巫肇彬，李福章，張守峰，潘盛輝，張玉薇

（1.廣西科技大學(xué) 自動(dòng)化學(xué)院，廣西柳州 545006；2.廣西科技大學(xué) 電子工程學(xué)院，廣西柳州 545006）

隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，智能化技術(shù)越來(lái)越普及。單片機(jī)因功能強(qiáng)、成本低、易擴(kuò)展等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于汽車電子、智能家居、醫(yī)用設(shè)備等諸多領(lǐng)域。因此，有必要加強(qiáng)單片機(jī)課程教學(xué)的改革，以提高從業(yè)人員對(duì)單片機(jī)的應(yīng)用能力。此外，作為工程實(shí)踐性較強(qiáng)的單片機(jī)課程，基于以學(xué)習(xí)產(chǎn)出為目標(biāo)的OBE 教育理念[1-2]，踐行新工科工程教育改革的新方向[3-6]，構(gòu)建切實(shí)可行的單片機(jī)實(shí)踐課程教學(xué)體系，是培養(yǎng)具有工程能力的單片機(jī)應(yīng)用人才亟待解決的關(guān)鍵問題[7]。

目前，單片機(jī)課程以理論教學(xué)為主，以驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)為輔，此類模式并未突出單片機(jī)實(shí)踐課程的屬性，教學(xué)效果并不理想[8-10]。隨著各種實(shí)踐課程教學(xué)的持續(xù)改革以及工程人才培養(yǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化[11-13]，單片機(jī)課程教學(xué)也要強(qiáng)化實(shí)踐環(huán)節(jié)的開展[14-15]。傳統(tǒng)單片機(jī)綜合實(shí)踐課程教學(xué)內(nèi)容陳舊，實(shí)踐方法落后，并不能達(dá)到使學(xué)生熟練掌握單片機(jī)應(yīng)用能力的目的。因此，需要采取有效措施來(lái)解決這一問題。

本文主要從單片機(jī)綜合實(shí)踐方面來(lái)探討單片機(jī)課程的實(shí)踐教學(xué)方法，以期通過教學(xué)模式的改革，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)造性，讓學(xué)生加深對(duì)單片機(jī)基礎(chǔ)理論的理解并能夠熟練應(yīng)用。

1 改革目標(biāo)

以能力為導(dǎo)向的單片機(jī)綜合實(shí)踐課程改革，強(qiáng)調(diào)在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生圍繞具體能力要求，通過對(duì)實(shí)踐教學(xué)資源的加工與應(yīng)用，進(jìn)行自主探究性設(shè)計(jì)和互動(dòng)協(xié)作的實(shí)踐，掌握單片機(jī)的應(yīng)用技能，達(dá)到工程設(shè)計(jì)能力提升的目的。在實(shí)現(xiàn)能力要求的同時(shí)，教師注重培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，突出以用促學(xué)、學(xué)以致用以及學(xué)用互動(dòng)思想，促進(jìn)學(xué)生知識(shí)、能力、素質(zhì)的全面發(fā)展。

2 改革內(nèi)容與方案

2.1 構(gòu)建實(shí)踐教學(xué)知識(shí)體系，建立設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)、實(shí)踐案例庫(kù)、綜合設(shè)計(jì)題庫(kù)等實(shí)踐教學(xué)資源

本課程面向?qū)ο笾饕獮殡娮宇悓I(yè)的學(xué)生，進(jìn)行單片機(jī)綜合實(shí)踐時(shí)，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過單片機(jī)原理及應(yīng)用、單片機(jī)原理及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)等課程，具有一定的基礎(chǔ)。同時(shí)，考慮課程學(xué)時(shí)有限，教師需要兼顧課程知識(shí)的基礎(chǔ)性和前沿性、理論性和應(yīng)用性。在教材《新概念51 單片機(jī)C 語(yǔ)言教程——入門、提高、開發(fā)、拓展全攻略（第2 版）》的基礎(chǔ)上，教師擴(kuò)展能反映單片機(jī)綜合應(yīng)用設(shè)計(jì)的最新應(yīng)用、理論與應(yīng)用相結(jié)合的課程實(shí)踐教學(xué)資源。

（1）編寫基于Proteus 和Keil 的課程實(shí)踐設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)。指導(dǎo)手冊(cè)既包括以掌握基礎(chǔ)知識(shí)為主的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，又包括解決具體單片機(jī)系統(tǒng)工程問題以提升學(xué)生知識(shí)綜合應(yīng)用能力的設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)，還包括解決社會(huì)實(shí)際問題的工程性案例。教師借助指導(dǎo)手冊(cè)，一方面可增加學(xué)生課后訓(xùn)練環(huán)節(jié)，增強(qiáng)學(xué)生實(shí)訓(xùn)實(shí)踐能力，提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的應(yīng)用能力；另一方面可為有效開展能力導(dǎo)向的實(shí)踐活動(dòng)提供較好的電路設(shè)計(jì)及編程指導(dǎo)。

（2）參考其他教材和資料，結(jié)合課程體系和單片機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域，開展實(shí)踐教學(xué)案例庫(kù)建設(shè)。實(shí)踐教學(xué)案例庫(kù)涵蓋單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用中常見的特色案例，包含實(shí)踐過程中系統(tǒng)建模、分析、電路設(shè)計(jì)、編程等綜合知識(shí)。

（3）結(jié)合課程知識(shí)體系，把反映嵌入式系統(tǒng)最新發(fā)展及應(yīng)用，且與現(xiàn)有課程知識(shí)較好銜接的前沿知識(shí)，融入多領(lǐng)域的應(yīng)用背景，形成綜合設(shè)計(jì)專題庫(kù)，體現(xiàn)知識(shí)的擴(kuò)展性、延伸性、交叉性和工程綜合應(yīng)用性。

2.2 設(shè)置實(shí)踐能力要求

（1）教師結(jié)合單片機(jī)綜合設(shè)計(jì)課程實(shí)踐體系與能力導(dǎo)向教學(xué)法，分析學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)過程中知識(shí)積累階段、理論應(yīng)用階段和創(chuàng)新實(shí)踐階段目標(biāo)的特點(diǎn)，各階段對(duì)知識(shí)、能力和素質(zhì)的要求，以及各階段之間的關(guān)系。

（2）根據(jù)上述特點(diǎn)，教師利用教學(xué)案例、專題和課題，進(jìn)企業(yè)調(diào)研，邀請(qǐng)企業(yè)工程師進(jìn)校進(jìn)行相關(guān)崗位能力要求的講解，注重能力導(dǎo)向，從不同角度、不同難易程度設(shè)計(jì)不同的能力要求，如圖1 所示：

圖1 不同能力要求示意圖

2.3 研究制定多元能力導(dǎo)向的實(shí)踐教學(xué)實(shí)施模式

學(xué)院分析不同能力要求的教學(xué)模式對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)思維和能力培養(yǎng)的作用；基于校企合作協(xié)同育人基地，引入電子工程師、嵌入式工程師、PCB 工程師等企業(yè)崗位要求，邀請(qǐng)企業(yè)工程師到校座談交流，結(jié)合能力要求、學(xué)生的認(rèn)知程度與能力基礎(chǔ)，參照嵌入式系統(tǒng)開發(fā)流程，制定有效、可行、多元的能力導(dǎo)向?qū)嵺`教學(xué)實(shí)施模式，如圖2 所示：首先，通過視頻或者實(shí)物向?qū)W生講解與單片機(jī)應(yīng)用相關(guān)的科研項(xiàng)目、競(jìng)賽或者畢業(yè)設(shè)計(jì)作品，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣；其次，對(duì)學(xué)生基礎(chǔ)能力進(jìn)行初步摸底，對(duì)學(xué)生進(jìn)行簡(jiǎn)單的測(cè)試，并根據(jù)學(xué)生能力進(jìn)行分組；再次，根據(jù)摸底情況，為基礎(chǔ)能力不同的學(xué)生分配不同的題目，提出不同的能力要求；最后，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行課題設(shè)計(jì)，逐漸增加難度，充分培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力。

圖2 教學(xué)實(shí)施模式

2.4 制定融入學(xué)科創(chuàng)新競(jìng)賽要求和企業(yè)崗位要求的能力導(dǎo)向評(píng)價(jià)體系

教師通過分析在不同能力導(dǎo)向下的教學(xué)模式，發(fā)現(xiàn)學(xué)生能力培養(yǎng)的影響因素，引入學(xué)科創(chuàng)新競(jìng)賽要求、評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，細(xì)化綜合設(shè)計(jì)中方案、硬件、軟件、系統(tǒng)調(diào)試等方面的評(píng)分細(xì)則，結(jié)合企業(yè)的單片機(jī)工程師等工作崗位要求，將各方面因素合理統(tǒng)籌，納入評(píng)價(jià)體系，制定多元化的評(píng)價(jià)體系，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識(shí)。

為了提高學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力，在項(xiàng)目小組中，每個(gè)小組成員負(fù)責(zé)不同的功能模塊，最后進(jìn)行項(xiàng)目整合。課題完成時(shí)，教師要求學(xué)生提交完整的仿真電路、制作的硬件實(shí)物以及實(shí)踐設(shè)計(jì)論文等內(nèi)容，并參照學(xué)科競(jìng)賽評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，按企業(yè)崗位要求進(jìn)行評(píng)分。對(duì)每組成員進(jìn)行單獨(dú)答辯提問，對(duì)每名學(xué)生的能力單獨(dú)給出評(píng)價(jià)。

3 結(jié)語(yǔ)

以能力為導(dǎo)向的單片機(jī)綜合實(shí)踐課程改革設(shè)計(jì)，構(gòu)建實(shí)踐教學(xué)知識(shí)體系，建立設(shè)計(jì)手冊(cè)、實(shí)踐案例庫(kù)、綜合設(shè)計(jì)題庫(kù)等實(shí)踐教學(xué)資源，制定實(shí)踐能力要求，設(shè)計(jì)多元能力導(dǎo)向的實(shí)踐教學(xué)實(shí)施模式以及融入學(xué)科創(chuàng)新競(jìng)賽要求和企業(yè)崗位要求的多元評(píng)價(jià)體系，提高了單片機(jī)綜合實(shí)踐課程的教學(xué)質(zhì)量，強(qiáng)化了學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)，為學(xué)生開展其他工程實(shí)踐課程的學(xué)習(xí)奠定了良好的基礎(chǔ)，對(duì)其他實(shí)踐類課程的改革起到一定示范作用。