專業(yè)認(rèn)證背景下的單片機(jī)課程教學(xué)改革與實(shí)踐

楊宇祥 邵偉 高瑞鵬 王建 王新年 劉麗娟

[摘 要] 以專業(yè)認(rèn)證的理念為導(dǎo)向，闡述了單片機(jī)教學(xué)中貫徹落實(shí)工程教育專業(yè)認(rèn)證的意義和重要性，分析了傳統(tǒng)單片機(jī)教學(xué)中存在的主要問題，并給出了貫徹落實(shí)專業(yè)認(rèn)證精神的單片機(jī)課程教學(xué)改革與實(shí)踐的具體措施和方法。

[關(guān)鍵詞] 專業(yè)認(rèn)證;單片機(jī)課程;教學(xué)改革;創(chuàng)新;實(shí)踐

[基金項(xiàng)目] 2018年西安理工大學(xué)教育教學(xué)改革研究資助項(xiàng)目（xjy1847）

[作者簡(jiǎn)介] 楊宇祥（1974—），男，湖南湘潭人，博士，西安理工大學(xué)機(jī)械與精密儀器工程學(xué)院教授，研究方向?yàn)樯镝t(yī)學(xué)工程和智能儀器;邵 偉（1977—），男，湖北荊州人，博士，西安理工大學(xué)機(jī)械與精密儀器工程學(xué)院教授，研究方向?yàn)樯镝t(yī)學(xué)工程和智能儀器。

[中圖分類號(hào)] G642.0? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? ? [文章編號(hào)] 1674-9324（2020）35-0197-02? ? [收稿日期] 2019-10-14

工程教育專業(yè)認(rèn)證倡導(dǎo)以學(xué)生為本、面向全體學(xué)生，將學(xué)生作為首要服務(wù)對(duì)象;強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，以學(xué)生學(xué)習(xí)產(chǎn)出為導(dǎo)向（outcome-based）;強(qiáng)調(diào)學(xué)生具備設(shè)計(jì)和實(shí)施工程實(shí)驗(yàn)的能力，強(qiáng)調(diào)學(xué)生掌握基本的創(chuàng)新方法，具有追求創(chuàng)新的態(tài)度和意識(shí)，具有綜合運(yùn)用理論和技術(shù)手段設(shè)計(jì)系統(tǒng)和過(guò)程的能力。

單片機(jī)課程是一門集應(yīng)用性、實(shí)踐性、技能性、實(shí)用性等為一體的課程和實(shí)用技術(shù)。掌握了單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)，就掌握了當(dāng)今電子領(lǐng)域基礎(chǔ)的核心技術(shù)，對(duì)學(xué)生的將來(lái)就業(yè)、深造、創(chuàng)業(yè)等方面奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[2]。

基于專業(yè)認(rèn)證的主導(dǎo)思想，對(duì)單片機(jī)課程進(jìn)行必要的課程教學(xué)改革，建立該課程與工程師制度相銜接的工程教育專業(yè)認(rèn)證體系，促進(jìn)工程教育與工業(yè)界的聯(lián)系，增強(qiáng)工程教育人才培養(yǎng)對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的適應(yīng)性，促進(jìn)中國(guó)工程教育的國(guó)際互認(rèn)，提升我國(guó)工程技術(shù)人才的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。

一、以專業(yè)認(rèn)證的理念為指導(dǎo)，單片機(jī)課程教學(xué)中存在的主要問題[1]

1.教師在教學(xué)時(shí)沒有注意貫徹以學(xué)生為本、以學(xué)生為中心、以學(xué)生學(xué)習(xí)產(chǎn)出的導(dǎo)向和方針。專業(yè)認(rèn)證強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為本、以學(xué)生為中心、以學(xué)生學(xué)習(xí)產(chǎn)出為導(dǎo)向。然而，任課教師在單片機(jī)課程的課堂授課過(guò)程中，受傳統(tǒng)教學(xué)模式的影響，基本還是以“填鴨式”的教學(xué)方法為主，以教師教學(xué)為主、學(xué)生為輔，沒有真正實(shí)行以學(xué)生為本、以學(xué)生為中心的教學(xué)方法。

2.教師在實(shí)施理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)沒有著重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和能力。由于單片機(jī)課程的實(shí)踐性和技能性非常強(qiáng)，知識(shí)比較抽象，要能夠有效的掌握單片機(jī)技術(shù)，學(xué)生一定要?jiǎng)邮謱?shí)踐，否則課堂理論知識(shí)沒有得到及時(shí)的實(shí)踐和鞏固，學(xué)生不能做到理論聯(lián)系實(shí)際，很快課程知識(shí)就會(huì)遺忘，根本無(wú)法把書本上的知識(shí)符號(hào)變成自己大腦中的真知。

3.教師沒有太多關(guān)注學(xué)生學(xué)完單片機(jī)課程后是否具備設(shè)計(jì)和實(shí)施工程實(shí)驗(yàn)的能力。專業(yè)認(rèn)證非常強(qiáng)調(diào)學(xué)生具備設(shè)計(jì)和實(shí)施工程實(shí)驗(yàn)的能力，強(qiáng)調(diào)學(xué)生掌握基本的創(chuàng)新方法，具有追求創(chuàng)新的態(tài)度和意識(shí)，具有綜合運(yùn)用理論和技術(shù)手段設(shè)計(jì)系統(tǒng)和過(guò)程的能力[3]。平時(shí)在授課過(guò)程中，受課程課時(shí)的限制，教師的精力主要放在如何把課本知識(shí)給學(xué)生講清楚，讓學(xué)生掌握課程知識(shí)體系上，教師往往顧此失彼，很少關(guān)注學(xué)生是否具備設(shè)計(jì)和實(shí)施工程實(shí)驗(yàn)的能力，是否掌握了技術(shù)創(chuàng)新的方法和精髓。

4.單片機(jī)課程教學(xué)任務(wù)完成后，教師們沒有建立完善的單片機(jī)課程合格的評(píng)價(jià)體系和標(biāo)準(zhǔn)，以及進(jìn)行必要的質(zhì)量持續(xù)發(fā)展的改進(jìn)措施。工程教育專業(yè)認(rèn)證非常關(guān)注學(xué)生工作以后對(duì)大學(xué)教育的反饋活動(dòng)，根據(jù)學(xué)生的反饋進(jìn)行有效的課程質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展。目前大學(xué)教育，教師完成了學(xué)生的教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)生順利畢業(yè)后，很少和學(xué)生建立完善的跟蹤機(jī)制，學(xué)生也幾乎不再和老師有任何聯(lián)系，根本就無(wú)法完成課程的質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展的專業(yè)認(rèn)證目標(biāo)。

二、進(jìn)行單片機(jī)課程教學(xué)改革與實(shí)踐，落實(shí)工程教育專業(yè)認(rèn)證的具體措施

（一）課程教學(xué)中增加討論環(huán)節(jié)，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為本、面向全體學(xué)生

改變教師傳統(tǒng)的“灌輸式”課堂教學(xué)方法，注重以學(xué)生為本，面向全體學(xué)生，嘗試采用類似“PBL”（Problem-Based Learning，基于問題式的學(xué)習(xí)方法）的教學(xué)方法，把“以教師為主”轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙詫W(xué)生為主”。在課堂教學(xué)中，對(duì)單片機(jī)重要的知識(shí)點(diǎn)可以適當(dāng)?shù)脑黾右詫W(xué)生為主的自主討論環(huán)節(jié)。面向全體學(xué)生，讓學(xué)生帶著自己的問題自發(fā)、自由的進(jìn)行課程知識(shí)點(diǎn)的討論，讓他們最大程度的進(jìn)行思維碰撞，激發(fā)學(xué)生的思維火花，鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

如果受課程課時(shí)的影響，課堂時(shí)間實(shí)在緊張，可以讓學(xué)生在課前或課后進(jìn)行自主討論，并把學(xué)生的討論情況如實(shí)記入學(xué)生的平時(shí)成績(jī)中，建立完善的課程考核體系。

（二）課程教學(xué)中引入實(shí)例，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生學(xué)習(xí)產(chǎn)出為導(dǎo)向

在單片機(jī)課程的教學(xué)環(huán)節(jié)中，教師注重結(jié)合簡(jiǎn)單的工程實(shí)踐實(shí)例，給學(xué)生滲透單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)的流程和方法，適當(dāng)給學(xué)生布置課后任務(wù)，讓學(xué)生設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，例如利用單片機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)電子表、電子秤、流水燈、測(cè)溫儀、測(cè)距儀、濕度計(jì)等，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，讓學(xué)生帶著任務(wù)進(jìn)行課程學(xué)習(xí)，這樣往往會(huì)事半功倍，增強(qiáng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，夯實(shí)學(xué)生的實(shí)踐操作水平，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

（三）改革實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生具備設(shè)計(jì)和實(shí)施工程實(shí)驗(yàn)的能力

我院?jiǎn)纹瑱C(jī)課程以前采用實(shí)驗(yàn)箱的方式給學(xué)生開設(shè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生只需要按照要求用插線連接電路板，不需要編寫程序。這種實(shí)驗(yàn)方式硬件平臺(tái)老化、仿真軟件平臺(tái)落后、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容落后。

改革實(shí)驗(yàn)方式，課題組為學(xué)生專門量身定做了與教材相對(duì)應(yīng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，讓學(xué)生結(jié)合Keil軟件和C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)來(lái)學(xué)習(xí)單片機(jī)的開發(fā)應(yīng)用，使學(xué)生更好地掌握利用單片機(jī)進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)的技能，幫助他們以“短”“平”“快”的速度掌握單片機(jī)開發(fā)技術(shù)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生具備設(shè)計(jì)和實(shí)施工程實(shí)驗(yàn)的能力，培養(yǎng)了大量單片機(jī)及嵌入式人才。

（四）增加學(xué)生課外實(shí)踐動(dòng)手機(jī)會(huì)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生掌握基本的創(chuàng)新方法，具有追求創(chuàng)新的態(tài)度和意識(shí)

增加學(xué)生課外實(shí)踐動(dòng)手機(jī)會(huì)，給學(xué)生提供課外實(shí)踐場(chǎng)地，讓學(xué)生參加到教師的科研項(xiàng)目或大學(xué)生創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目的研究中。另外，給學(xué)生發(fā)放單片機(jī)實(shí)驗(yàn)所需要的器材和工具，裝在便于攜帶的實(shí)驗(yàn)盒內(nèi)，由學(xué)生自己保管。每位學(xué)生根據(jù)自己課外的情況，自主到實(shí)驗(yàn)室完成課外實(shí)踐，鍛煉學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，激發(fā)學(xué)生追求創(chuàng)新的態(tài)度和意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

（五）建立完善跟蹤評(píng)價(jià)體制，強(qiáng)調(diào)課程質(zhì)量的可持續(xù)發(fā)展

工程教育專業(yè)認(rèn)證注重學(xué)生畢業(yè)后的跟蹤機(jī)制，根據(jù)學(xué)生畢業(yè)后對(duì)專業(yè)知識(shí)的反饋，反饋到教師的理論和實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)中，及時(shí)修正、完善和改進(jìn)單片機(jī)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段，促使任課教師對(duì)課程的授課內(nèi)容、授課手段等進(jìn)行必要的改進(jìn)和完善[4]，促進(jìn)專業(yè)知識(shí)適應(yīng)社會(huì)需求、體現(xiàn)科技發(fā)展、提升技術(shù)人才的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。

課題組老師近年來(lái)一直和本專業(yè)畢業(yè)的學(xué)生加強(qiáng)溝通和聯(lián)系，及時(shí)了解學(xué)生畢業(yè)后在工作崗位上應(yīng)用專業(yè)知識(shí)的程度和情況，及時(shí)、適時(shí)的修正教師的日常教學(xué)，力爭(zhēng)讓學(xué)校的教學(xué)緊緊跟隨專業(yè)知識(shí)的工程應(yīng)用，將最新穎、最先進(jìn)、最實(shí)用的專業(yè)知識(shí)普及給在校學(xué)生，拓寬學(xué)生的專業(yè)知識(shí)背景、提升學(xué)生畢業(yè)的社會(huì)適應(yīng)度、激發(fā)學(xué)生追求創(chuàng)新的態(tài)度和意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生具有綜合運(yùn)用理論和技術(shù)手段設(shè)計(jì)系統(tǒng)的工程能力。

三、總結(jié)

在認(rèn)證貫徹教育部工程教育專業(yè)認(rèn)證方針的基礎(chǔ)上，以專業(yè)認(rèn)證為導(dǎo)向，改革我院?jiǎn)纹瑱C(jī)課程教學(xué)的具體實(shí)施模式，凝練教學(xué)成果，通過(guò)對(duì)單片機(jī)課程的教學(xué)方式、實(shí)驗(yàn)實(shí)施模式、課程體系評(píng)價(jià)手段、實(shí)踐環(huán)節(jié)以及配套的管理、跟蹤機(jī)制等多方面的綜合改革，加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力、思維能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，培養(yǎng)出一批具有卓越創(chuàng)新意識(shí)和動(dòng)手操作能力的優(yōu)秀學(xué)生。

參考文獻(xiàn)

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