基于蓝桥杯竞赛导向的单片机课程改革及人才培养

金琦淳+袁明新+王琪+任俊

摘 要 单片机是江苏科技大学（张家港）/苏州理工学院机电与动力工程学院机电专业一门重要的专业课程，具有很强的工程实践性，由于以往教学对象的陈旧和教学模式的落后，满足不了培养技能应用型本科人才的要求。因此，学院结合蓝桥杯大赛对课程进行深入改革，通过课程教学大纲重新修订等措施，切实提高学生的工程实践应用能力。另外，探讨蓝桥杯大赛对学院实践创新型人才培养起到的促进作用，进一步提升人才培养质量。

关键词 教学改革；单片机；蓝桥杯竞赛

中图分类号：G642.3 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2016）20-0075-03

Abstract Principles and Applications of MCU is a practical and im-portant course for undergraduate majoring in Mechatronics. The ob-solete teaching object and pattern cannot satisfy the requirement of practical talents training. In order to train application-oriented talents and enhance students practical ability， Blue Bridge Cup competition platform was introduced to operate teaching reform. Measures were taken to lift undergraduates engineering-applications capacity like modifying syllabus. In addition， the effects of Blue Bridge Cup was discussed， such as training innovative talents. The quality of talents is promoted further.

Key words teaching reform； single chip microcomputer； Blue Bri-dge Cup

1 引言

目前，国家鼓励地方本科院校走应用型本科人才培养道路，要求应用型本科教育必须坚持突出基础、突出特色、突出应用和突出技术的方针。同时，国家大力推进大众创新、万众创业，高校大学生是最具创新与创造活力的群体之一。因而，高等院校肩负着培养创新创业和高素质技能人才的重要使命，这就需要高校的专业课程教学理论结合实践。

单片机原理与应用是江苏科技大学（张家港）/苏州理工学院机电与动力工程学院（以下简称“我院”）机电专业开设的专业核心课程，单片机技术被广泛应用于现代工业自动化、电子电气、通信和物联网等领域。显然，这是一门实践应用性很强的课程。

蓝桥杯全国软件和信息技术专业人才大赛是面向所有在校大学生的科技性竞赛，高校参与度与认可度高，赛项设有单片机设计与开发，为个人单项比拼赛。大赛以“加快教学创新与改革，提高学生自主创新意识和工程实践能力，促进高校就业指导工作”为宗旨，赛题基于所学专业课程知识，注重工程实际应用，有机地将理论与实践紧密结合，达到以赛促学的效果。

在蓝桥杯大赛的带动下，我院单片机原理与应用课程教学改革成绩显著，通过该项赛事，引入了新技术，建立了高性能单片机实验室和相关大学生创新实践基地，有效地强化拓展了学生的实践应用能力和创新创业思维。

2 教改的思路与方法

单片机原理与应用课程由于具有非常强的工程实践性，其教学效果的好坏将影响到我院机电专业学生的就业，以及他们今后的专业发展。2014年，学院院长通过对国内应用型本科教育发展形势的调研，结合学院对于培养技能应用型人才的实际情况，建议学院相关课程教师组织学生参加第六届蓝桥杯大赛，由此开启了我院单片机原理与应用课程教学改革的序幕。

针对教学实际，修订教学大纲 我院以往的单片机原理与应用课程教学以传统的8051单片机为主，然而Intel8051技术诞生于20世纪70年代，这样就会造成教学与实际生产应用脱节的情况。另外，传统的理论教学，考虑到教材内容的连贯性、逻辑性和系统性，教师基本是先介绍计算机基础、单片机的最小工作系统、指令系统、汇编（或者C）语言程序设计和中断，然后介绍单片机外围数字或模拟器件的应用，前者属于单片机自身原理部分，后者属于接口技术部分。在课程教学计划中，根据理论教学的进度，会适时安排几个课内实验，一般是每14课时理论课，安排2课时的实验课，从而想要达到理论与实践相结合的目的。但是经教学实践后不难发现，这样的教学模式的教学效果并不理想，培养的学生能力素质和蓝桥杯竞赛的要求差距甚远，完全达不到技能应用型人才的培养目标。综上所述，教学大纲必须重新修订。

蓝桥杯大赛单片机设计与开发赛项采用CT107D单片机开发板作为比赛平台，平台如图1所示。该平台采用宏晶科技研发的IAP15F2K61S2单片机作为微控制器，这款单片机以8051为内核，对原有的性能和功能进行了全面升级，并且成本较低，在市场中被广泛采用。以该款单片机作为教学对象，可以有效地解决与生产实际脱节的矛盾。

教学对象选定之后，一方面，IAP15F2K61S2单片机是宏晶科技的最新研发成果，市场中教材不多；另一方面，技能应用型人才培养需结合我院师生的特点，最终由我院教学副院长亲自挂帅的课程教学团队决定，自编单片机原理与应用课程授课讲义和多媒体教案，要求打破传统教学模式，教师以赛促改，学生以赛促学。

团队编写的讲义注重工程实际应用，将CT107D单片机开发板作为教学实验平台，按照平台实现功能的不同，将其进行模块划分，并作为教学内容的章节，以实验过程和实验现象为导向，由浅入深、循序渐进地讲述IAP15F2K61S2单片机C语言编程方法，目的是通过不断地编程实践来使学生对单片机工作原理既知其然又知其所以然，帮助学生从实际应用中真正理解和掌握单片机，实现理论与实践的有机结合。讲义节减了传统教材中理论性较深却实用性不强的内容，并综合历年蓝桥杯竞赛赛题，编写的讲义章节及授课安排如表1所示。课程上课地点均安排在学校机房，由授课教师带领学生边讲解边练习，很自然地将理论与实验授课融为一体。

完善硬件条件，优化考核方式 为了保证课程教学改革的正常开展，学院添置一批由国信长天公司专为蓝桥杯大赛设计的CT107D单片机开发板比赛平台，并且在南通国芯微电子公司的支持下，建立了高性能单片机实验室，专业建设得到加强，为学院技能应用型人才的培养提供了有力保障。

本课程的考试成绩主要由期末考试成绩、实验成绩和平时成绩三部分构成。课程团队本着鼓励、激发学生参与工程实践的热情，切实提高学生的动手能力和为电子等行业输送优秀人才的理念，特别地将该课程的实验成绩设置为占总评成绩比重的50%。对于实验成绩的评定，在每章节的最后两课时，均会留有实验练习思考题，要求学生在课堂上按时完成；同时，授课教师在机房内巡回进行指导，以便及时帮助学生解决在学习过程中遇到的问题。为了避免学生间相互抄袭，在检查学生实验结果时，可以提一些相关问题进行考核，授课教师依据实验完成的质量和考核情况确定给分。最终，取几次实验的均分作为实验成绩最后得分。期末考试成绩和平时成绩占总评成绩的比重分别下降为40%、10%。

3 实践创新型人才培养

2014—2015学年第二学期，课程团队在13级机械电子工程专业进行单片机原理与应用课程教学改革试点。通过一学期的试点，学生对本课程的学习态度发生根本性改变，从一开始的被动学习转变为积极主动，再到后来的自觉自主学习，已经完全形成一种浓厚的学习氛围。课程团队经过教改实践得出心得：学生的专业兴趣是需要引导和培养的，理论与实践相结合，才是培养工科人才最好的方式。

课内外结合，创造发展平台 实践创新型人才是我院人才培养的更高追求，课程团队抓住本次课改契机，选拔出部分课程表现优异的学生，于2015年1月共同成立机器人协会，并提供配套设施。该组织为学生进行创新实践活动搭建了平台，形成了一、二课堂良好互动的共赢局面。课程团队把蓝桥杯大赛获奖成绩作为检验课程教学改革效果的标准之一，同时作为我院探索实践创新型人才培养的途径之一。

在2015年第六届蓝桥杯大赛单片机开发与设计组别中，我院第一次代表学校参赛。赛前2个月，课程团队为协会开展了每周一次的专题培训，在师生的共同努力下，最终我院学生获得4个江苏省一等奖、4个江苏省二等奖、3个江苏省三等奖、2个全国二等奖、2个全国三等奖的优异成绩。课程团队教师全部被评为大赛优秀指导教师，并且获得由工信部颁发的单片机工程师证书。这些成绩的获得为我院进一步提升人才培养质量和层次奠定了坚实的基础，也为平台今后的发展打下扎实的先期基础。

项目制实施，助力人才培养 作为一个普通的地方性本科院校，学生要想在全国科技竞赛中、在今后的考研就业中占有一席之地，就必须培养其强大的创新实践应用能力。课程团队充分利用机器人协会作为学生个性施展的载体，组织学生申报学校每年的本科生创新创业计划项目和张家港市香樟树创客空间项目，这些项目或是来源于学生主观能动性的发挥，或是课程团队教师的科研项目。在项目过程中，为了更好地帮助学生打开胆大心细的创造性思维，课程团队别出心裁地尝试精选央视播出的我爱发明节目，并适时组织协会学生观看和讨论。该节目每期一个主题，学生通过对玉米收割机、甘蔗收割机和毛豆剥壳机等机械创造发明过程的了解，增加了对工程实践创新的感性认识，进而促进了项目的顺利完成。

项目制的实施，极大地提升了学生的综合应用创新水平和科研实践能力，在这些项目的训练下，取得一些标志性成果。例如：成功研发了多功能智能小车教具，并即将投入学院机电专业的专业课程设计教学改革与实践中；在2015年首届江苏科技大学创新创业大赛、2015年江苏省机器人大赛、2015年中国机器人大赛暨RoboCup公开赛和2015年国际水中机器人大赛等赛事中屡创佳绩；在科技核心期刊上发表论文数篇；等等。

4 结束语

实践证明，这一年来，我院结合蓝桥杯大赛进行单片机原理与应用课程教学改革与人才培养，有效地建立了如图2所示的人才培养模式。该模式的形成，对学生而言，提高了其对于单片机技术的应用能力，达到学以致用的目的，学院大学生创新实践基地的发展将更加促进学生创新实践能力的培养；对教师而言，提升了教学育人水平，为将来发展成为教学名师积累了丰富经验；对学院而言，实现了技能应用型人才的培养目标，以及为学院进一步探索培养实践创新型人才，提升人才培养质量，提供了有效的途径。

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