基于项目的单片机课程实践教学实施浅析

曹罗生

（广州康大职业技术学院，广东 广州 511363）

“单片机”是高职院工科如自动化、机电一体化与电子应用等专业的必修课程。由于课程内容丰富且工程特质强，所以实践性教学是课程教学的一个重要环节。如果拘泥于传统的教学模式，难以调动学生的学习积极性，激发学生的学习兴趣。“单片机”课程实践性教学传统教学模式的主要特点是以实践课辅以若干验证性试验，这种传统模式存在以下三个不足：

（1）没有从社会工程教育的角度进行教学模式布局，导致课程实践性教学内容与社会需求的知识和技术能力基本不对称，学生所学知识与企业岗位能力要求有较大的差距。

（2）教学内容倾向于灌输抽象、空洞的教条和验证性例举，这种脱离工程项目案例，与实际应用脱节的教学方式难以调动学生探究学习的兴趣。

（3）教学方法主要针对书本知识的理解，课程实践性、探究性教学的时空受到制约，忽视了专业基础知识的掌握运用与个人职业技能素养的有机联系，导致课程实施中学生难以把握、体会所学知识的精髓。

将学生塑造成与社会需求、企业岗位要求相适用的工程技术人才是高职院工程教育的根本出发点。基于项目的单片机课程实践教学改变传统的教学模式、教学方法和教学内容，着重强调通过校企合作平台所采用的“走出去，请进来”[1]的技术交流形式，充分利用社会、企业资源使学生比较深入地了解工程产品开发流程方面的知识，培养学生技术知识和推理、个人职业技能、团队协作和工程系统等方面的能力[2]。

一、实践教学模式的设计

设计“单片机”课程实践教学模式，旨在从专业教学的角度培养学生作为一名工程师的知识技能、团队协作和工程系统方面的基本素养[3]。课程实践教学模式设计的核心内容是利用校企合作平台引进一个实际成型的产品，并根据教学环境实际状况进行抽象形成课程项目，然后由课程项目衍生出实践教学过程中所需的教学内容、教学组织与考核方法等。项目的选择是实现实践教学目标的关键，既要涵盖专业知识，又要强调能力的提升，即要求将“单片机”的基本知识准确传递给学生，并训练学生对相关元件和芯片的识别与检测能力及控制电路系统的综合设计（含程序设计）与调试修改能力。

二、实践教学方法的设计

（1）以专业协会（课外兴趣小组）为平台组织学生定期的专业活动。一方面弥补了课堂学习时间的不足、拓展了专业学习空间，另一方面在学生中培训了一批专业学习带头人，为项目实施打下了一个基础。

（2）实施课程项目时，根据企业项目团队的构建要求将学生分组，每组5至7人。每个小组明确一名专业能力较强的学生担任项目组长（学习带头人）承担任务的分工组合、师生之间沟通、项目相关资料汇总和课堂小组讨论主持等角色。

（3）充分利用各种资源和手段激发学生的学习热情和创新思维能力。每一项教学任务实施时向学生提供相近的实际工程案例资料，包括元件、芯片的电路图片，软件设计图表等。在此基础上以小组为单位展开任务方案的讨论，项目组长负责将讨论中涉及的关键知识，特别是一些综合性的技术、知识向教师提出，教师在课堂上及时点评。这样一方面丰富了学生的知识库、扩展了知识面，另一方面调动了学生的学习积极性，提升了对工程问题的分析、探索的能力。

（4）适当的课外作业和课余学习是保证教学质量、提高教学效率的一种重要途径。教学任务实施前要求学生搜集、整理资料，熟悉项目中涉及的电子元件和芯片的型号识别与功能检测，了解相应的软件设计方法，以此达到促进学生读书学习，提高自主学习能力的目的。

三、实践教学内容与要求设计

实践教学内容和要求如表1所示，教学过程中使学生置身于社会——工程大系统中完成一项应用产品的研发，教学内容就是一个包含产品研发流程的单片机控制系统的设计与调试。系统的工程复杂性将激发学生的创造潜能，促使学生提高动手能力、自主学习能力和团队协作能力，真正实现在团队协作中进行探究式学习，在探究学习中寻求团队协作和交流。

表1 课程项目实践教学内容与要求

四、课程项目实践教学实施过程

首先对班级学生分组，将学习兴趣、动手能力和专业水平等方面素质不同的学生合理搭配，课程项目实施过程中，组长负责项目模块的分割与分配，例如技术资料的搜集、硬件的选择与检测、电路的布局、程序设计、系统硬件与软件的融合方式等，工作模式采用独立协作的方式。由于时间紧，有些内容以课外作业的形式完成。课程项目的实施全过程分为4个阶段：

（1）构思阶段。在小组协商讨论的基础上明确团队人员的项目内容，并形成对项目的整体构思，抽象出系统的结构模型。

（2）设计阶段。各小组经讨论协商确定硬件系统中元件、芯片的布局和软件系统中各程序模块的设计，形成系统方案即建立数学模型。然后课堂上各组长提出本组的项目方案供全班讨论、评估，在此过程中教师只作指导点评，课后各组学生在组长的主持下展开讨论、根据评估意见进行项目方案的修改定稿。

（3）实施阶段。这一阶段重在培养学生的动手操作能力，也是个人职业技能与素养的培养锻炼，其中包括电路板焊接、读码器的使用和系统的运行调试，考虑到课堂教学时间的限制，电路板焊接与系统调试主要作为课外作业利用课余时间完成。

（4）运作阶段。这一阶段的主要任务是项目的展示与修改完善，培养学生工程产品开发能力。首先组长召集小组成员开展讨论交流，根据系统调试运行状况相互点评，各成员据此改正系统构思、设计中存在的缺陷。然后每位同学在课堂上展示自己的项目并进行简单阐述，并根据老师、同学的点评和建议做出必要的改进，进一步提升系统的性能。

[1]刘蓉. 高等教育课程教学改革探索——以工程管理专业为例[J].长春理工大学学报，2011，（5）.

[2]马晓梅，张剑飞，乔付. CDIO模式下高等工程教育的改革与探索[J]. 计算机教育，2010，（12）.

[3]杨敏. 工程教育改革中教师的角色转换和重新定位[J]. 中国成人教育，2010，（2）.