基于应用型人才培养的单片机教学方法研究

谭 洁

铜仁职业技术学院，贵州 铜仁 554300

随着我国科技水平的高速发展，企业对物联网、电子信息、计算机、机械制造类专业的应用型人才的需求量不断增加，高职院校作为应用型人才培养的摇篮，在专业课程建设中应该更加注重培养学生的实践应用能力。在物联网、自动化、机电一体化等专业中，《单片机原理与应用》课程是其专业必修核心课程之一，它结合了电工电子技术和C 语言编程等前导基础课程的知识，将程序与硬件电路结合起来，是一门具有潜在工程性和实践性的课程。但是，目前大部分高职院校对于单片机这门课程通常采用讲授为主、实践为辅的教学方法，学生存在重理论轻实践的情况，也就是说很多的学生理论知识非常丰富，但是实践能力却有些欠缺，于是在学生毕业后进入企业，通常不能很好地满足企业对单片机人才的需求。因此职高院校为了能够培养出满足企业需求的优秀人才，许多的高职院校也在单片机实践教学的过程中针对应用型人才的培养进行了多方思考并进行了改革［1］。

经过与企业等用人单位的深入交流探讨发现，他们不仅需要理论知识扎实的应聘者，更多是注重应聘者的实践能力和应变能力，因为应聘者在企业的日常工作中要进行大量的实践操作，因此企业在招收毕业生的时候会对实践操作格外重视，能够直接上岗的毕业生将成为企业重点关注和培养的储备对象。为了培养出更多符合企业需求的应用型人才，对单片机课程教学过程中存在的现有问题进行分析和研究，通过对其培养目标、教学内容、教学方法、考核体系等多方面的改革，探索出一套以学生为主导的具有工程性、实践性、趣味性的教学方法，为培养出满足社会和企业需求的创新型综合应用型人才奠定基础。

一、现阶段单片机教学中存在的问题

（一）教学内容偏理论

通过对单片机课程的分析发现，大多数高职院校存在理论知识的比重过大，而实践部分的内容所占比重远远小于理论知识的现象。同时，在高职院校的考核多以笔试为主，这也导致了许多教师为了完成教学任务，学生为了能够取得良好成绩，而花费大量的时间记忆和掌握理论知识［2］。在单片机原理中理论内容不仅多，知识点也零散，这让不少的教师在教学工作中专注于讲解知识点，并花大量时间帮助学生对知识点进行系统性和完整性的梳理，从而更加忽略本就占比轻的实践部分，这种教学模式也在不知不觉间向学生传递了不用重视实践的信号，使许多学生陷入重理论轻实践的学习误区，学生也会因为缺乏实践而对理论知识无法做到真正的理解，导致教学效果不理想。

（二）教学方法单一

单片机是一门理论和实践并重的学科，在掌握好理论基础后就需要进行实验将理论知识加深和进一步理解，而在现阶段高职院校的单片机教学中，教师受到学时的限制，基本上以理论教学为主，主要的教学方法就是将知识点以灌输的方式讲授给学生，学生在学习单片机原理的过程中要做的就是记好笔记，对知识点进行背诵记忆，而长时间的理论讲授和单一的教学方法导致学生对单片机课程的学习产生疲劳和抗拒的情绪，无法激发学生的学习热情。这种学习热情的缺乏也导致教师在进行实践教学时，学生无法集中精力投入到实践中，导致实践教学进展缓慢或是无法开展，从而无法实现实践与理论相结合，造成学生理论知识与实践活动严重脱节的情况。

（三）考核方式单一

在现阶段，许多的高职院校对于学生学习成果的考核还是以试卷形式为主［3］，在高职院校的考核体系中，卷面成绩占50%以上，实践成绩和平时的课堂表现成绩占剩下的比重。对于《单片机原理与应用》课程的考核也是如此，这种单一的考核体系也成为学生不重视实践的一大重要原因。而单一的考核方式也导致教师和学校无法对学生的知识综合应用能力进行多方位考评。

二、单片机课程教学的思考与探索

（一）结合产业发展需求，确立新的培养目标

高职院校应该根据所在地区及周边区域进行调研，对区域内电子信息、机械等产业的发展需求进行充分了解并进行分析，在了解企业需求后再结合产业的发展需求，同时对不同行业的不同岗位的工作任务进行分析研究、总结归纳，找到企业所需人才应具备的能力和技能，重新制定《单片机原理与应用》课程教学的能力目标。

此外，高职院校可以根据企业的不同岗位职责对应用能力进行需求划分，同时对单片机的课程教学进行培养目标和能力目标详细划分，例如可以将单片机课程教学目标分成软件系统设计、硬件系统设计以及综合系统调试等多个方面，为社会和企业培养出知识综合应用能力强的优秀人才。

（二）进行课程教学内容及体系的优化和重构

单片机课程具有较强的理论性、工程性和实践性，在教学内容体系优化上，要以知识综合应用能力为导向，重点突出学科的实用性。在教学内容设计中，以兴趣为引导，开展以学生为中心、项目为载体、任务为驱动、知识为导向的项目化教学模式［4］。在单片机课程教学中围绕专业背景选择开展项目，在项目中增加工程性和实用性，激发学生的学习愿望、学习热情，提高学生学习的积极性和主动性。例如：在单片机的I/O端口学习中加入LED 指示灯幸运大转盘项目，在定时器/ 计数器学习中加入篮球比赛计时器设计、教室人数统计等项目，围绕着项目设计开展教学任务，在理论中联系实作设计，在实作中验证理论，体现单片机课程的创新性、趣味性和挑战性。

（三）进行教学手段多样化的探索

针对在传统单片机教学过程中存在的学时有限以及教学方法单一的情况，通过探索教学手段的多样化，将理论与实践进行有机结合，不仅能够解决学时不足、教学方法单一的问题，还能有效改善理论与实践严重脱节的情况。

（四）建立过程评价与期终评价相结合

在现阶段，对于高职院校来说学生能力是主要的培养目标，因此在对学生采用的考核评价体系也要作出相应的调整。例如可以通过建立过程评价，再结合期终评价，从而对学生的综合素质以及综合能力进行全面的课程考核，实现对学生综合能力的评价。在理论知识部分，可以通过过程性评价进行考核，从而掌握学生的学习效果。能够采用的手段有课堂提问、平时作业等，使教师及时监测到学生在课程学习过程中的学习表现。

教师还可以将期末闭卷的考试作为学生的终结性评价，在试卷的题型设计方面，除了要有记忆性的理论知识考核，还应该增加一些设计、分析类的题型，对学生的工程应用能力进行考察，从而达到全面考察学生综合应用能力的目的。

三、单片机教学中对课程内容进行改革

（一）对理论课程内容进行改革

在单片机课程教学的过程中，理论课程的主要教学任务分为基础理论教学和拓展理论教学两部分。因此，教师在进行理论课程教学的过程中，应该对单片机的理论知识有充分的理解，以此满足不同层次学生对于单片机理论知识的需求。此外，在教学过程中还要对单片机原理中所涵盖的知识点进行关联，帮助学生进行高效记忆，使学生对于单片机的知识点有更清晰的思路，降低单片机的教学难度和学生的记忆难度，从而提高课堂的教学效率和教学效果。

在学生对单片机理论知识有了全面、清晰的掌握后，教师就需要在基础知识上进行拓展，可以由浅入深、层层递进，将综合性的单片机知识循序渐进传授给学生，从而达到拓展学生知识结构的目的，还可以在教学过程中增强学生在课堂上的参与意识，加强学生的动手能力，从而提高学生的学习效率。

（二）对实践课程内容进行改革

学生在进行实物实验前，可以利用Proteus、Keil 等仿真开发软件进行仿真设计验证［5］，进一步开发学生的软硬件实操能力，使单片机课程的教学质量能够有更大的提升。仿真可以不受时间、空间限制，为营造处处能学、时时可学的泛在学习新环境提供了契机，让学生更清晰地掌握理论知识，减少实物搭接中低级错误的发生，减少实验损耗，便于电路优化。

高职院校想要培养出符合企业需求的应用型人才，就必须要对单片机课程教学的实践内容进行改革，将其实践课程内容侧重在创新性、工程性、设计性和系统性上，以激发学生兴趣为主导，围绕专业背景设计不同层次的项目任务，以便不同能力层次的学生都能有所建树。增加行业技能大赛相关知识的拓展实验，引导学生思考知识点之间的内在关系，为技能大赛储备选手，培养创新型技能人才。

四、单片机教学中对教学模式进行改革

（一）对单片机理论课的教学模式进行改革

教师在单片机理论课程的教学过程中除了板书外，更多的是使用多媒体进行教学，同时配合已有的PPT，通常情况下教师所使用的PPT 课件都比较简单，没有新意，只是将课本中涉及的知识通过复制粘贴进行简单的罗列，对教学效果没有任何实质性的作用。对此，教师应该正确使用多媒体进行教学，在进行PPT 课件制作的过程中应该对课本中的内容加以整理并进行归纳总结，同时利用各种资源，使课堂教学多样化，激发学生的学习热情，帮助学生对重难点知识进行理解，使课堂氛围变得活跃，增加单片机教学的趣味性，提高单片机教学的教学质量和教学效果。

同时，教师还可以自制SPOC 教学视频储备教学资源［6］，利用学习通、超星网、QQ 群等网络平台发布供学生课后学习，将教学空间延伸到教学课堂外，将翻转课堂模式应用到单片机课程中，使学生能够充分利用碎片化时间充分学习，从而提高学生的学习自主性。

（二）对单片机的实践教学体系进行改革

单片机课程是一门以技术为主的课程，现阶段社会对于单片机人才的需求量增加的同时，对于单片机人才的要求也在提高，不仅要有扎实的基础理论知识，还要有较强的实践能力，只有综合能力强的应用型人才才能成为现在企业需要的人才。因此，高职院校对于单片机课程的实践教学体系也需要进行改革，使新的教学体系能够做到理论知识与实践相结合，同时实践还要和实际应用进行密切结合。

为实现这一教学目标，教师可以通过结合实际的小型课题项目，帮助学生对单片机技术进行更好的理解，并让学生了解单片机在现实生活中的应用，利用实践教学引导学生思考单片机系统的设计思想以及要用到的软件工具，培养学生的工程意识，锻炼学生分析问题、解决问题的能力，全面提高学生的综合素质。

（三）对单片机的考核模式进行改革

高职院校对于单片机应用型人才的培养是一项长期的工作，因此根据现阶段社会的需求，教师在单片机课程教学的过程中要注意教学的侧重点，新阶段的教学重点应该放在单片机的应用上，所以高职院校还应该对单片机课程的考核重点进行相应的调整，这也是对单片机的考核模式改革的必要因素。

高职院校的单片机考核模式，可以部分保留闭卷考试的考核模式，但是在考题内容上要有所调整，例如适当减少一些记忆性的基础知识题目，增加设计类的考题，同时还可以增加多种考核方式。这种新型考核模式不仅能够对学生的理论知识进行检验，还能考察学生的实践能力和综合运用能力，实现单片机原理的综合考评，以此对学生进行全面考察，为社会输送更多、更优质的单片机应用型人才。

（四）增加校企协作教学模式

学校培养学生是为了帮助社会企业培养人才，为企业输送应用型人才，因此很多的高职院校都与企业有合作关系，而校企协作教学模式也成为许多职高院校常见的教学模式。而这种教学模式也适用于单片机的教学，结合单片机技术的特点，会发现它与企业的适配性更高，因此学校应该适当增加校企协作的教学模式，例如选择性引进企业项目，为学生单片机应用系统的设计提供支持，帮助学生对单片机的开发过程进行全面了解，帮助学生直观验证课本中的基本理论知识，让学生了解企业，进行实践训练，培养学生的创造性思维以及观察能力，尤其是对岗位工作有更切身的了解，为学生就业选择打下基础。

五、结语

单片机是一门多学科、多领域交叉的综合性学科，具有较强的工程性、实践性和创新性，通过对单片机课程教学内容、教学方法以及教学模式的改革，提高单片机的教学质量，激发学生的创新思维，培养出更多符合企业需求的应用型人才，以适应现代社会的需求，为社会各领域的发展提供人才储备。