校企共建通信工程專業(yè)“單片機原理與應(yīng)用”課程的研究

王民 張立材 王稚慧 曹清菁 要趁紅

摘要：本文分析了目前本科院校的單片機課程的教學(xué)現(xiàn)狀，提出了在校企合作模式對該課程教學(xué)改革的具體方法。文中重點提出了校企聯(lián)合制定教學(xué)計劃，共同承擔(dān)教學(xué)、實驗、考核任務(wù)，改進教學(xué)方法，使學(xué)生能夠適應(yīng)崗位需求，為企業(yè)培養(yǎng)出高素質(zhì)的應(yīng)用型人才。

關(guān)鍵詞：課程整合；校企結(jié)合；單片機應(yīng)用與開發(fā)

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）10-0151-03

一、引言

單片機原理與應(yīng)用是通信工程專業(yè)的重要技術(shù)基礎(chǔ)課程，實踐性強、綜合能力要求高是本課程的特征。熟練運用單片機技術(shù)，要求學(xué)生必須全面掌握硬件設(shè)計能力和軟件設(shè)計調(diào)試能力。單片機應(yīng)用的硬件設(shè)計能力就是運用所學(xué)單片機理論，以及電路理論、電子技術(shù)理論等基礎(chǔ)理論知識設(shè)計單片機應(yīng)用系統(tǒng)電路原理圖并制作印刷電路板的能力；單片機應(yīng)用軟件設(shè)計調(diào)試能力就是要求學(xué)生在掌握單片機系統(tǒng)程序設(shè)計原理基礎(chǔ)上，比較熟練運用編程工具，尤其是高級語言編寫與調(diào)試單片機系統(tǒng)實際應(yīng)用程序的能力。這兩方面的特點突出展示了單片機原理與應(yīng)用課程的特點，就是對學(xué)生全面素質(zhì)要求較高，涵蓋學(xué)科課程范圍廣。因此，探索一條學(xué)校和企業(yè)在優(yōu)勢方面相結(jié)合的教學(xué)模式，是十分有必要的。

單片機原理與應(yīng)用是我校通信工程和電子信息工程以及自動化專業(yè)的一門重要課程，是學(xué)生將來在相關(guān)專業(yè)就業(yè)工作的最基本技能，也是一門學(xué)生走向社會的“飯碗”型課程。所以，該課程的教學(xué)效果將直接影響學(xué)生就業(yè)及將來在專業(yè)領(lǐng)域上的后續(xù)發(fā)展?fàn)顩r。不論高職教育還是本科教育，都越來越注重單片機教學(xué)學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)，藺玉珂等人[1][2]討論了基于工作過程的教學(xué)方法，依據(jù)典型的單片機應(yīng)用產(chǎn)品開發(fā)過程實施課程教學(xué)。李萍等人[3]是采用項目教學(xué)法，將教學(xué)內(nèi)容分割為若干個教學(xué)項目。不少學(xué)校也在學(xué)單片機原理課程的動手能力加強方面進行了積極有益的探索?！皣庑Ｆ蠼Y(jié)合之比較”[4]則對各國政治、經(jīng)濟、歷史、文化、教育理念等差異下，東西方不同國家高等職業(yè)教育“校企合作”在企業(yè)與學(xué)校的關(guān)系處理上表現(xiàn)出不同的特點，以及各自不同的人才培養(yǎng)模式與特色。

二、課程教學(xué)計劃改革

課程教學(xué)計劃改革最主要特色是校企聯(lián)合制定教學(xué)計劃。單片機課程的教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生較完整地掌握單片機系統(tǒng)的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。將工程實際需要與原有教學(xué)計劃結(jié)合起來制定校企結(jié)合模式下的教學(xué)計劃。即將工程實際與該課程的理論知識和生產(chǎn)實踐有效地結(jié)合起來，在教學(xué)過程中重點培養(yǎng)學(xué)生的實踐動手能力，解決實踐工程問題的主動思考的能力。并通過實踐，使學(xué)生掌握的知識能更好地與企業(yè)的要求接軌。根據(jù)不同的企業(yè)需求，上述教學(xué)目標(biāo)也必須進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，同時由系部教研室和企業(yè)共同協(xié)商，制定可行的教學(xué)大綱和教學(xué)計劃改革方案。[5]根據(jù)以單片機系統(tǒng)研發(fā)和滿足行業(yè)企業(yè)的需求為前提，提出的通信工程專業(yè)“單片機原理與應(yīng)用”課程校企共建教學(xué)模式是，以學(xué)生能力培養(yǎng)和工程素養(yǎng)為主線，以企業(yè)真實項目的實現(xiàn)全過程為教育教學(xué)背景，以與行業(yè)企業(yè)共建教學(xué)環(huán)境為條件，教、工、學(xué)相結(jié)合的共享型資源建設(shè)為手段，在原有傳統(tǒng)教學(xué)模式基礎(chǔ)上，共調(diào)整出的12個課時（以往“單片機原理與應(yīng)用”課程總教學(xué)時數(shù)為40課時）。利用調(diào)整出的12個課時，結(jié)合該領(lǐng)的最新技術(shù)和應(yīng)用、發(fā)展現(xiàn)狀和前景，安排了智能控制儀、智能變送控制器、多功能馬歇爾穩(wěn)定度試驗儀三個企業(yè)實踐項目，三個企業(yè)實踐項目各安排4個課時?！秵纹瑱C原理及應(yīng)用》課程的分配安排由原來課內(nèi)講課32課時+校內(nèi)實驗8課時，整合后變成課內(nèi)講課24課時+校內(nèi)實驗4課時+企業(yè)實踐12課時。相應(yīng)的學(xué)分比重由原來的2.5分調(diào)整為3分。

理論課教材選用李建忠主編的《單片機原理與應(yīng)用》第二版。該教材為高等職業(yè)教育規(guī)劃教材，論述清楚、實例豐富、通俗易懂。實訓(xùn)教材選用我系教師自行編寫的單片機實訓(xùn)教程，該教程兼顧單片機實訓(xùn)室設(shè)備條件和企業(yè)要求，針對性強，便于學(xué)生實際操作。

1.師資力量改革。除了增強我校單片機原理與應(yīng)用原有理論課和實驗課授課教師外，從合作企業(yè)中的優(yōu)秀技術(shù)人才中，經(jīng)挑選了4名實踐教學(xué)工程師，作為工程實踐教學(xué)授課教師，大大加強了師資力量。校內(nèi)教師承擔(dān)單片機原理與應(yīng)用課程中24課時的校內(nèi)教學(xué)任務(wù)。另外一部分師資是由來自企業(yè)專業(yè)技師、工程師作為實踐教學(xué)的校外授課與指導(dǎo)老師，并承擔(dān)企業(yè)實踐教學(xué)的12學(xué)時教學(xué)。學(xué)生分為5人一組，跟隨老師頂崗實習(xí)，學(xué)習(xí)各種工程設(shè)計與系統(tǒng)調(diào)試技能。

2.課程教學(xué)內(nèi)容整合。在改革教學(xué)模式的同時，圍繞通信工程專業(yè)與計算機相關(guān)課程教學(xué)模塊中典型單片機應(yīng)用題目，凝練教學(xué)大綱，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容。首先對于“單片機原理與應(yīng)用”、“微機原理與接口技術(shù)”和“DSP應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計”三門課程教學(xué)內(nèi)容中重復(fù)出現(xiàn)的許多知識點進行適當(dāng)?shù)膭h除，將“單片機原理與應(yīng)用”、“微機原理與接口技術(shù)”和“DSP應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計”三門課程作為一個整體教學(xué)模塊來編寫各個課程的教學(xué)大綱，目的是去除各門課程之間冗余的教學(xué)內(nèi)容，達到將各門課程內(nèi)容的調(diào)整融合。例如，二進制數(shù)的概念和基本運算在“微機原理與接口技術(shù)”課程中有比較深入的研究和應(yīng)用。因此，精簡或刪除了“單片機原理與應(yīng)用”和“DSP應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計”課程中二進制數(shù)的概念和基本運算教學(xué)內(nèi)容，重點研究二進制數(shù)運算的應(yīng)用及相關(guān)程序設(shè)計。又比如“微機原理與接口技術(shù)”課程中講解的CPU中各種寄存器工作原理及應(yīng)用的教學(xué)內(nèi)容，在“單片機原理與應(yīng)用”和“DSP應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計”課程中會重新出現(xiàn)，那么就可以簡化在“單片機原理與應(yīng)用”和“DSP應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計”課程教學(xué)中有關(guān)寄存器工作原理的教學(xué)內(nèi)容，重點講授在單片機或DSP系統(tǒng)中寄存器的特點及應(yīng)用，尤其是其在不同項目中的靈活運用，從而從本質(zhì)上了解和掌握通信工程專業(yè)計算機類課程教學(xué)內(nèi)容。利用調(diào)整出的12個課時，結(jié)合該領(lǐng)的最新技術(shù)和應(yīng)用，發(fā)展現(xiàn)狀和前景，安排了智能控制儀、智能變送控制器、多功能馬歇爾穩(wěn)定度試驗儀三個企業(yè)實踐項目，三個企業(yè)實踐項目各安排4個課時。

去除各門課程之間冗余的教學(xué)內(nèi)容，也為了解計算機領(lǐng)域的最新技術(shù)應(yīng)用、發(fā)展現(xiàn)狀和前景提供了教學(xué)空間和時間，為增加與之相關(guān)的單片機工程實踐項目實踐內(nèi)容提供了教學(xué)空間和時間，提高了學(xué)生對“單片機原理與應(yīng)用”、“微機原理與接口技術(shù)”和“DSP應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計”三門課程相關(guān)理論的理解，促進了其對上述三門課程在本專業(yè)工程實踐需求的理解程度。教和學(xué)雙方面將計算機類課程構(gòu)建成為一個有機的整體，又各有分工和特色。[6]

三、課程改革考核方式的改變

主要的考核方式還是采用閉卷考試方式，成績的比例有所調(diào)整，平時成績由原來占30%變成調(diào)整后的45%，相應(yīng)的卷面成績由原來的70%變成55%。平時成績中作業(yè)占20%和平時考勤占20%不變，實驗由原來占50%變成調(diào)整后的校內(nèi)實驗占20%，企業(yè)實踐占40%。

卷面考試和校內(nèi)實驗考試與改革之前一樣，學(xué)生通過進入企業(yè)親自動手完成三個單片機項目，企業(yè)實踐的考核在學(xué)生完成這三個項目的學(xué)習(xí)之后，通過抽簽來考核其中的一個項目作為企業(yè)實踐的成績，最后按比例算入總成績。

《單片機原理及應(yīng)用》實驗課程的總評成績根據(jù)試驗完成情況、實驗報告、出勤等三個方面綜合評定考核。按總成績滿分100分進行考核，分為課前準(zhǔn)備、實驗過程、實驗報告、實踐考核四個實驗考核部分，各個考核部分占總成績的百分比如表1所示。

四、“校企結(jié)合”實踐實施方式

采取任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)方式開展教、學(xué)、練、做一體化的理論講授和技能訓(xùn)練。這種教學(xué)理念對《單片機原理及應(yīng)用》的教學(xué)有一定的促進作用，但是驅(qū)動任務(wù)是由教師提供給學(xué)生的，沒有回答任務(wù)的本來根源從何而來的問題，所以，只在一定程度上解決知識傳授和技能培養(yǎng)的問題。校企結(jié)合的教學(xué)模式下，學(xué)生可以在進入企業(yè)任務(wù)實施的過程中將所學(xué)知識運用到實踐中，發(fā)現(xiàn)并提出問題，逐步學(xué)會自己提出解決問題的方法和路線，也就是自己提出任務(wù)驅(qū)動。顯然，較之一般化的任務(wù)驅(qū)動教學(xué)模式，校企結(jié)合教學(xué)模式可以更進一步，任務(wù)由自己發(fā)現(xiàn)、提出，由自己運用解決問題。學(xué)生可以更深刻體會所學(xué)知識點與具體實踐之間的特殊關(guān)系，由實踐促進知識點的深入理解，使得自身對知識的理解和掌握獲得升華。當(dāng)然，在這個過程中離不開作為實踐導(dǎo)師現(xiàn)場工程技術(shù)人員的指導(dǎo)，從而達到舉一反三、靈活運用知識的最終目的。研究設(shè)計的“校企結(jié)合”實踐實施方式包括項目描述、項目預(yù)設(shè)計和項目實施三個主要步驟。

1.項目描述。每個實踐項目開始時，首先由指導(dǎo)教師介紹項目內(nèi)容，組織學(xué)生多方位、角度討論項目內(nèi)容。通過討論使學(xué)生清楚了解實踐目的，學(xué)生知道該做什么，逐步知道為什么做。

2.項目預(yù)設(shè)計。根據(jù)項目設(shè)計的任務(wù)要求，先確定設(shè)計的硬件電路方案，在老師的指導(dǎo)下讀懂硬件電路圖，進行分組，每組負責(zé)項目中的不同模塊。要求教師們必須引導(dǎo)學(xué)生對每個步驟進行思考和實踐，這樣可以較大地調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)單片機的興趣，培養(yǎng)學(xué)生硬件電路設(shè)計能力，形成電路設(shè)計和程序設(shè)計思想。

3.項目實施。學(xué)生分組進行項目實施，教師負責(zé)統(tǒng)籌管理規(guī)劃模塊做成構(gòu)架，并分析探討及模塊工作流程，提出最佳工作流程及方案。給予學(xué)生思路、給予學(xué)生結(jié)論的教學(xué)方式轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生自己發(fā)現(xiàn)問題、自己解決問題、自己得出結(jié)論的教學(xué)方式。

在確定硬件的基礎(chǔ)上，要進行軟件的總體設(shè)計，包括軟件主流程的設(shè)計以及各子程序的設(shè)計，同時，要寫出詳細的操作說明，如時間的調(diào)整方法、顯示窗口的時間切換等，以配合軟件的設(shè)計。培養(yǎng)學(xué)生程序設(shè)計能力。然后進入硬件的調(diào)試及編程工作，設(shè)計組內(nèi)的同學(xué)可根據(jù)任務(wù)分工，有調(diào)試硬件各功能，如鍵盤子程序、顯示子程序等，有進行整體程序的編制的，各模塊的編制過程中要注意資源的銜接。培養(yǎng)學(xué)生單片機產(chǎn)品綜合設(shè)計開發(fā)能力。最后進入聯(lián)機調(diào)試，各組之間聯(lián)機調(diào)試的原則也要采用分步走的原則，各個模塊要逐步套入，通過一個再增加一項功能，從而達到設(shè)計的總體要求。最后寫出設(shè)計報告。實驗報告中，應(yīng)該包括實驗名稱、實驗的目的、完成實驗所需的設(shè)備、實驗的思路、電路圖、程序、實驗中遇到問題的解決過程、實驗結(jié)束后的思考等多個內(nèi)容。培養(yǎng)學(xué)生溝通與表達能力，形成計算機技術(shù)應(yīng)用工程所必需的基本職業(yè)素養(yǎng)。

五、課程改革實施成效

我們對單片機理論和實踐教學(xué)進行課程整合及安排，重點加強學(xué)生動手能力和應(yīng)用能力的培養(yǎng)。課程內(nèi)容以行業(yè)企業(yè)的產(chǎn)品研發(fā)與技術(shù)服務(wù)需求為導(dǎo)向，以培養(yǎng)學(xué)生能力為主線。項目（系統(tǒng)功能要求）涉及到單片機教學(xué)知識點進行分析，以相對完整的產(chǎn)品模塊作為教學(xué)項目，將相關(guān)的教學(xué)知識點融入到課程的教學(xué)項目中。教學(xué)成果以產(chǎn)品形式提供給企業(yè)，進而提升企業(yè)生產(chǎn)效益。學(xué)生們通過進入企業(yè)親手接觸項目工作，不但提高了學(xué)生們的學(xué)習(xí)熱情，也使課本知識活靈活現(xiàn)地展現(xiàn)在學(xué)生面前，對于畢業(yè)設(shè)計和就業(yè)都有很大的幫助。進入企業(yè)親手接觸項目實踐主要是從專業(yè)教學(xué)的角度提升學(xué)生作為工程技術(shù)人才的基本素養(yǎng)。安排的三個企業(yè)項目緊貼社會需求，具有一定的應(yīng)用價值，更全面提升了學(xué)生們的動手實踐能力，具有一定的職業(yè)導(dǎo)向性。

經(jīng)過教學(xué)實踐環(huán)節(jié)的檢驗，該教學(xué)體系激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高了學(xué)生的理論水平和動手能力，符合單片機原理及應(yīng)用課程的特點，取得了較好的教學(xué)效果。

參考文獻：

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