李祖明

（清遠職業(yè)技術學院，廣東 清遠 511510）

“單片機應用技術”課程是高職院校電類工科專業(yè)的專業(yè)必修課程，該課程主要培養(yǎng)學生以單片機為核心，設計其外圍電路以構建控制器硬件系統(tǒng)，并結合可剪裁、嵌入式編程的軟件系統(tǒng)，“軟硬”結合實現自動控制功能的一門課程。該課程直接對應行業(yè)企業(yè)中的電子電氣工程師崗位，因此，很多高職院校的電子、電氣、機電類專業(yè)把該課程定為專業(yè)核心課程，是一門極為重要的專業(yè)課程。目前，高職院校該課程的課程標準大多被修訂于若干年前，教學內容與現今技術發(fā)展水平、行業(yè)企業(yè)對單片機從業(yè)人員的能力要求存在較大的差距，教學項目與行業(yè)企業(yè)工程實踐不相符。教學實施方面，雖然推行項目化一體化教學，但即便是同一院校，既沒有形成規(guī)范的標準化教學項目資源，也沒有形成統(tǒng)一的教學實施流程，各個教師各自為政。各個院校單片機實訓室多以實驗箱、學習板為主，存在實訓設備損耗嚴重、實訓設備自身的實訓項目明顯落伍跟不上現今的技術發(fā)展等問題。以上諸多因素已對單片機課程教學效率、教學效果產生嚴重影響。為解決上述問題，本文研究的主要內容是通過修訂課程標準、開發(fā)單片機仿真項目庫、編制項目教學任務書、研制實訓裝置，建立可進行深度項目化教學的教學項目資源，并探索基于“一庫一書一裝置”的深度項目化教學實踐。

1 基于“一庫一書一裝置”的教學改革思路

OBE（Outcome Based Education）教育理念是一種強調以學生為中心、學習成果產出為導向、持續(xù)改進為原則的教育理念[1]。本課程的教學改革以OBE 教育理念為指導，以精準對接行業(yè)企業(yè)需求與崗位要求的“單片機應用技術”課程教學標準為依據，以建立滿足深度項目化教學的標準化教學項目資源為基礎，以基于成果輸出導向探索深度項目化教學模式規(guī)范教學流程為目標，對課程實施基于“一庫一書一裝置”的教學改革。所謂“一庫一書一裝置”，指的是一個仿真項目庫、一套項目教學任務書、一個實訓裝置。“單片機應用技術”課程教學改革的具體思路為：通過充分調研精準把握單片機技術發(fā)展現狀、人才需求及典型崗位要求，從工程實踐中提煉教學項目構建課程教學項目庫，采用與行業(yè)企業(yè)電子產品設計、測試從業(yè)人員使用一致的計算機輔助設計軟件進行電路設計與編程調試開發(fā)仿真項目庫，基于工程實踐的仿真項目庫、根據電子電氣產品開發(fā)流程、結合學生的認知規(guī)律，編制項目教學任務書并研制實訓裝置，實施基于“一庫一書一裝置”的項目導向任務驅動式教學實踐以建立深度項目化教學模式，具體如圖1 所示。

圖1 教學改革思路

2 “一庫一書一裝置”條件的建立

2.1 基于職業(yè)崗位，修訂課程標準[2]

通過對行業(yè)企業(yè)進行充分調研，把握單片機技術發(fā)展現狀，收集各種單片機技術實際應用案例，了解行業(yè)企業(yè)對單片機技術人才的需求，掌握行業(yè)企業(yè)對單片機技術人才知識、能力、素質的要求，形成調研報告。依據調研報告，重新審視、修訂相關專業(yè)人才培養(yǎng)方案，強化“單片機應用技術”課程在電子、電氣、機電等相關專業(yè)人才培養(yǎng)方案中的核心課程地位；從行業(yè)企業(yè)單片機技術實際應用的工程實踐案例中甄選教學項目，并按難度遞增、100%覆蓋知識體系及能力點的原則，確定教學項目；以緊貼技術發(fā)展前沿，契合單片機技術在目前行業(yè)企業(yè)中的主流應用，滿足自動控制系統(tǒng)設計及測試崗位的知識、能力、素質要求為基本原則，重新修訂“單片機應用技術”課程標準。重新修訂后的課程標準，包含課程面向職業(yè)與典型崗位、課程知識能力及職業(yè)素養(yǎng)、課程目標、課程內容、課程教學設計、教學實施條件與要求、考核方式等內容，使之科學、準確、實用，成為指導“單片機應用技術”課程教學的綱領性文件。

2.2 基于工程實踐，開發(fā)仿真項目庫并研制實訓裝置

單片機技術目前在生產自動化、物聯網底層、智能家電、智能測控等眾多領域均有大量的應用場景，在生產制造自動化控制、智能化應用領域的需求迅速增長，因此從工程實踐中選取教學項目完全可行。在行業(yè)企業(yè)實際應用中，單片機控制系統(tǒng)設計及測試均借助計算機的性能優(yōu)勢采用計算機輔助設計的方式，不僅可以實現電子電路設計及程序開發(fā)，還可以對電路中的可編程芯片（如單片機）加載程序后進行系統(tǒng)運行仿真并直觀地呈現運行狀態(tài)，從而縮短產品開發(fā)測試周期、減少人力物力成本、提高系統(tǒng)實物成功率等，因此對教學項目進行仿真項目庫開發(fā)也完全可行。

本文對項目庫中的每一個項目，通過行業(yè)企業(yè)主流應用的電子線路計算機輔助設計軟件，如Proteus 軟件、keil 軟件、串口調試助手、顯示字模軟件、Altium Designer 等進行電路設計、程序編寫、仿真調試，建成仿真項目庫，同時也進行與仿真項目庫配套的實訓裝置設計、pcb 繪制及實訓裝置實物制作調試，完成實訓裝置的研制。

2.3 基于項目導向任務驅動，編制項目教學任務書

基于工程實踐的仿真項目庫及實訓裝置，根據企業(yè)電子電氣產品開發(fā)流程結合學生的認知規(guī)律，設計教學實施流程編制項目教學任務書，實現教學內容及仿真項目可根據單片機應用技術發(fā)展動態(tài)調整，教學流程設計與課程直接對應崗位（電子電氣工程師）典型工作任務的工作流程相一致。

項目教學任務書主要由“教”和“學”2 大部分組成。其中，“教”的部分針對教師，其內容包含項目及任務名稱、教學目標及重難點、教學流程設計及實施要點等；“學”的部分針對學生，其內容包含項目及任務名稱、項目背景、任務目標及任務說明、任務實施流程及實施方法、所需知識儲備及條件等。通過項目教學任務書，既讓教師規(guī)范了教學流程和教學進程，也讓學生了解教師的教學設計、明確任務目標及如何達成任務目標[3]。

3 基于“一庫一書一裝置”實施教學實踐

教學實踐的目的，一方面是檢驗課程標準、仿真項目庫、項目教學任務書、實訓裝置等前期改革的科學性、合理性和有效性，對存在的問題與不足之處及時進行反饋修正，鞏固“一庫一書一裝置”的教學改革成果；另一方面是構建深度項目化教學模式，解決目前單片機教學存在的痛點問題提高課程教學質量，并使其達到易操作、可復制、能推廣的條件。

3.1 教學實踐的具體實施

根據高職院校學生輕理論重實踐、主動性差專注力弱的特點，教學實踐應充分突出教師主導、學生主體、內容主線、項目載體，以充分調動學生課堂參與度，使學生興趣飽滿，從“要我學”轉變成“我要學”。因此，教學實踐應基于成果輸出教學理念，設計契合企業(yè)產品研發(fā)制作流程的教學流程，實施以基于“一庫一書一裝置”的項目導向任務驅動式教學為主、以在線網絡課程平臺為輔的教學活動[4]，按課前準備、課堂教學、課后拓展3 個階段實施，具體如圖2 所示。

圖2 教學實踐實施示意圖

3.1.1 課前準備

對“一庫一書一裝置”進行充分的資源整合，整理準備好項目背景資料、項目結果視頻、電子課件、項目所需的相關技術文檔、完成項目所需的知識儲備學習資料、項目教學任務書等，通過在線課程網站平臺發(fā)放給學生。要求學生課前需對課程網站平臺上的課前資源進行瀏覽，將課程網站瀏覽記錄納入學生過程性考核。

3.1.2 課堂教學

雖然項目教學任務書已經規(guī)范教學流程，但課堂教學實施質量很大程度上仍取決于任課教師的執(zhí)教能力和單片機應用技術水平。因此，任課教師必須對課程標準、仿真項目庫、項目教學任務書、配套實訓裝置、在線網絡課程等資源有較強的整合及應用于教學的能力，深刻理解企業(yè)產品研發(fā)制作流程，在課堂上充分發(fā)揮教師引導教學進程的主導作用，對學生充分尊重及高期望以體現其主體地位，從項目功能分析、硬件設計（包含電路設計及計算機輔助繪圖、實體制作）、程序設計、軟硬仿真調試、實體樣品調試、性能測試等方面推進教學進程。

3.1.3 課后拓展

通過在線網絡課程平臺向學生發(fā)布拓展任務，主要是項目作品改造和項目作品考核。項目作品改造是在原項目基礎上，以項目在工程實踐中的實際產品功能為參考，對項目提出具體的功能改進及完善要求，作為項目教學拓展任務向全體學生發(fā)布，但不要求全體學生完成，主要是針對優(yōu)質學生進行高層次培養(yǎng)。項目作品考核要求學生對教學項目的完成結果進行總結整理，包括電路及PCB 圖紙電子文檔、項目作品運行視頻、項目作品技術說明文檔等，上傳至在線課程網站平臺，既是教師對學生進行項目結果考核的依據，也是學生間交流的載體。

3.2 “育人育才并重”的多元考核評價方式的建立

一直以來，高職單片機課程教學大多采用平時成績（出勤及作業(yè)等）和期末成績（期末筆試）按一定比例構成總評成績對學生進行考核評價，這種傳統(tǒng)的評價方式在基于“一庫一書一裝置”的教學改革中明顯不適用，原因在于基于“一庫一書一裝置”的教學改革充分體現學生在課堂活動中的主體地位，課前課后學生要耗費大量時間精力，課中更要自主學習自行完成技術性強、實踐性高的教學項目，在學習中涉及技術文檔分析、資料查找、項目方案制定、硬件設計、程序編寫、仿真調試、實體制作及調試、性能測試及改造、項目材料整理等方面的實踐，傳統(tǒng)的評價方式難以滿足要求。因此，如何建立科學合理的評價方式對學生的學習態(tài)度、學習過程、學習效果進行整體而全面的客觀評價，顯得尤為重要。

本文通過建立“育人育才并重”的多元考核評價方式，對學生進行過程性考核、結果性考核、開放性考核的全方位綜合考核評價，充分體現OBE 理念下以學生為中心的評價準則[5]。過程性考核包括學習態(tài)度、課堂出勤、項目學習參與度、課前課程網站資源瀏覽情況及課后拓展情況、團隊協作、作業(yè)等，涵括了學生在課前、課中、課后學習全程的表現，并有效反映其職業(yè)素養(yǎng)。結果性考核包括項目及任務完成結果情況、期末實操考核、期末筆試結果等，客觀反映了學生的技術能力和知識掌握程度。開放性考核主要是通過完成教師給定題目或學生自擬題目的課程報告，展現學生對單片機行業(yè)、單片機技術的現狀及趨勢，以及課程對應職業(yè)崗位的認識和想法。采用“育人育才并重”的多元考核評價方式既能夠有效監(jiān)督學生的學習過程及學習效果，同時又能客觀反映基于“一庫一書一裝置”教學改革的實踐效果，從而對教學改革形成正向反饋，構成教學質量持續(xù)改進的閉環(huán)，對教學改革進行有效的修正完善，具體如圖3 所示。

圖3 育人育才并重的多元考核評價

4 結語

經實踐，通過對“單片機應用技術”課程實施基于“一庫一書一裝置”的教學改革，能有效解決目前高職院校單片機課程教學內容過于強調知識體系偏離行業(yè)企業(yè)崗位能力需求，課程標準陳舊或質量不高與單片機技術主流應用不相符，教學項目脫離工程實踐與單片機技術實際應用及技術前沿契合度不高，缺乏標準化教學資源和規(guī)范化教學流程，同專業(yè)不同教師和不同專業(yè)同課程教學項目的教學模式、教學方法不統(tǒng)一，實訓設備老化損耗嚴重、設備實訓項目脫離技術發(fā)展現狀等切實存在的問題，可顯著提升課程教學效率和教學質量。