高職單片機(jī)開放式項目化教學(xué)模式研究與實踐

劉成堯 王海娜

（浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 浙江 紹興 312000）

單片機(jī)課程在高職電子技術(shù)類專業(yè)中屬于核心課程之一，也是該類專業(yè)高職畢業(yè)生就業(yè)的主要技能之一。單片機(jī)課程涉及內(nèi)容眾多，包括電子電路設(shè)計與調(diào)試、軟件編程、項目管理等，同時，在高職單片機(jī)課程的教學(xué)中，對學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和動手能力要求相對較高，強(qiáng)調(diào)對學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用能力的培養(yǎng)。因此，如何培養(yǎng)高職學(xué)生的單片機(jī)應(yīng)用和設(shè)計能力成為該課程的教學(xué)難點。

根據(jù)高職人才培養(yǎng)的特色，大多數(shù)高職電子技術(shù)類專業(yè)的單片機(jī)課程多由理論課與實踐課兩部分構(gòu)成，其中理論課側(cè)重于以邊實驗、邊學(xué)習(xí)的方式掌握單片機(jī)的理論知識，實踐課側(cè)重于按照項目化的形式培養(yǎng)學(xué)生對單片機(jī)的學(xué)習(xí)能力、實踐能力、團(tuán)隊合作能力、創(chuàng)新能力。

在單片機(jī)教學(xué)改革中，實踐課程的教學(xué)改革尤為重要，是高職電子技術(shù)類專業(yè)改革的熱點和重點。經(jīng)過近幾年的發(fā)展，在這方面的改革取得了許多富有成效的成果，集中體現(xiàn)在對課程內(nèi)容的整合加工和教學(xué)方法改革兩個方面。在課程內(nèi)容方面，有學(xué)者提出任務(wù)化、案例化、項目化、層次化等形式的整合和加工方式，根本出發(fā)點是分解單片機(jī)知識點，與實際應(yīng)用相結(jié)合，立足于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，吸引學(xué)生深入學(xué)習(xí)和應(yīng)用單片機(jī)技術(shù)；在教學(xué)方法上，有學(xué)者提出開放式教學(xué)、項目教學(xué)法、網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)平臺、驅(qū)動式教學(xué)、過程考核機(jī)制等，立足于通過改進(jìn)傳統(tǒng)教學(xué)手段和方法，根據(jù)單片機(jī)課程的自身特點，引入新式教學(xué)方法，側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和動手能力。

上述改革思路和手段在實際應(yīng)用中都能夠取得一定的成效，且對高職單片機(jī)實踐課程教學(xué)改革具有很好的指導(dǎo)價值。筆者在此基礎(chǔ)上，圍繞高職電子類人才培養(yǎng)，提出一種新型的基于企業(yè)電子產(chǎn)品研發(fā)流程的開放式項目化單片機(jī)實踐課程教學(xué)模式，并應(yīng)用于實際教學(xué)中，取得了較好的教學(xué)效果。

開放式項目化教學(xué)模式

開放式項目化教學(xué)模式的內(nèi)涵包括兩部分：項目化教學(xué)內(nèi)容管理與開放式教學(xué)方法，二者以企業(yè)化電子產(chǎn)品開發(fā)流程為背景實施。先編排具有實際應(yīng)用背景的以項目形式實施的教學(xué)內(nèi)容，然后采取開放式教學(xué)方法進(jìn)行教學(xué)管理和考核。該模式強(qiáng)調(diào)教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法的配合，可形成一個完整的有機(jī)體。

（一）項目化管理

項目化管理，或者稱為教學(xué)內(nèi)容項目化（任務(wù)式、案例化等），是指將單片機(jī)實踐課程內(nèi)容進(jìn)行項目化編排，形成一系列既獨立，又相互緊密聯(lián)系的項目。教學(xué)安排以項目為單位進(jìn)行組織，這也是大多數(shù)學(xué)校對單片機(jī)教學(xué)改革的主要手段。筆者在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行了更加深入的改革，提出了以實際產(chǎn)品（應(yīng)用）為背景的項目管理方式，突出項目的地位，以項目為核心，知識技能服務(wù)于項目的教學(xué)理念。在具有實際應(yīng)用背景的基礎(chǔ)上，每個項目都按照基本需求、擴(kuò)展需求、創(chuàng)新設(shè)計三個層次進(jìn)行編排，既能滿足不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)要求，也能構(gòu)建更加完善的學(xué)習(xí)空間。

在項目編排中要體現(xiàn)應(yīng)用背景，以應(yīng)用需求確定項目需求，進(jìn)而實現(xiàn)不同需求的分級。項目是教學(xué)的核心，單片機(jī)技能學(xué)習(xí)要輔助于項目實施，教學(xué)的重點是項目完成，而不是關(guān)注項目實施中的單片機(jī)應(yīng)用知識點。以電子琴項目為例，現(xiàn)實中有很多類似電子琴的產(chǎn)品，如玩具電子琴、可彈奏的電子琴樂器等。以玩具電子琴產(chǎn)品為例，簡單的功能和要求包括可以播放簡單樂譜，提供7個音階按鍵等，復(fù)雜的功能包括可以播放多首樂曲，可提供更多的播放功能等?；趯嶋H產(chǎn)品的應(yīng)用背景，對應(yīng)電子琴項目，可提出簡單需求、提高需求和創(chuàng)新設(shè)計要求。高一層次的開發(fā)將要面對更復(fù)雜的設(shè)計要求（包括功能、可靠性等），從而可為學(xué)生的不同學(xué)習(xí)需求提供較大的空間。在電子琴項目實施中，提倡學(xué)生按照自己的技術(shù)擅長運用單片機(jī)的知識點，不從知識點和技能上做更多的限制，以強(qiáng)調(diào)項目完成的核心地位。

（二）開放式教學(xué)

在項目化課程內(nèi)容編排之后，如何將項目在教學(xué)中實施是更加重要的問題。針對如何實現(xiàn)項目化教學(xué)，許多研究者進(jìn)行了一些改革嘗試，有的提出“過程考核法”，主張改變教學(xué)中的期末一張試卷考核制度；有的提出改變教學(xué)中的師生角色，突出學(xué)生的自主學(xué)習(xí)地位，教師發(fā)揮輔導(dǎo)和監(jiān)督作用等；也有的提出采取開放式教學(xué)，即根據(jù)實驗室條件向?qū)W生開放教學(xué)場所，提供更加充分的學(xué)習(xí)環(huán)境。筆者結(jié)合自身教學(xué)條件，在基于上述改革成果的基礎(chǔ)上，提出結(jié)合企業(yè)的電子產(chǎn)品研發(fā)過程及經(jīng)驗，在企業(yè)化項目式管理的基礎(chǔ)上，進(jìn)行開放式教學(xué)實施。開放式教學(xué)表現(xiàn)為自由的項目實施形式與嚴(yán)格的項目考核機(jī)制相結(jié)合。

自由的項目實施形式 項目實施的自由度表現(xiàn)在要求學(xué)生自由組隊（隊員人數(shù)自由，但有上限），按照團(tuán)隊形式合作完成項目。項目設(shè)置完成時間點，在規(guī)定時間點內(nèi)完成項目的可以提前結(jié)束本項目教學(xué)，提前離開教室 （實驗室）。項目實施過程可以在實驗室、教室、宿舍進(jìn)行，實驗室在正常上課之外，由學(xué)生自主使用，24小時開放。在項目完成的過程中，鼓勵團(tuán)隊間相互參考，更鼓勵通過網(wǎng)絡(luò)資源等各種途徑尋找參考資料和幫助。鼓勵項目團(tuán)隊完成力所能及的項目和對應(yīng)的需求級別。在完成通用的幾個項目之后，鼓勵團(tuán)隊重做原有項目，力爭達(dá)到項目的最高需求級別（創(chuàng)新需求）。教學(xué)過程的主體是學(xué)生團(tuán)隊，教師的作用是講解項目、分析項目需求、指導(dǎo)項目實施過程中的關(guān)鍵點。自由的項目實施形式可實現(xiàn)幾個基本教學(xué)目的：（1）自由組隊可提高學(xué)生間的合作意向，人數(shù)不限可包容各種形式的團(tuán)隊組合。團(tuán)隊合作也能充分發(fā)揮學(xué)生間水平高低互補(bǔ)的作用。（2）制定項目的三個需求級別（基本、提高、創(chuàng)新），可讓項目團(tuán)隊根據(jù)自身實力選擇性地完成某個級別，避免全班“一刀切”。（3）在規(guī)定項目完成時間內(nèi)，鼓勵完成項目的團(tuán)隊可選擇繼續(xù)完成高難度的需求或者提前完成該項目課堂學(xué)習(xí)，便于學(xué)生抓緊課堂時間，體驗超值學(xué)習(xí)的成就感。（4）采取相互借鑒形式的項目實施，可解除學(xué)習(xí)束縛感，極大地刺激學(xué)生的好奇欲望，進(jìn)而引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生會通過模仿其他團(tuán)隊，或者從網(wǎng)上尋找類似項目的代碼和設(shè)計方案完成自己的項目。（5）相互借鑒方式的項目實施的本質(zhì)是借鑒已有的智慧和成果，通過消化、吸收、改造和應(yīng)用的形式，移植到自身項目的實施上。這種項目實施符合基于單片機(jī)的電子產(chǎn)品（項目）開發(fā)流程，也是很多電子企業(yè)的常規(guī)開發(fā)思路。

嚴(yán)格的項目考核機(jī)制 在充分自由學(xué)習(xí)的氛圍中，如果沒有嚴(yán)格的考核機(jī)制，將導(dǎo)致整個教學(xué)組織過程散漫無序，會使教學(xué)效果顯著降低。在教學(xué)考核中，應(yīng)調(diào)整平時成績與期末考試成績的比例系數(shù)，側(cè)重于平時考核。在平時的項目考核中，可引入企業(yè)項目考核機(jī)制，實施一票否決制與倒扣起評分式考核機(jī)制。所謂一票否決制是指所實施的項目只有在規(guī)定的時間點內(nèi)完成才能參加考核，如果超時完成則要降低考核起評分?？己艘蓪W(xué)生團(tuán)隊主動提出，教師處在被動的地位，被動式考核的意義在于可給團(tuán)隊以無形的壓力。倒扣起評分制是指對項目的三個級別（基本需求、提高需求、創(chuàng)新設(shè)計）制定三個起評分等級（基本需求對應(yīng)60～70分，提高需求對應(yīng)75～85分，創(chuàng)新設(shè)計按照每個創(chuàng)新點加10～15分）。對基本需求和提高需求的考核，按照起評分倒扣，即起評分為最高分，考核過程中對團(tuán)隊的任何一個隊員提出三個問題，每個問題對應(yīng)10分，不能回答的問題從起評分中扣分，直到扣除全部三個問題的分值（實際為考核不合格）。一票否決制是針對項目團(tuán)隊整體而言的，倒扣起評分則是針對團(tuán)隊中每個隊員進(jìn)行考核，通過這樣的考核機(jī)制，既可以解決團(tuán)隊相互借鑒項目與自身實力不符的問題，又能解決團(tuán)隊合作過程中個別隊員不作為的問題，激勵團(tuán)隊相互配合，提高團(tuán)隊合作效率。

（三）教師的作用

項目的設(shè)計和編排是教師在該教學(xué)模式中的主要工作，教師需要查找和整理大量的項目素材（一般會脫離教材），并結(jié)合實際的產(chǎn)品和應(yīng)用背景設(shè)計項目。整個教學(xué)過程的各個項目之間既要相互獨立，又要緊密聯(lián)系，后面的項目要適當(dāng)綜合前面的項目。項目涉及的單片機(jī)應(yīng)用知識點要適當(dāng)，但不得以單片機(jī)知識點的應(yīng)用為必要條件，在任何一個項目的實施過程中，都不能強(qiáng)調(diào)對特定知識點的應(yīng)用，而是應(yīng)鼓勵學(xué)生自由決定，選擇自己最擅長的技術(shù)。在項目講解過程中，要能夠以實際產(chǎn)品或者應(yīng)用引導(dǎo)學(xué)生思考該項目的必要性，要能夠用已經(jīng)完成的項目設(shè)計方案演示給學(xué)生參考，讓學(xué)生自己決定是否能夠做到或能夠超越教師所演示的方案（可從網(wǎng)上搜索）。

項目的設(shè)計和編排將占用教學(xué)過程近一半的工作量，而項目考核是另一項主要工作。教師在考核過程中要堅持按照被動考核方式進(jìn)行，不主動對團(tuán)隊的項目實施進(jìn)行考核，只有在團(tuán)隊提出請求時才進(jìn)行考核。教師在考核中首先要關(guān)注該項目的實施級別（基本需求、提高需求）和完成情況，如果完成則開始考核，否則拒絕進(jìn)行考核。在考核時，首先要求團(tuán)隊對項目進(jìn)行演示，觀察演示效果，并親自驗證效果的正確性、合理性和可靠性等；根據(jù)演示效果，確定具體的起評分，然后開始對每個隊員進(jìn)行考核，即三個問題式考核，參照具體的設(shè)計細(xì)節(jié)（硬件電路、軟件設(shè)計等）進(jìn)行詢問，且每個隊員的問題一般不重復(fù)?；卮鹫_不加分，回答不正確的從起評分倒扣。在考核完團(tuán)隊成員后，詢問是否有創(chuàng)新設(shè)計，并進(jìn)行驗證和評分。一個創(chuàng)新設(shè)計的評分在10～15分左右，且團(tuán)隊整體加分，對創(chuàng)新設(shè)計不加限制，鼓勵團(tuán)隊通過創(chuàng)新設(shè)計的形式取得高分。

如果在項目實施點不能完成設(shè)計，則給該團(tuán)隊0分處理，但鼓勵該團(tuán)隊繼續(xù)完成該項目，同時降低項目起評分。鼓勵團(tuán)隊繼續(xù)完成項目的意義在于鼓勵團(tuán)隊能夠堅持努力，通過真實項目的成功實施獲得成就感和自信心；降低起評分則是為了提出適當(dāng)?shù)木?，要求團(tuán)隊加強(qiáng)學(xué)習(xí)和合作，按時完成項目。

項目設(shè)計和項目考核是教師的主要工作，在教學(xué)過程中，對項目的介紹和技術(shù)點講解以及在項目實施過程的監(jiān)督和指導(dǎo)也是較為重要的工作。其中，實施過程的監(jiān)督與指導(dǎo)側(cè)重于監(jiān)督團(tuán)隊能否完成項目，并進(jìn)行必要的引導(dǎo)和提示，但不得參與團(tuán)隊的實際工作。按照“不問不答，有問必答”的原則進(jìn)行指導(dǎo)，實施最低限的監(jiān)督，即維護(hù)教學(xué)秩序和教學(xué)紀(jì)律，不得干涉團(tuán)隊的項目實施活動，不得主動干預(yù)和影響團(tuán)隊的項目活動，以保持學(xué)生在項目實施過程中的自由度。

與傳統(tǒng)教學(xué)模式的比較

詳細(xì)比較開放式項目化實踐課程教學(xué)模式與傳統(tǒng)教學(xué)模式的區(qū)別（見表1），可以發(fā)現(xiàn)開放式教學(xué)模式在教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生的學(xué)習(xí)活動過程、教學(xué)過程與效果等方面比傳統(tǒng)教學(xué)模式有了較大的改進(jìn)，能夠更好地培養(yǎng)高職電子技術(shù)專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實踐能力、團(tuán)隊合作能力和創(chuàng)新能力。

從實際產(chǎn)品和應(yīng)用中提煉適合單片機(jī)實踐課程教學(xué)的項目，以企業(yè)的電子產(chǎn)品項目開發(fā)流程為項目實施模式，采用企業(yè)化項目考核方式，形成自由的項目實施形式與嚴(yán)格的項目考核相結(jié)合的教學(xué)模式，既能充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，又能在考核中及時引導(dǎo)和管理學(xué)習(xí)進(jìn)度。該教學(xué)模式的核心是引導(dǎo)學(xué)生自助式學(xué)習(xí)。該教學(xué)模式在我校電子信息專業(yè)兩年的教學(xué)實踐中取得了非常突出的成效，建立了高效的分級學(xué)習(xí)體系，初步實現(xiàn)了自助式學(xué)習(xí)機(jī)制。同時，開放式項目化教學(xué)模式開始逐步應(yīng)用于我校電信專業(yè)其他實踐課程，也取得了很好的成效，并為電子類專業(yè)的人才培養(yǎng)模式改革提供了新的思路和方向。

表1 開放式項目化實踐課教學(xué)與傳統(tǒng)實訓(xùn)課教學(xué)比較表

[1]李紹民，陳興文，劉燕.單片機(jī)開放實驗教學(xué)的探索[J].實驗技術(shù)與管理，2002（6）.

[2]史成芳，程榮龍.基于“案例驅(qū)動”的單片機(jī)教學(xué)方法研究[J].實驗科學(xué)與技術(shù)，2010（6）.

[3]胡敬朋，王聰.單片機(jī)項目教學(xué)研究及實踐[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報，2009（10）.

[4]嵇萍，劉泗巖.高職單片機(jī)項目化教學(xué)研究與實踐[J].中國現(xiàn)代裝備，2011（9）.

[5]丁茹，李輝，鄭桐，耿麗清，郝立果.《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程教學(xué)改革探討[J].天津工程師范學(xué)院學(xué)報，2006（4）.

[6]唐永紅.單片機(jī)實踐教學(xué)探索[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報，2007（1）.

[7]唐湘桃，劉冬香，趙華軍.高職院?！肮W(xué)交替”模式下實踐教學(xué)體系的構(gòu)建[J].教育與職業(yè)，2012（3）.

□有話職說

人的一生就是進(jìn)行嘗試，嘗試的越多，生活就越美好。

——愛默生