单片机技术课程的PPE 教学改革探索

摘要：为提升高职院校单片机技术课程教学质量，满足现代工程教育需求，本文构建了PPE（Projectization，Proceduring，Engineered）教学模式，通过项目化教学内容、过程化考核机制和工程化课程标准，强化学生的实践操作能力和工程规范意识。实践结果表明，PPE模式有效提升了学生的学习兴趣、参与度和实践能力，为高职工科课程改革提供了参考。

关键词：单片机技术；教学模式改革；项目化；过程化；工程化

中图法分类号：TP36，G71文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2024）34-0137-04开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

0引言

随着物联网、智能制造和人工智能等新兴技术的迅速发展，单片机的应用范围不断扩大。行业对具备相关技术能力的人才需求也日益增加，从而推动高校重新审视和优化单片机技术课程的教学方法和内容[1-2]。单片机课程教学研究正积极响应新工科建设的号召，通过改革传统教学模式[3-5]，强化课程的实践性和创新性来培养适应现代社会需求的高素质工程技术人才。

为应对单片机技术人才培养的挑战，多种教学改革策略应用到课堂教学中。项目驱动学习[6]（Project-BasedLearning，PBL）以学生为中心，通过解决实际工程中的问题来学习和应用相关知识，提升了学生的实践能力、团队合作精神和创新思维。但也面临着教学内容体系不完整、学习测评难度大和课堂管理复杂的问题。基于成果导向教育[7]（Outcome-BasedEducation，OBE）的单片机课程改革强调以学生学习成果为导向，要求课程设计和教学活动围绕预期学习成果展开。但仍有成果定义难、忽视学习过程和评估的主观性等不足。混合式教学[8]（BlendedLearning）模式将在线学习与线下课堂教学相结合，利用现代信息技术为学生提供更加灵活和个性化的学习体验。也存在自主学习效果差、互动性差和对设备及网络依赖等问题。

本文提出单片机技术课程的PPE（Projectization，Proceduring，Engineered）教学模式改革，目的在于提升学生的实践能力和工程规范，以更好地满足高职工科教育对应用型人才培养的需求。研究内容包括3个方面：教学内容项目化、考核机制过程化和课程标准工程化。课程内容通过项目化设计，强化理论与实践结合，使学生在工程项目中掌握关键技能。过程性考核纳入学生表现、团队合作与阶段成果，全面评估学习过程。同时，课程融入工程标准与工业规范，贴近实际需求，确保学生具备快速适应岗位的职业竞争力。

1PPE教学模式

本文在单片机技术课程教学实践中构建了PPE教学模式，从人才培养的目标出发，综合了几种教学模式特点，实施全程考核与反馈机制，切实与就业岗位对接，用工程的标准指导课程教学活动的开展。通过教学内容项目化，使学生在实践中逐步掌握相关知识和技能，提高他们的实战能力和团队意识；通过全过程学习考核与监测，全面反映学生的学习过程和实战能力，根据学生实时学习状态，引导教学活动的良性发展；通过课程标准工程化，将实际工程项目的标准和要求融入课程标准中，使课程内容更加贴近实际应用，培养学生解决实际问题的能力和工程规范。

PPE教学模式旨在系统性提升学生的实践能力和工程思维。改革策略以高阶性为核心，创新为手段，形成一个从教学内容、考核机制到课程标准全面提升的框架，强调教学模式的有效性、实践性和实用性。以下从整体设计的角度阐述具体实施策略。

首先，项目化的课程设计须注重理论与实践的紧密结合，将复杂的技术原理和实践操作细化为若干子项目，涵盖硬件设计、软件编程和系统集成等关键环节。每个项目均以明确的工程目标和学习任务为导向，使学生在解决实际问题的过程中强化知识运用和工程思维，同时提高团队协作能力和项目管理意识。这种模式通过系统化的项目推进，可构建层次分明、内容递进的课程体系，有效增强学生的综合实践能力。

其次，全过程的考核机制，要有实时教学反馈。教师能够依据学生的学习进展和具体情况适时调整教学方法，做到教学与考核同步进行。这种方式激励学生在学习过程中保持积极性，避免传统考核中只关注最终结果的局限性。通过多样化的评价方式，增强学生实战能力和工程素养，从而在实际工程项目中培养其自主学习的意识，帮助学生在持续的实践中提升技能，为提高教学质量和学生的职业竞争力奠定扎实的基础。

最后，课程标准的工程化要弥合教育与产业之间的差异，使学生具备更强的职业适应力和竞争力，帮助他们在毕业后迅速融入工作岗位。课程标准的设计要能够将课程内容与工作场景紧密结合，使每一个教学项目都能覆盖实际工程所需的知识点、硬件设计和编程技巧。通过模拟真实的项目开发过程，学生可以在完成各类任务的同时深入理解工程规范，培养解决实际问题的能力。

2教学改革实施

本文自2019年起，在物联网专业群单片机技术课程中实施了基于PPE模式的教学实践，对单片机技术课程全面改革，取得了很好的成效。课程内容采用项目化教学，每个项目均设置明确的目标和考核指标，引导学生在实践中掌握相关知识和技能。课程结合智慧职教平台，制订了针对学生学习特点的教学设计方案。通过课前预习、课堂教学、课后作业等多环节的有机结合，教学活动实施严格遵守工程开发规范，形成了项目化、过程化和工程化的教学内容体系。

2.1教学内容改革

为更好地承载课程内容，本文参考市场常用开发板，改进设计了13个与生产实践紧密联系的教学项目，将课程教学内容巧妙地融合到各个实训项目中，如表1所示是部分实训项目。通过这些项目的内容设计，课程知识得到形象化、具体化和模块化，使学生在项目开发中理解消化时钟、端口、中断、串口通信等关键知识点，并强化其实际编程与工程应用能力，提高学生项目开发水平。通过模块化的程序设计，分组的项目开发，提高学生的团队合作能力，培养学生团队意识。

本文的教学项目设计遵循工程开发规范，教学内容项目化可将课程内容与实际工作场景紧密结合，每一个项目的教学内容，都能全面覆盖项目功能所需要的原理知识、硬件电路和编程算法，因而能够有效提高学生的职业素养和综合能力。

2.2考核机制建立

为客观地检验学生的实战能力和全过程的学习表现，本文通过作业、项目实训、课堂实操等多方面综合评定学生的学习，将考核环节融入单片机技术课程的教学全过程（如表2所示）。通过全过程考核，教学与评价实现了同步推进，有效避免了传统考核中“重结果、轻过程”的局限。这种方法通过实时教学反馈[10]，促使学生在每个学习阶段都保持积极性，并通过多样化的评价形式，如项目设计、阶段性汇报、团队合作等，全面评估学生的学习效果，也能给教师及时调整教学方案提供依据。

课程考核总成绩包含20%的平时成绩，包括考勤和学生课堂表现；50%的实训成绩，包括了课堂的实训项目、分组实训、课后项目开发和在线题库作业等；30%的期末考试成绩主要是期末组织的项目开发考核。本文将课程的实训考核内容融合到教学过程中的每一个项目，既能突出重点，又能全过程监测学生的学习情况，激发他们学习探索的动力，充分体现了对学生全过程学习的重视。

2.3课程标准提升

为使工程项目的标准和要求有效融入课程体系，使教学内容更契合行业需求，并确保学生在学习中接触真实的工程环境，从而增强其实际问题解决能力和对工程规范的理解。本文将课程实训项目融入工程化理念。如图1所示为课程部分模块所涵盖的工程标准，实训项目均严格按照工程项目设计标准编制，以确保教学内容与实际应用的紧密衔接。

通过制定工程化的课程标准，落实课程工程规范的要求。进而缩小学校教育与行业需求之间的差距，增强学生的就业竞争力，使他们能够迅速适应并应对未来工作中的各种挑战。

3教学改革评价

本节从学生反馈、技能竞赛表现和就业质量3个方面，对PPE教学模式的有效性进行评价。

3.1学生反馈与课程评价

学生的认同程度是评价教学模式的关键指标，对教学活动的动态调整具有决定性作用。通过学生反馈，教师可以及时优化教学内容和方法，使课程更契合学生的学习进度，进一步激发其学习兴趣和参与度。本文对2019年以来物联网专业群包括物联网应用技术、物联网工程技术、电子信息工程技术和通信技术4个专业的34个教学班学生在学校教学管理平台上对单片机技术课程的教学评价情况进行了统计分析（见图2）。统计结果显示，近5年课程教学评价的平均得分均超过90分，且呈现出上升趋势，表明学生对PPE教学模式的认可度较高，学习兴趣和参与度逐步提升。

3.2技能竞赛表现与成果

技能竞赛获奖成果是评估PPE教学模式成效的重要依据，通过学生在各类竞赛中的表现，可以直观地检验他们的实践操作能力、创新思维和团队协作能力。为验证教学模式的实践效果，本文对物联网专业群近5年的技能竞赛获奖情况进行统计分析。专业群主要参加了省级职业院校学生专业技能大赛的嵌入式技术应用开发、智能硬件应用开发和物联网技术应用等赛项；全国大学生电子设计竞赛；蓝桥杯全国软件和信息技术专业人才大赛等赛项。从图3所示的获奖情况得知，实施PPE教学模式后，物联网专业群学生在技能竞赛中获奖数量显著增加，获奖等级也普遍提高，例如，在2023年省级的赛项中，获奖人数较教学改革初期的2019年增长了139%，一等奖数量增长了233%。单片机技术课程是这些赛项的基础，竞赛成果不仅为教学模式的实践性提供了有力验证，也为未来教学改革提供了宝贵的参考依据。

3.3就业质量与职业发展趋势

就业质量不仅是衡量教育改革成效的重要指标，也直接影响到学生的职业前景和人生发展轨迹。本文从学校的近5届毕业生就业质量年度报告[11]对物联网专业群毕业生的就业情况分析（如图4所示），统计专业群4个专业的各年份的平均就业率，由教学改革初期的97.19%提高至99.17%，呈现稳步上升的趋势，显示出就业情况持续向好。同时，对毕业生就业岗位类型进行归类统计，从事电子信息、通信和制造相关岗位的毕业生逐年增加，专业匹配度由2019届的44.99%增长至65.5%。数据显示，课程改革对学生就业率、职业适应能力以及在硬件相关岗位上的稳定增长具有促进作用。说明了PPE模式的实用性，也进一步验证了课程改革对提升学生职业生涯规划与发展潜力的积极影响。

4总结

PPE教学模式的创新点在于通过“三化改革”聚焦于理论与实践的有机结合，全面提升学生的实践操作能力，结合实际工程需求，使教学更加贴近现代技术应用，增强学生的职业适应力与工程开发能力，为职业发展打下坚实的基础。PPE教学模式在单片机技术课程教学改革实践中形成了由项目、考核到行业规范全面贯穿的教学模式，为同类课程的改革提供有力参考。

PPE教学模式的可行性已得到验证，但实施过程中仍面临以下3个方面挑战。首先，项目内容的动态更新较为困难，课程中的实训项目须定期升级，以跟上高新技术的快速发展。其次，实训项目的课堂考核复杂，须在代码规范性、工程标准的应用以及算法执行效率等方面进行综合评估，这依赖于教师的手动操作，增加了教学负担，且可能影响整体教学进度。最后，课程中融入工程标准要求企业的深度协作，才能真正实现理论与实践的紧密结合。

未来的PPE教学模式改进将着眼于实现课程内容与行业动态的高效对接，以进一步增强教学的适应性和前瞻性。首先，将建立灵活的实训项目更新机制，通过定期引入物联网、智能制造等新兴技术的应用案例，使课程内容及时响应高新技术发展需求。其次，在智慧职教平台的基础上，完善智能化的考核系统，以自动化评估学生在代码规范、工程标准应用和算法效率等方面的表现，减轻教师手动评估的负担，提升反馈的准确性和时效性。同时，推动产学合作的深化，鼓励企业专家深度参与课程设计和标准融入，保障课程内容贴合实际工程需求。这些改进将有效提高PPE模式的实用性，为学生的职业适应力和实践能力提供更强有力的支持。

注释：

①课程完整教学项目请查看智慧指教平台：https：//zyk.icve.com.cn/courseDetailed？id=25f38521-dccc-45ad-8dbb-2a59600f6b6damp;openCourse=a87c9f45-2e10-4e22-8f96-58bf0630af18

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[10]陆飞，唐建清，黄华赋，等.基于iBeacon技术的实时教学考评系统设计[J].韩山师范学院学报，2024，45（3）：87-94.

[11]广东理工职业学院就业指导中心，北京睿新中科教育科技有限公司.广东理工职业学院毕业生就业质量年度报告[EB/OL]2023，https：//jyzx.gdpi.edu.cn/zxgb.htm.

【通联编辑：梁书】

基金项目：广东开放大学（广东理工职业学院）教改课题：2024CGPY002；广东省特色创新项目（自然科学）：工业互联网边缘网关协议适配的分布式应用研究（JXJYGC2021BY0077）；广东省本科高校在线开放课程指导委员会研究课题（2022ZXKC612）：在线开放课程助力高等学校高质量发展研究