《单片机技术》理实一体化教学模式改革

◆文/广东 莫秀英

随着科技的发展，在我们的生活中随处可见单片机的身影，小到手机，大到汽车飞机，现在几乎只要是电子器件，就有单片机的身影，可以说单片机技术是一切智能机器的基础，掌握好单片机技术，可以从事各种电子设计的工作，对于学生来说非常重要。本文针对《单片机技术》这门课，采用理实一体化教学模式改革，从更新教材内容，注重实践教学；更新教学资源，提升教学水平；采用任务驱动式的教学方法；重建教师团队结构和构建增值性评价体系等多方面阐述，提高教学质量，有助于学生对单片技术的掌握。

当前我国已经进入以智能产业为主导的新经济发展时期，智能技术成为经济增长的新动能、产业发展的新蓝海、高质量发展的新引擎。如果说什么才是未来的新革命，那一定是人工智能，要说人工智能，一定要先说编程，单片机技术就是使用编程控制外围器件实现智能控制。

《单片机技术》作为电子类专业的核心课程，如果只是通过理论知识的讲解，学生很难深刻掌握。本文主要是以职业岗位活动为核心，以职业岗位技能为主线。课程设计中，课程内容实用化，面向就业岗位，教学方式方法多样化，以项目驱动，理实一体。按照理论与实践紧密结合的原则，侧重学生动手能力训练和可持续发展能力培养，主要培养学生在单片机应用方面的综合职业能力。通过本课程的学习，力争培养学生实践能力、创新能力，为学生将来在电子类专业领域进一步发展打下良好基础。本课程实施以实训为主导，采用项目式教学进行，可以极大提高学生的学习积极性和动手操作能力。本课题针对高职院校教育特点，按照理论与实践紧密结合的原则，侧重学生动手能力的训练和可持续发展能力的培养。

一、理实一体化教学模式

理实一体化是在当前职业教育中开展的一种新型教学模式，理是指理论，实是指实践。理实一体化，指将理论与实践的一体化教学。在教学过程中将理论教学与实践教学完全结合起来，在专业的理实一体化实训室同时开展专业理论与技能教学。将专业理论体系与实践环节进行分解、整合、再分解、再整合，从而形成“你中有我，我中有你”的教学态势。

教学模式的概念是课程教学活动中能够让教师按照标准样式，在教学活动中执行的计划。改革开放以来，随着中西方交流的日益深入，教学模式相关理论传入我国，推动了我国教学模式研究的深入开展，教学模式的概念也在不断丰富。与一般的教学方法相比，它更具系统性和实用性，贯穿课堂教学的方方面面，始终与课程教学相适应。教育理论是教学模式得以构建的基础，每一种教学模式的背后总有一定的教育理论做支撑。而教师、课程资源、学生、教学环境等则是教学模式的实施条件。

二、《单片机技术》理实一体化的方案

《单片机技术》课程注重培养学生分析问题、解决问题的能力，强化学生实践能力，遵循学生认知规律，紧密结合电子信息专业的发展需要。本课程设计思路是以电子信息类硬件开发人员、维修人员和测试技术人员等岗位任务和职业能力需求分析为依据确定课程目标。课堂教学实施是主要以学生为中心的项目教学，采用理实一体化教学模式，通过信息化手段突破教学的重点与难点。

首先从单片机的基础开始，进行模块化讲解，通过每个模块的编程让学生掌握硬件电路的控制原理，然后将多个模块组合成一个小项目，通过项目化的编程，让学生学会对知识点的整合，最后通过制作一个小作品，从原理图制作、PCB设计、焊接、编程、产品的调试等过程，让学生熟悉产品设计的开发流程，这一流程综合了《数字电子技术》《模拟电子技术》《电子工艺》《Protel辅助电路设计》《单片机技术》《C语言程序设计》等多门课程的内容，将多门课程的理论和实践课整合教学，让学生在实践过程中，在掌握和精通单片机技术的同时，将其他课程的知识加以运用。通过层进式的教学，学生可以较好地完成知识目标、技能目标和素质目标(图1)。

图1 层进式教学

三、理实一体化的改革措施

《单片机技术》理实一体化的改革措施主要从更新教材内容，注重实践教学；更新教学资源，提升教学水平；采用任务驱动式的教学方法；重建教师团队结构和构建增值性评价体系等几个方面进行阐述。

1.更新教材内容，注重实践教学

教材是教学过程的重要载体，加强教材建设是深化职业教育教学改革的有效途径，推进人才培养模式改革的重要条件，也是推动高职院校发展的基础性工程，对促进现代职业教育体系建设，提高职业教育人才培养质量具有十分重要的作用。教材是学生学习单片机开发的敲门砖，选择适合学生基础知识的教材非常重要。传统的单片机教材大多数基于汇编语言编写，实用性没有C语言那么强，而在企业工作中主要是以C语言开发为主，汇编语言通常用来解决一些C语言无法解决的问题。在职业院校中，选择一本以C语言为主，汇编语言为辅，深浅适度，以项目开发为导向的应用型教材非常重要。单片机技术是现代工业自动化、电子电气、通信及物联网等领域的一门主流技术，是学习ARM嵌入式系统、FPGA设计等更高阶技术的基础，很多同学都想学好单片机技术，可能看了不少书，付出了很多努力，但总感觉似懂非懂，遇上具体项目很茫然，无从下手。单片机技术更新很快，最早是从8位的8051内核开始，后来出现了16位的AVR内核，再到32位的ARM内核，而大多数职业院校的教材编写年限已经很长了，很多技术没有更新。要跟进技术发展的步伐，除了教师加强学习外，还要合理更新教材。推荐教材《单片机应用技能项目化教程》是“十三五”职业教育规划教材，教材中的项目是单片机技术实际应用中常见的工程项目，实现了互联网与传统教育的完美融合。“纸质教材，数字课程”，扫描二维码，即可观看动画、微课等视频类数字资源，随扫随学。

2.更新教学资源，提升教学水平

传统的《单片机技术》课程教学内容侧重于单片机原理知识的传授。教学内容主要包括单片机基础知识、寻址方式、指令系统、中断系统等内容。随着混合式教学方法的出现及智慧教学的普及，紧密结合岗位任职要求，充分考虑学生后续课程学习，优化调整教学内容，压缩寻址方式、指令系统等内容，增加了C语言程序设计等内容，突出综合设计能力，培养学生电子开发的综合技能，强化实践教学任务。课程内容遵循学生的认知规律和能力培养规律，实践教学任务紧扣理论知识内容。

线上资源有云职教在线平台，我们把线上与线下的资源有效整合，选取优秀教师的精品课程，供给学生学习，学生在课堂上没有掌握或者掌握得不够深入的内容，可借助我们选取的配套课程加深学习效果，让学生线下与线上的内容有机结合在一起，提高了学习的效率，从而完成学习目标。整个学习过程包括线上精品课程资源学习，以及课前自测、问卷调查、主题讨论、抢答、课后自测等活动。

线下配备丰富的教学资源，配备有60个座位的智慧教室，有大屏幕，装有Proteus仿真软件，可播放教学课件视频。电路仿真软件Proteus，用于程序调试；课件、仿真素材、仿真视频，为学生学习提供资源支撑；配备蓝桥杯单片机电子设计开发板，用于硬件验证，还能参加蓝桥杯单片机电子设计与开发竞赛，以赛促教，以赛促学。

3.采用任务驱动式的教学方法

基于项目驱动式教学模式，应该积极构建起多样化的教学实践，实现在学中做，在做中学的效果。应该积极坚持以项目为主线，以教师为主导，以学生为主体，注重将实践项目贯穿在教学始终。借助具体的项目和教学任务来将新的教学知识引入其中，并积极采取案例教学法，以促进学生对重难点知识的教学理解和掌握。开展实践教学，应采取任务驱动的方式，努力实现循序渐进、由表及里的学习方法和具体的教学途径，积极有效激发起学生自主学习和实践的动力，确保实现让学生学有所用和学以致用的良好效果。

通过《单片机技术》的实践教学，使学生以掌握单片机技术的基本理论、强化应用和技能为重点，以加强基础、突出应用为主线，坚持基本知识点的学习。在相关知识的学习中注重培养学生分析问题、解决问题的能力。根据高职学生认知过程和接收能力的规律，注重理论与工程实际的紧密联系，通过理论教学和课程设计等技能的训练，使学生的综合能力及创新能力得到培养，为今后从事专业技术工作打下良好的基础。《单片机技术》实践教学课时分配如表1所示。

表1 实践教学课时分配

4.重建教师团队结构

很多学校的教师从学校毕业出来又进入学校任职，虽然理论知识扎实，但是实践经验不足，在教学的过程中有所欠缺，这就需要我们完善师资队伍的建设，以专业升本师资团队建设要求为标准，引进、培训相结合，建设一支技术能力、教学能力相长的智能控制技术专业教学团队。建立双导师制，一方面让学校的老师深入到企业中去，在企业中进行挂职锻炼。另一方面，学校聘请企业中的大数据工程师、算法工程师、项目经理等行业从业人员到学校进行授课、讲座、研讨等。

通过引进、培训相结合，建设一支技术能力、教学能力相长的教学团队。具体指标为：高级职称专任教师比例不低于30%，具有研究生学位专任教师比例不低于50%，具有博士研究生学位专任教师比例不低于15%，“双师型”教师占比不低于50%，引进1名省级及以上教学名师，专业教师获省级及以上教学领域有关奖励两项以上。

5.构建增值性的评价体系

教学实施效果如何，需要教学评价来检验，教学评价是对教学过程和结果进行的价值判断，也是进一步完善理实一体化教学模式的有效途径。理实一体化教学模式的评价也是一种综合的评价，既要对学生的学习成果予以评价，又要对教师创新性教学模式进行评价。

课前问卷调查，得出学生的知识掌握情况，通过课堂的学习，课后对知识掌握情况再次统计，得出学生的增值性评价。例如，表2为数码管显示项目评价表，可以通过评价表了解课前课后学生的掌握情况，为下一节课做好准备。

表2 增值性评价表

四、理实一体化的成效

以往的教学理论和实践是分开讲的，学生在实践课堂上比较活跃，而在理论课上学生觉得没用，听得累听不懂，老师也讲得“累”。一体化教学过程中，实现“教、学、做、评”四个环节一体化，理论和实践相结合，学生在做中学，学中做，教师在做中教，提高学生的学习兴趣。增加了“评”的环节，学生自评互评，教师点评，学生评教师，增加师生的互动，促进教学。

我校通过近两年对单片机技术这门课程的教改实践研究，从不同方面进行了改革，从而带动了同学们学习单片机技术的兴趣。每年同学们都能积极参加各种电子设计大赛，如智能工程系电子设计大赛、省里举行的电子设计大赛、蓝桥杯单片机设计与开发项目。大多数参赛的同学都是优先采用以单片机技术为主的设计方案，设计了很多优秀的作品，并取得了很好的成绩。