面向高职―本科(3+2)培养模式的单片机课程教学改革探讨
中图分类号：G712
单片机原理及应用是一门理论性和实践性都非常强的课程，是计算机、自动控制、应用电子、通信工程、机电一体化等多个专业的必修课，对学生解决问题能力和工程思维能力的培养具有重要作用。要使学生真正学好单片机、用好单片机，必须在重视理论教学的同时，切实重视学生实践能力的培养。高职-本科（3+2）培养人才目标应定位为为企业培养面向生产一线的“技能理论复合应用型”人才。高职-本科（3+2）培养模式的单片机课程教学改革，应考虑培养对象学习基础相对较弱的客观现实，发掘其形象思维强于逻辑思维的优势，根据建构主义教学思路，采用“学中做、做中学”的理论实践一体项目化教学，并结合项目式过程化考核体系提高课程教学的有效性。
一、教学模式
在单片机课程教学过程中，从单纯关注知识与技能的传授转向提高课堂教学的有效性，使学生在学业上有收获、有提高、有进步。在课程教学的同时，关注学生的学习过程与方法，从强调获取知识为首要目标转变为首先关注对学生的情感、态度和价值观的培养，着眼于学生的终身学习和可持续发展，注重通过实践或行动来培养和提高学生的职业能力。
一次成功的单片机课程教学应包括四个方面：教学有价值、教学有效果、教学有效率、教学有魅力。教学的价值体现在课程教学满足了学生对单片机知识的学习渴望，觉得值得花时间去学习；教学的效果体现在达成了学生所要实现的目标，通过学习单片机课程获得了学业的成就感；教学的效率体现在学生用最少的投入（时间、精力和资金）达成最大的学习目标，实现单片机课程教学的高性价比；教学的魅力体现在吸引学生继续学习，学生在学习的过程中感受到教师的人格魅力与单片机知识的无穷奥妙。
采用项目式教学法，精心挑选和编排单片机教学项目，将项目依次编排为基础知识训练型项目、单项技能型项目、综合技能训练项目以及职业技能训练项目，要求所选项目难易程度适中，知识由浅入深、循序渐进，符合学生认知规律。为理解方便，每个项目又被分成若干小任务，每个任务通过“任务分析―任务准备―任务实施”三个步骤详细指导学生的学习实践。学生一方面能通过努力掌握相关的知识点，另一方面能在项目进展过程中获得成就感。
二、教学内容
在满足单片机课程教学大纲基本要求的前提下，需要重新组织教学内容，把应用能力的培养放在首位，尤其是实践操作技能和工程实施能力。配合具体单片机工程案例，推进以实践应用能力培养为核心的项目式教学，培养符合市场需求的高技能复合应用型人才。建构主义认为，学习的过程就是学生在自己头脑中对知识的意义进行建构的过程。在这个建构过程中，学生对知识的认知不能依赖于知识的灌输，也不是对书本内容的记忆和对教师思维的重复，而是在学生完成具体项目的实践过程中，由于外部环境的压力促使其认识和解决有关问题，并由此产生认知的需求和学习的动力。
1.第一次单片机课程，在硬件方面介绍单片机的基本架构（包括单片机引脚功能和最小系统电路），在软件方面则介绍单片机开发流程与所需要的开发工具，引入Proteus和Keil仿真工具。安排简单的单片机应用项目，让单片机先动起来（LED发光二极管闪烁或蜂鸣器发出声响），激发初次接触单片机的学生的学习兴趣。
2.分散难点，将单片机的内部结构、硬件资源、指令系统和单片机外围元器件等内容分散在各项目中介绍，而不是在一个部分中集中介绍这些内容。各部分教学内容安排的总体原则是：“理论够用、注重实践”。另外，对于各个项目的编程训练，可以采用汇编语言编写原程序，也可以采用C语言编写。
3.每个项目中的单片机应用实例均应配备详细的器件介绍、程序流程图和程序清单，对程序清单进行必要的注释，便于学生快速地理解程序内容。在理解和掌握实例的基础上，设置一些启发性的问题，让学生举一反三，鼓励学生自制实验设备，并选择难易程度适中的项目通过硬件电路实现其控制功能。
4.具体教学内容的组织可以按照章节的形式展开，也可以以讲座的形式进行，任课教师可以根据具体情况制订具体的操作方式。教师在组织教学的过程中，应遵循知识建构这一规律，为学生营造学习情境。
5.在单片机课程学习过程中，带领学生到企业参观学习单片机技术的应用，让学生与单片机研发人员学习交流，增强学生对单片机技术在产品应用中的感性体验，提高学生学习的自主性和积极性。
三、考核方式
改变传统的单一闭卷笔试考核方式，建立注重过程、注重实践、注重实际效果和创新的综合考核方式，提高学生动手实践能力，为学生营造良好的学习环境，加深其基础知识的巩固，提高单片机课程教学效果。
为保证教学过程的有效性和结果的公平性，采用项目计分制的过程化量化考核体系对学习效果进行考核。项目计分制是指将整个教学过程分为基本项目和小综合项目，根据各项目难易程度计分，通过一个项目考核后即获得本项目分值，才有资格进入下一环节的学习，学科期末成绩根据各项目成绩平均算出。
集中式项目实践环节进行总体考核，总体考核指标包括合作创新能力、职业素养和专业技能等，专业技能过程化考核指标主要包括方案制订、硬件原理、硬件电路装调、软件设计及调试、软硬件联合调试、设计报告、设计答辩、团队协作等几方面。建立团队激励机制，对于表现良好的小组进行加分鼓励。总体考核指标体系便于优秀学生脱颖而出并进一步培养，效果十分显著。
四、科研创新能力培养
单片机课程的教学不能仅停留在培养学生对于基础知识和基本应用的理解和掌握能力，还应注重培养学生对新技术的学习能力，综合运用相关知识解决实际工程问题的能力，也就是要求培养学生基本的科研创新能力。
在培养学生基本的科研创新能力方面可以从以下几方面入手：
1.在单片机课程教学过程中，必须结合企业具体工程实际问题，让学生在实践中得到锻炼。在学生初次进行单片机系统设计的过程中，教师的指导起着至关重要的作用，选题的难易程度应适中。在整个单片机系统完成后，学生看着自己做出来的产品会有成就感，有利于增强学生学习单片机的自信心。
2.介绍单片机系列产品和单片机外围器件发展的前沿动态，以及由此而带来的单片机产品性能和开发的变革。培养学生搜集整理单片机相关资料的能力，推荐国内一些著名的单片机专业网站、技术论坛网址和国内外众多的器件生产厂家网址等等，让有能力的学生在更宽广的平台上吸收养分。
3.教师可以吸收部分优秀学生加入自己的科研团队，或者推荐学生参加各级各类大学生电子设计竞赛，进一步培养学生的科研创新能力。
通过单片机课程教学改革实践，培养了学生对单片机的学习兴趣，调动了学生主动学习单片机的积极性，提高了教学效率和教学质量。我校学生在2015年全国大学生电子设计竞赛中荣获二等奖两项，在2015年江苏省大学生电子设计竞赛――FPGA系统设计邀请赛中荣获三等奖两项。当然，单片机课程教学改革以及培养学生单片机实践能力是一个长期而复杂的过程，需要不断地积累经验，进一步完善培养方法和具体措施。
