基于阶段化与小产品产业化的单片机课程改革研究

郭建勤

摘 要 针对单片机应用技术课程现阶段在教学改革方面存在的不足，提出一套由“开发案例→企业观摩→基本知识与案例的学习与仿真→利用开发板制作小产品→小产品产业化”五个阶段组成的课程教学模式，该教学模式步步相承、层层递进，符合认知规律，可实现与产品设计岗位的准零对接，值得推广。

关键词 高职院校；小产品产业化；单片机应用技术；课程改革；仿真软件

中图分类号：G712 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2017）16-0107-03

1 引言

单片机应用技术是各高职院校电子类相关专业的核心课程，是从事智能产品开发与设计所需的必备技术。因此，如何增强本课程的教学效果，是各高职院校单片机应用技术课程组的重要研究课题。当下，各方在颠覆传统的知识系统化教学模式的基础上不断地尝试新的教学模式，典型广泛采用的是项目化教学模式[1]。然而经笔者与多位教学经验丰富的教师共同深入调查、分析及研究后发现，这种全盘打破知识系统化而一味追求将基础知识穿插于每个项目中的项目化教学模式，虽然会对增强本课程的教学效果有一定的帮助，但未完全取得预期效果，分析其原因主要有以下几点。

1）对于过分追求基于项目化教学的单片机课程，将知识分解化后，对大多数学生来说不便于掌握基础支撑知识，很多学生走马观花，难掌握内涵。这些基础知识经过不长时间后，由于过于分散而容易被忘掉，造成课程后续知识的学习受到阻碍，打击了学生学习的积极性与主动性。

2）大多数院校对本课程的课时分配较少（大都一个学期完成，只有96个左右学时），而这些课时只会使得一部分学生在刚刚入门时就停止学习，浅尝辄止、不够深入，只停留在做一些极简单作品的水平上，难以获得充实感和满足感[2-3]。

3）由于绝大多数学生没有合适的机会到真实的工作环境和社会上切身体验本课程技术的应用状况，因此对本课程的学习有一定的盲目性和迷茫性。

鉴于单片机应用技术课程只采用单纯项目化教学存在的上述不足，提出一套遵循人的认知规律、分阶段、更接近实际智能产品开发、优化了现有的项目化教学、能从根本上找到学生学习兴趣点的单片机应用技术课程的教学模式，即基于阶段化与小产品产业化的教学模式。

2 基于阶段化及小产品产业化的单片机课程改革

首先，笔者以单片机应用技术课程的教学现状、单纯项目化教学存在的缺陷、课程最合适的教学时长、如何提高学生的学习积极性和获得感、阶段化教学是否对增强课程教学效果有意义、小产品产业化教学是否对课程教学有促进作用等方面作为主要调研内容，走访各职业院校的单片机应用技术课程理论与实践的任课教师、企业里的智能产品开发与设计工程师，网上调研山东电子职业技术学院的电子信息工程技术、应用电子技术、通信技术、医疗设备应用技术等专业的毕业生，对走访的结果与调研的数据进行整理分析，进而构建单片机应用技术课程基于阶段化与小产品产业化的教学模式。

该教学模式分为五个阶段：单片机教学团队统一调研开发教学案例→组织学生到企业实训观摩、进市场调查，激发学生学习单片机的兴趣与爱好→基础知识的强化学习（先进行系统化的基本理论学习，再利用开发的案例进行教学，从而加强对知识的掌握）→分小组利用开发板制作小产品→实现小产品产业化。其中前三个阶段利用一个学期完成，而后两个阶段利用接下来的另一个学期完成。各阶段及对应的子阶段分别设计如下。

【第一阶段】教学团队统一调研、精简整合内容，组织开发一套难易度适中、实用的教学案例。本阶段以校内专任教师为主、企业工程师为辅。

第一子阶段：校内专任教师在不改变基础知识系统化前提下，精简整合内容，共同制订适合职业教育发展的授课计划，研讨教学方法及教学手段，共同制作课件。

第二子阶段：校内专任教师与企业工程师共同开发一套教学案例，保证这些案例是对已集中讲授完的理论知识的强化与巩固，同时必须具有实用性。

【第二阶段】安排组织学生在第一学期的第一周进企业观摩智能产品的开发过程，使其对单片机有直接认识，之后亲自了解单片机的市场价值，以此激发学生学习单片机的兴趣与爱好。本阶段以企业工程师为主、校内专任教师为辅，引导学生。本阶段考核要点包括出勤、提出问题能力、观摩心得体会。

第一子阶段：观摩硬件开发，并及时组织学生讨论总结所学所得（1～2天）。

第二子阶段：观摩软件开发，并及时组织学生讨论总结所学所得（1～2天）。

第三子阶段：观摩企业产品，并及时组织学生讨论总结所见所得（1天）。

第四子阶段：了解产品市场，总结市场需求（2天）。

【第三阶段】强化学习基本理论知识，借用仿真软件学会软硬件设计以及整体调试。本阶段主要是在校内专任教师的讲授、指导下，学生自主完成。本阶段考核要点包括基本軟件设计能力、仿真设计能力、软硬件统调能力、小案例掌握程度。

第一子阶段：讲解单片机硬件电路的架构、设计原则与方法，案例硬件展示，Proteus仿真软件的应用等。

第二子阶段：讲解采用汇编语言编程的思路、程序架构、编程注意事项、伟福等编译软件的应用、案例程序展示、借助仿真软件和编译软件展示软硬件统调等。

第三子阶段：讲解采用C语言编程的思路、程序架构、编程注意事项、KEIL C等编译软件的应用、案例程序展示、借助仿真软件和编译软件展示软硬件统调等。

第四子阶段：在教师的指导下，学生自主借助Proteus仿真软件、伟福及KEIL C等编译软件，进行案例的二次改造、设计和调试，加深对知识的理解与掌握。

【第四阶段】每四人分为一组，利用开发板制作小产品。本阶段以校内专任教师为主、企业工程师为辅进行指导。本阶段考核要点包括设计的创新性、硬件电路的可靠性、软件的优化、整体系统的协调性。endprint

第一子阶段：每个小组从教师给定的四个小产品中选择两个进行设计，写成设计方案。

第二子阶段：选择元器件，在开发板上进行硬件电路设计。

第三子阶段：进行相应的软件设计。

第四子阶段：软硬件统调。

【第五阶段】每四人分为一组，实现小产品产业化。本阶段由校内专任教师与企业工程师共同指导。本阶段考核要点包括设计的创新性、硬件电路的可靠性、软件的优化、整体系统的协调性、管理制度的完善性、说明书的规范性、产品调研及推销的结果。

第一子阶段：各组制定自己的管理制度，每个参与学生各负其责。

第二子阶段：学生自己提出设计方案，讨论方案的可行性。

第三子阶段：根据设计方案，据产品需求进行经费预算（了解各厂家元器件报价及性能）。

第四子阶段：自主购买元器件。

第五子阶段：在组长的带领下，分工协作，并且记录人员考勤情况、项目进度、出现的问题及解决方案等。

第六子阶段：对产品的软硬件进行统调，并对统调结果进行及时记录。

第七子阶段：写出产品说明书。

第八子阶段：对产品进行市场估价，形成估价报告。

第九子阶段：对产品进行市场调查，形成市场调查报告。

第十子阶段：走入社会进行推销，并对推销事件进行记录。

第十一子阶段：总结。

3 课程改革的特色与创新

本研究提出的基于阶段化与小产品产业化的单片机课程教学改革，较现有的一些改革模式有诸多特色与创新之处，主要体现在以下几个方面。

1）采用阶段化的教学模式，符合认识规律[4]，五个阶段步步相承、层层递进。

2）采用小产品产业化的教学模式，锻炼学生参与“产品开发→产品包装→产品推销”整个过程的各方面的能力，能够更好地实现毕业后与企业的准零对接[5]。

3）學生接触该门课的第一周先不进入具体知识的学习，而是先进入企业及市场进行观摩和调查，由此得知单片机开发这个行业的实际用武之地及经济效益，培养学习单片机的根本兴趣。

4）加大课时量，由现有的一学期教学改为两个学期的教学；为更好地、全面地掌握软件程序的编写，提出既要讲解汇编语言，又要讲解C51语言。学生在学习完成后，基本上能够把所学的基本知识熟练地应用到小产品的开发上，增强了自信心。

5）在知识讲授阶段采用“保持基本知识的系统化的基础上进行案例教学”的方式，这样可以防止由于基本支撑知识过于碎片化而导致学生不便掌握的情况发生。

6）在考核过程中更注重过程性考核，从而提升学生的职业素养。

7）在课程实施过程中，校内专任教师与企业工程师一直处于交流与合作中，校内专任教师走进企业得到学习锻炼，企业工程师的协助教学提高了课程教学的实用性。

4 结论

基于阶段化和小产品产业化的单片机课程改革是在现有的单片机应用技术课程教学举步维艰、传统的系统化理论教学过于枯燥和抽象、现有的单纯的项目式教学对知识分解而不便于学生掌握、学生的兴趣点较难激发的背景下，提出来的一种分阶段、实用性强、易操作、更加接近公司研发产品并推向市场、优化了的单片机应用技术教学模式。学生在所有阶段学习完后，就会基本上掌握企业里的产品开发设计过程及了解产品的市场推广手段，从而可以更好地在毕业时与社会需求岗位实现无缝衔接。该改革方案值得在各职业院校推广应用。

参考文献

[1]李萍，李红萍.基于项目教学法的单片机课程改革[J].甘肃科技纵横，2010（2）：46-47.

[2]张丽霞.单片机课程教学改革与实践探索[J].电子世界，2014（1）：174-175.

[3]高惠芳，杨翠容，胡冀.单片机课程教学的改革与探索[J].杭州电子科技大学学报：社会科学版，2010（3）：75-78.

[4]丁春兰.高职专业技能课阶段式模块化教学分析[J].信息与电脑：理论版，2011（12）：201-202.

[5]董豪杰.如何实现实训课程的产品化[J].职业，2012（6）：13-14.endprint