高職理實一體化課程教學改革研究

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0引言

隨著工業自動化行業的迅速發展，以微控制器為核心的嵌入式系統得到了廣泛應用，而單片機作為入門級的微控制器技術不僅適合初學者學習，而且能夠為其進一步學習STM32打好基礎，因此單片機類課程就成為高職院校電子專業、機電專業、自動化專業的專業核心課程。根據近幾年高職學生就業情況及上崗情況分析，企業越來越希望學生能入職即上崗，即需要學生具有較強的實踐操作能力和項目開發能力，但學校內單片機類課程還存在實踐學時較少、缺少綜合設計實驗、考核更注重理論成績等問題，這就造成了學生培養與社會需求脫節的現象。針對以上問題，筆者以“單片機技術及應用”課程為例，進行教學改革探索，以期達到培養學生成為社會需求人才的目的。

1“單片機技術及應用”課程現狀

在傳統的教學過程中，“單片機技術及應用”這門課程多采用先理論后實踐的教學模式，要求學生掌握MCS-51單片機結構原理、指令系統和程序設計流程等基本知識，并具備熟練運用單片機應用系統設計開發能力，包括單片機的電路 設計、程序設計和調試。近年來，受到OBE、德國“雙元制”、成果導向和理實一體化等教學理念的沖擊，一些高職院校進行了單片機類課程教學模式改革的探索，但大部分的改革存在以下4個方面問題。

（1）概念抽象，學生學習能力較弱。“單片機技術及應用”課程多采用先理論后實驗的教學模式，教材多以單片機的結構原理為開頭，基礎知識部分包含定時器、計數器、中斷、串行接口控制、存儲器擴展等內容，這些內容比較抽象，對于高職類的學生而言難以理解，這就阻礙了學生繼續深入學習的興趣，導致到了學生喜愛的動手操作階段，也不知從何下手，也缺少對知識的融會貫通。

（2）實驗內容單一，實踐環節不充分。“單片機技術及應用”是一門理論與實踐相結合的實用性課程，需要采用大量以實際工程為背景的項目來鍛煉學生的實踐能力，進而加深對理論知識的理解，達到“學中做、做中學”的目的。但實際上，單片機類課程的實驗項目多按理論知識點設計，屬于驗證性的小實驗，難以鍛煉學生的項目分析和設計能力，也難以與實際開發項目銜接起來。學生在學習完課程后看到工程項目任務要求也不知從何入手、毫無頭緒，學生解決實際項目的能力較低。

（3）內容多、學時少，難以開展大型綜合性實驗。“單片機技術及應用”是高職機電一體化技術專業的一門專業基礎課，學時為64，個別院校分配學時甚至更少。但這門課程需要學生掌握單片機的結構原理、定時器計數器、各種接口技術和串行接口控制等內容，同時應該配合實驗進行程序設計和軟硬件聯調，甚至是開發板程序設計。但現有學時僅能夠實現基礎知識的講解和配套實驗練習，無法開展綜合性的大型實驗。

（4）考核方式單一，測試學生水平有偏差。“單片機技術及應用”作為一門專業基礎課，考核方式多為閉卷考試，側重于知識點的考查，程序類的題目只能考查學生的編程能力，對于改進程序和調試能力比較強的學生不足以考查其能力，在測試學生水平上有一定的偏差，也無法測試學生項目設計的綜合能力。同時，因為考核成績中實驗考核的比例小于試卷考試成績，還會造成學生實驗課不主動參與的現象。

2課程教學改革

“單片機技術及應用”作為一門實踐性很強的課程，不僅需要學生掌握單片機的基礎知識，還需要學生具備項目設計能力。筆者以此為目標，改進教學效果，進行了以下5個方面的改革。

（1）教材改革。針對學生的認知發展規律設計校本教材。教材以單片機應用項目為載體，將單片機設計與開發過程中所需要的基礎理論知識與實踐技能分解到不同的項目中，將知識由淺入深、循序漸進地編排，體現“學中做、做中學”的理念。同時采用C語言和匯編語言同時講解的方式，匯編語言有利于初學者掌握單片機原理與硬件資源的描述，C語言適合程序開發，兩者并存講解能夠強化學生對單片機軟硬件知識的理解，培養其編程能力。

（2）教學模式改革。改變以教師教、學生聽為主的教學模式，采用以學生為中心、項目為驅動來構建知識體系的教學模式。課程內容上由原來的分塊教學改為將知識點融入項目中，通過“做中學”的方式進行教學。同時，從項目出發，以完成實驗項目、實現性能指標為目的，鍛煉學生的項目分析能力、設計能力，融會貫通地搭建硬件系統和程序設計能力。“單片機技術及應用”課程由原來的理論與實踐分開教學改為在實驗室進行理實一體化教學，學時增加到80，并配合51單片機開發板進行授課，實現學生“學中做”，有助于學生進一步掌握單片機的結構和原理。

（3）教學項目改革。以項目為驅動來構建知識體系的過程中，項目是關鍵，能夠使學生通過實驗提高學習興趣、加深知識理解、鍛煉項目設計能力。因此，筆者在教學中以層層深入為目的設計了20個任務，每個項目中都包含基礎模塊和綜合設計模塊兩層次的任務，最終通過自主選題的開放形式完成實踐創新任務。如項目一通過簡單的驗證性實驗使學生掌握編程所需的基礎知識和語句，以及硬件設計的一些注意事項。從項目二開始加入了貼近生活的各種電子產品小項目，如LED點陣、數碼管、電子時鐘、鬧鐘等，既能激發學生的學習興趣，又包含整體的項目設計，以此來鍛煉學生的項目開發能力。實踐創新模塊由學生自主選擇課題完成單片機電子產品的開發，包括原理圖設計、PCB繪制、元器件焊接、系統調試，以完成最終電子產品為目的，來鍛煉學生分析問題和解決問題的能力。單片機仿真實驗項目如表1所示。

（4）教學方法改革。除了采用講述教學和項目驅動法，還配合小組合作討論法、問題教學法、演示教學法和線上線下混合式教學法。課上采用問題教學法拋出問題，小組成員共同討論，之后通過講述教學法和演示教學法進行教學，學生利用Keil和Protues軟件進行程序設計和電路圖繪制，完成設計后在單片機開發實驗箱中進行驗證。課程還采用線上線下混合式教學，將教學資源上傳到學習通平臺并設置預習任務點。課上學生帶著問題學習，有利于學生對重點難點知識的掌握；課后設置復習任務點，及時查驗學生掌握情況，有助于盡快調整課程難易程度和課程進度；課后設置作業，學生上傳作品，教師及時批改并答疑，有利于學生考試前復習。

（5）考核方式改革。改變原有的以閉卷考試為主、實驗考核為輔的考核方式，改為“線上任務點（占10%）+項目任務點（占40%）+實踐創新任務點（占20%）+卷面考核（占30%）”的考核方式。其中，線上任務點評價學生的學習態度，卷面考核考查學生對基礎知識的掌握情況，項目覆蓋全面，實踐創新任務點考查學生綜合設計能力，以及學生對單片機設計電子產品的能力。通過全面性評價，測試學生對知識的掌握程度和應用能力。

3結語

對于高職類學生而言，掌握單片機技術需要更多的實踐操作，畢業即能就業是高職學生的核心競爭力，因此圍繞培養學生項目設計能力的教學改革成為培養學生的關鍵任務。遼東學院機電一體化專業經過2年的單片機類課程教學改革實施，共有240余名學生修完“單片機技術及應用”課程，項目化教學引發了學生的興趣，增強了學生的實踐能力，加深了學生對基礎知識的整體把握，增強了學生的項目設計能力，培養了學生融會貫通運用知識的能力，提升了學生的分析問題、解決問題、創新等能力，取得了較理想的教學效果。學生在學完課程后，能夠獨立設計并完成創新大賽的項目，部分作品獲得省級三等獎。然而改革不是一蹴而就的，筆者對教學改革的探索也將繼續。改革只是手段，將學生培養成具備單片機綜合設計能力的人才才是目的，還需要廣大專業課教師與時俱進、不斷完善。

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作者:程權成 崔寶影 單位:遼寧機電職業技術學院 遼東學院工程技術學院