組意見，對(duì)專業(yè)人才培養(yǎng)方案進(jìn)行修訂；而后課程組根據(jù)人才培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行指標(biāo)分解，把培養(yǎng)的指標(biāo)點(diǎn)落實(shí)到每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)、課外實(shí)踐環(huán)節(jié)，并指定相關(guān)的教學(xué)計(jì)劃、學(xué)時(shí)安排；在后進(jìn)行教學(xué)輸出；根據(jù)考核成績(jī)及平時(shí)成績(jī)，做為學(xué)生總評(píng)成績(jī)。而后通過達(dá)成度量化分析，形成不斷改進(jìn)、持續(xù)優(yōu)化的閉環(huán)反饋教學(xué)改進(jìn)機(jī)制。其改進(jìn)后的單片機(jī)開發(fā)人才培養(yǎng)機(jī)制運(yùn)作結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

單片機(jī)課程教學(xué)改革以課程組為單位，參照?qǐng)D1 所示進(jìn)行教學(xué)運(yùn)做，在單片機(jī)各門課程的教學(xué)方面，我們采用了如下的改進(jìn)措施。

圖1 單片機(jī)人才培養(yǎng)運(yùn)行機(jī)制

（1）對(duì)課程性質(zhì)及任務(wù)進(jìn)行研究，根據(jù)畢業(yè)要求達(dá)成度為指導(dǎo)，進(jìn)行指標(biāo)點(diǎn)分解，指導(dǎo)課程教學(xué)設(shè)計(jì)。

例如：在課程中，在完成了單片機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、中斷系統(tǒng)、串行通信、I/O接口以后，學(xué)生具備了能夠清晰地描述單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)，并能對(duì)特定需求給出初步的設(shè)計(jì)方案。達(dá)成了設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)指標(biāo)點(diǎn)。

利用Proteus 軟件進(jìn)行單片機(jī)仿真設(shè)計(jì)，達(dá)成利用現(xiàn)代工具對(duì)單片機(jī)開發(fā)任務(wù)進(jìn)行模擬的人才培養(yǎng)指標(biāo)點(diǎn)。

利用實(shí)驗(yàn)教學(xué)，開放實(shí)驗(yàn)室，達(dá)成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力指標(biāo)點(diǎn)。

（2）圍繞單片機(jī)開發(fā)能力培養(yǎng)，對(duì)相關(guān)課程教學(xué)方法、內(nèi)容、學(xué)時(shí)進(jìn)行安排。考慮到單片機(jī)開發(fā)能力，要求學(xué)生要具備電路計(jì)算能力、電子技術(shù)基礎(chǔ)。在“PCB 電路板設(shè)計(jì)”課程授課中，注意課程的銜接，如在原理圖制作過程中，引入電路計(jì)算，根據(jù)電壓、電流進(jìn)行元器件選型，讓學(xué)生上網(wǎng)查詢相關(guān)元件尺寸封裝；使得學(xué)生不簡(jiǎn)單是學(xué)習(xí)Protel 電路板設(shè)計(jì)軟件，更重要是培養(yǎng)利用所學(xué)知識(shí)、分析設(shè)計(jì)、解決單片機(jī)開發(fā)中硬件設(shè)計(jì)問題的能力。

在“單片機(jī)原理及應(yīng)用”課程中，根據(jù)科技發(fā)展現(xiàn)狀，采用了C 語言進(jìn)行單片機(jī)教學(xué)，使得單片機(jī)開發(fā)更符合時(shí)代主流。在授課過程中，布置課程預(yù)習(xí)、課后作業(yè)，采用板書與多媒體教學(xué)相結(jié)合，避免刻板式的照本宣科，豐富教學(xué)手段，利用多媒體技術(shù)，采用Proteus 軟件進(jìn)行課堂仿真。在作業(yè)布置方面，不局限于書面作業(yè)，更引導(dǎo)學(xué)生采用Proteus軟件進(jìn)行課下仿真，通過大作業(yè)綜合與小作業(yè)結(jié)合形式，促進(jìn)學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的探索，引導(dǎo)學(xué)生上專業(yè)網(wǎng)站如CSDN，查找解決問題的方法，通過課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，采用試驗(yàn)箱接線方式，驗(yàn)證編程結(jié)果，同時(shí)與Proteus仿真軟件進(jìn)行比較，加深對(duì)課程中相關(guān)環(huán)節(jié)的理解。達(dá)成電路原理設(shè)計(jì)及程序調(diào)試能力的培養(yǎng)。

在“單片機(jī)綜合設(shè)計(jì)”2 周實(shí)踐課程教學(xué)中，提出具體設(shè)計(jì)任務(wù)，而后要求學(xué)生根據(jù)設(shè)計(jì)要求，獨(dú)立分析設(shè)計(jì)，采用Protel進(jìn)行電路板設(shè)計(jì)，Proteus 軟件進(jìn)行電路仿真，而后到試驗(yàn)箱進(jìn)行驗(yàn)證，鼓勵(lì)學(xué)生把PCB 電路板圖交給廠家進(jìn)行打烊，而后回來焊接組裝、編程調(diào)試。培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。

在課外科技活動(dòng)中，組織各種單片機(jī)電子設(shè)計(jì)興趣小組，參加各個(gè)級(jí)別的設(shè)計(jì)比賽，通過競(jìng)賽，調(diào)動(dòng)學(xué)生利用所學(xué)的本專業(yè)各種知識(shí)，分析賽題，設(shè)計(jì)解決方案，動(dòng)手制作，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)解決復(fù)雜工程問題的能力。

（3）考核環(huán)節(jié)。每門課的考核成績(jī)包括平時(shí)成績(jī)及考試（考核）成績(jī)，以權(quán)重比例的組合，形成單科總成績(jī)。在考核中，考慮到對(duì)每門課知識(shí)點(diǎn)能力點(diǎn)的覆蓋；考核后，每門課進(jìn)行專業(yè)達(dá)成度計(jì)算，根據(jù)該課達(dá)成度，形成反饋機(jī)制，促進(jìn)課程持續(xù)改進(jìn)；根據(jù)總的達(dá)成度計(jì)算反饋，結(jié)合外部企業(yè)需求及專家組意見，形成培養(yǎng)方案的持續(xù)改進(jìn)方案。

3 總結(jié)

在文中分析了單片機(jī)開發(fā)人才培養(yǎng)存在的問題，結(jié)合專業(yè)評(píng)建，對(duì)電類專業(yè)單片機(jī)課程組教學(xué)過程進(jìn)行改進(jìn)，根據(jù)一輪的教學(xué)實(shí)踐，與專業(yè)評(píng)建之前進(jìn)行比較，改革后的單片機(jī)課程組教學(xué)，更大的激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生綜合本專業(yè)所學(xué)知識(shí)，利用現(xiàn)代工具、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ玫搅溯^大的提高。更符合專業(yè)人才培養(yǎng)的需求。