張同莊胡明郭健鵬吳靜然崔冉

（1、中國礦業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院，江蘇徐州2210082、中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院，江蘇徐州221008）

以能力為導(dǎo)向的單片機卓越工程師培養(yǎng)*

張同莊1胡明2郭健鵬2吳靜然2崔冉2

（1、中國礦業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院，江蘇徐州2210082、中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院，江蘇徐州221008）

文章從工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)中“培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題”的要求出發(fā)，分析了以知識為導(dǎo)向轉(zhuǎn)向以能力為導(dǎo)向的單片機課程教學(xué)改革的必要性和可行性。結(jié)合作者多年《單片機原理與應(yīng)用》課程教學(xué)改革的研究與實踐經(jīng)驗，文章介紹了我校以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的單片機課程教學(xué)改革采取的一些做法，從而實現(xiàn)單片機卓越工程師人才培養(yǎng)目標(biāo)。

能力為導(dǎo)向；單片機卓越工程師；工程教育認(rèn)證

前言

《單片機原理與應(yīng)用》是工科電類專業(yè)學(xué)生的一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，通過對這門課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)掌握單片機的基本硬件組成、工作原理、指令系統(tǒng)、接口電路和編程方法等技術(shù)，能夠利用單片機進行硬件電路設(shè)計與軟件編程開發(fā)［1］。隨著技術(shù)的進步企業(yè)對單片機技術(shù)人才要求的不斷提高和單片機芯片的不斷升級換代，單片機課程傳統(tǒng)的教學(xué)模式受到了很大的挑戰(zhàn)。培養(yǎng)能夠解決實際工程問題的單片機工程師人才顯得尤為重要，單片機軟硬件設(shè)計與開發(fā)能力，從一定程度上決定了學(xué)生工作崗位中解決工程實際問題的能力和水平。

“解決復(fù)雜工程問題”是國際工程教育發(fā)展的大趨勢，也是合格工程師必須具備的能力。美國《2020的工程師：新世紀(jì)工程愿景》提出：工程師應(yīng)具備的關(guān)鍵特征包括，分析能力、實踐能力、創(chuàng)造力、溝通能力、商務(wù)與管理能力、倫理道德和終身學(xué)習(xí)能力［2］。以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向、以單片機卓越工程師人才為培養(yǎng)目標(biāo)的單片機課程教學(xué)改革顯得尤為重要。

一、必要性分析

工科電類專業(yè)大學(xué)生中，除少數(shù)學(xué)生進入碩士、博士學(xué)位攻讀，進行理論研究和科研能力的提高外，大部分學(xué)生面臨的是就業(yè)的壓力及工作崗位上解決實際問題能力欠缺的壓力。作為本科層次學(xué)生培養(yǎng)，知識體系的完整性固然重要，這是其后續(xù)解決問題的知識儲備，但是分析問題、解決問題的能力在其就業(yè)崗位中則顯得更加重要。因此，從以知識為導(dǎo)向轉(zhuǎn)向以能力為導(dǎo)向的單片機課程教學(xué)改革的是很有必要的。

二、可行性分析

（一）單片機課程性質(zhì)分析

單片機課程是電類專業(yè)學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)課程，具有很強的實踐性，可以通過實驗、實訓(xùn)和技能考核等項目訓(xùn)練的方式提高硬件電路設(shè)計與軟件編程開發(fā)能力的培養(yǎng)。

（二）學(xué)生學(xué)習(xí)風(fēng)格分析

學(xué)習(xí)風(fēng)格（Learning Style）的概念是由美國學(xué)者Herbert-Thelen于1954年首次提出［3］。利用學(xué)習(xí)風(fēng)格教育學(xué)模型對學(xué)生進行測試分析，有助于了解學(xué)生的特征，為教學(xué)改革提供理論依據(jù)。課程組對我校電類專業(yè)近1000名學(xué)生進行學(xué)習(xí)風(fēng)格測評并分析得出：本校學(xué)生善于通過外在行動轉(zhuǎn)化經(jīng)驗，屬于行動主義與實用主義，善于發(fā)現(xiàn)思想和理論的應(yīng)用，有能力解決實際問題并作出決策，喜歡用新思想去做試驗、仿真、實驗性作業(yè)和應(yīng)用。因此，其更適合采用能力為導(dǎo)向的課程教學(xué)模式。

三、采取措施及取得的成效

（一）加強過程考核，提高獨立分析問題的能力

單片機課程具有課時長、實踐性強、知識點多的特點，扎實的基礎(chǔ)知識是分析問題、解決問題的理論依據(jù)。因此，需要加強該課程的理論與實驗教學(xué)過程考核，分階段消化理論知識。

采取單片機教學(xué)過程考核的辦法，為學(xué)生分析問題、解決實際問題打下理論基礎(chǔ)。本課程組在期末考試的基礎(chǔ)上，改為按知識點每兩章進行一次課堂考試測驗、課程中間進行期中考試、課程結(jié)束進行期末考試，采取4次階段性小考、2次大考的措施，加強學(xué)生對單片機基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)與鞏固，總評成績按照平時20％，期中30％，期末50％計算成績，從學(xué)生反饋來看，雖然任務(wù)加重了，但是知識掌握的更牢了。

（二）在線教學(xué)，提高學(xué)生自學(xué)能力

將傳統(tǒng)的課堂教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)在線教學(xué)相結(jié)合，可以調(diào)動學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識，提升學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力［4］。

課題組在研究網(wǎng)絡(luò)教學(xué)與課堂教學(xué)特點基礎(chǔ)上，開設(shè)單片機網(wǎng)絡(luò)課堂，輔助課堂教學(xué)，提高學(xué)生自學(xué)能力。利用Sakai平臺，先后建設(shè)了《海爾單片機設(shè)計開發(fā)》、《單片機原理與應(yīng)用》等專業(yè)基礎(chǔ)課程網(wǎng)絡(luò)平臺，學(xué)生和教師可以利用網(wǎng)絡(luò)發(fā)布課程計劃、課程課件、作業(yè)和習(xí)題等內(nèi)容，學(xué)生可以隨時隨地使用任何聯(lián)網(wǎng)設(shè)備完成網(wǎng)上Flash播放、測試習(xí)題，同時可以使用調(diào)查功能，了解學(xué)生過程中接受程度，隨時調(diào)整講課進度和難度。

為達(dá)到較好的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)效果，利用Flash與PPT制作技術(shù)，設(shè)計課程Flash動畫近50個，制作高水平的多媒體課件，利用視頻錄制與編輯技術(shù)，加強微課堂建設(shè)，為MOOC建設(shè)積累資源，起到輔助教學(xué)的作用，教學(xué)效果顯著，得到學(xué)生的好評，每屆近400名學(xué)生受益。課程組先后獲得第十五屆全國多媒體課件大賽一等獎、全國高校微課教學(xué)比賽江蘇省一等獎。

（三）學(xué)科競賽，鍛煉學(xué)生解決實際問題能力

單片機在電類學(xué)科競賽中作為核心控制單元，學(xué)生動手能力和創(chuàng)新實踐能力得到了較好的訓(xùn)練。多年來，課題組圍繞獨立學(xué)院應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo)，組織并指導(dǎo)大學(xué)生參加全國大學(xué)生挑戰(zhàn)杯大賽、全國大學(xué)生電子設(shè)計大賽等各類學(xué)科競賽，學(xué)生獲得國家級比賽冠軍、一等獎等各類獎項近200余項，青年教師獲得優(yōu)秀指導(dǎo)教師獎近20余人次，較好地訓(xùn)練了學(xué)生，提高了教師的專業(yè)能力。

（四）校企合作，訓(xùn)練學(xué)生解決企業(yè)實際問題能力

企業(yè)是科技創(chuàng)新、新科技運用的主體，因此開展多方面深層次校企合作，緊跟單片機技術(shù)發(fā)展，引入企業(yè)先進技術(shù)顯得尤為重要，是實現(xiàn)學(xué)生與企業(yè)無縫對接最好途徑。

課程組先后與艾特梅爾（ATMEL）、德州儀器（TI）、宏晶科技（STC）、單片機開展校企合作，開展大學(xué)合作計劃，共建了ATMEL聯(lián)合實驗室、東軟載波單片機聯(lián)合共建實驗室、STC單片機聯(lián)合共建實驗室，加強了實驗室建設(shè)，充分利用校企合作平臺，開設(shè)了專業(yè)選修課，如《東軟載波單片機原理與技術(shù)》課程。同時，承擔(dān)企業(yè)橫向科研課題，與企業(yè)聯(lián)合申報大學(xué)生科研項目，引導(dǎo)學(xué)生解決企業(yè)實際問題，提高綜合能力。

單片機課程設(shè)計引入企業(yè)橫向課題，訓(xùn)練學(xué)生獨立解決問題的能力。將單片機項目、課題設(shè)計與制作融入課堂，采用項目驅(qū)動教學(xué)，經(jīng)過這一系列有針對性的改革和實踐，在單片機理論教學(xué)、實驗教學(xué)及實訓(xùn)環(huán)節(jié)教學(xué)效果有了明顯提高，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，課堂出勤率較以往有所提高，學(xué)生實踐動手能力得到了較好的加強，特別是通過校企合作將企業(yè)橫向課題環(huán)節(jié)引入單片機課程教學(xué)、課程設(shè)計項目，對學(xué)生獨立解決問題的能力的提高起到了很大作用。

四、結(jié)束語

文章從工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)出發(fā)，分析了以能力為導(dǎo)向的單片機課程教學(xué)改革的必要性和可行性，介紹了單片機課程組在分階段過程考核、在線教學(xué)與傳統(tǒng)課堂相融合、學(xué)科競賽平臺建設(shè)、校企合作等多個方面單片機課程教學(xué)改革采取措施，提高學(xué)生分析能力、實踐能力、創(chuàng)造力、溝通能力、學(xué)習(xí)能力，從而培養(yǎng)單片機卓越工程師人才。

［1］付慧生，畢文艷.《微機原理與應(yīng)用》課程教改實踐［J］.徐州：煤炭高等教育，2000，1：75-77.

［2］徐瑾，李志.祥對工科大學(xué)生素質(zhì)要求的調(diào)查分析［J］.北京：北京理工大學(xué)管理與經(jīng)濟學(xué)院，2013，2：155-160.

［3］陳海明.學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)風(fēng)格與學(xué)習(xí)指導(dǎo)策略研究［J］.湖北：高等繼續(xù)教育學(xué)報，2016，1（29）：34-38.

［4］高云靜，皮輝煌，陳香.課堂教學(xué)與在線教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)探討［J］.廣西：求知導(dǎo)刊，2016，1：127.

From the requirements of engineering education accreditation standards"Training Students to Solve Complex Engineering Problems"，this paper analyzes the necessity and feasibility of teaching reform based on the MCU course:the knowledge-oriented to competency-oriented.Combined the research and practical experience of" Principles and Applications of MCU"，the paper introduces some of the practices of competency-oriented teaching reforms based on the MCU course and the training objectives of the MCU excellence engineer are achieved.

competency-oriented；MCU excellence engineer；engineering education accreditation

C961

A

2096-000X（2016）21-0092-02

江蘇省青藍(lán)工程項目，中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院橫向科研課題“基于HW2000、HR7P194芯片的童車系統(tǒng)開發(fā)”（QA1601）；2015江蘇省高校自然科學(xué)研究面上項目（15KJB510033）

張同莊（1964-），男，漢族，中國礦業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院，博士，副教授，從事電氣工程及自動控制方面的教學(xué)科研工作，研究方向為電力電子與電力傳動。胡明（1985-），男，漢族，中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院，碩士，講師，主要從事電類專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)研究工作，主要研究方向為物聯(lián)網(wǎng)與智能識別與控制技術(shù)。