基于“項(xiàng)目化”和“校企合作”的單片機(jī)實(shí)訓(xùn)課程改革

黃大君 鐘錦 束永紅 吳昊

【摘? ? 要】“單片機(jī)實(shí)訓(xùn)”課程要求學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作或獨(dú)立利用單片機(jī)開發(fā)一個簡易的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，針對目前高校單片機(jī)實(shí)訓(xùn)類課程普遍存在的問題，提出基于“項(xiàng)目化”和“校企合作”方式開展課程教學(xué)，“項(xiàng)目化”能將單片機(jī)理論知識與實(shí)踐結(jié)合起來;“校企合作”可以將最實(shí)用、最前沿的單片機(jī)知識傳授給學(xué)生，以達(dá)到真題真做目的。實(shí)施此教學(xué)改革后大大提高了學(xué)生的工程素質(zhì)和實(shí)踐創(chuàng)新能力，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力。

【關(guān)鍵詞】項(xiàng)目化? 單片機(jī)? 校企合作? 課程改革

中圖分類號：G4? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2020.11.086

單片機(jī)實(shí)訓(xùn)要求學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作或獨(dú)立利用89C51/89C52單片機(jī)開發(fā)一個簡易的單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)，進(jìn)一步熟悉51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理、開發(fā)編程等，提高學(xué)生的應(yīng)用能力、編程能力，培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣、團(tuán)隊(duì)合作能力及運(yùn)用所學(xué)的知識技能來分析問題、解決問題的能力，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生信息的收集及綜合處理能力，掌握參考資料查找、文獻(xiàn)檢索的基本方法，鍛煉和提高學(xué)生的書面和口頭表達(dá)能力，熟悉答辯文稿排版，進(jìn)一步鞏固、深化和擴(kuò)展學(xué)生的理論知識與專業(yè)技能，為畢業(yè)設(shè)計(jì)奠定良好的基礎(chǔ)。實(shí)訓(xùn)教學(xué)的任務(wù)：1.加深對單片機(jī)課程中相關(guān)基礎(chǔ)知識的認(rèn)識和理解;2.學(xué)會綜合利用所學(xué)相關(guān)單片機(jī)基礎(chǔ)知識來開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng);3.掌握單片機(jī)嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法，熟練應(yīng)用系統(tǒng)程序的編寫、調(diào)試能力。

一、目前高校單片機(jī)實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)存在的不足之處

目前單片機(jī)基礎(chǔ)理論課程實(shí)驗(yàn)方面主要采用“計(jì)算機(jī)+仿真器+實(shí)驗(yàn)箱+示波器”的教學(xué)模式[1-2]，單片機(jī)課程設(shè)計(jì)或?qū)嵱?xùn)課程主要采用“Proteus+Keil或自己焊接面包板”的教學(xué)模式。此類教學(xué)模式具有實(shí)施簡單，費(fèi)用低廉等優(yōu)點(diǎn)，但又存在著以下幾大缺點(diǎn)：1.大都以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，僅適合單片機(jī)理論學(xué)習(xí)的初級階段，卻不利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力;2.學(xué)生實(shí)際動手能力差，缺乏團(tuán)隊(duì)合作精神，學(xué)生不具備獨(dú)立設(shè)計(jì)小型單片機(jī)系統(tǒng)的能力，不能獨(dú)立設(shè)計(jì)和焊接PCB電路板。3.高校教師缺乏應(yīng)有的工程素質(zhì)[2]。長期以來，我國的高校普遍存在著“重科研輕教育”的思想，高校教師職稱的評審?fù)蛔⒅亟處煱l(fā)表過多少篇高質(zhì)量的創(chuàng)新論文，而從不考查教師的實(shí)際教學(xué)能力和教學(xué)效果，教師的大部分精力都放在研究怎么發(fā)論文，與企業(yè)嚴(yán)重脫鉤?！癙roteus+Keil”虛擬仿真的教學(xué)模式致使大部分教師都喪失了提高自身應(yīng)用技術(shù)技能、工程實(shí)踐能力和科研開發(fā)能力的動力，致使課堂教學(xué)內(nèi)容知識陳舊、形式單一、學(xué)習(xí)枯燥乏味從而影響教學(xué)效果。

二、單片機(jī)項(xiàng)目教學(xué)法

單片機(jī)項(xiàng)目教學(xué)法的特點(diǎn)將項(xiàng)目驅(qū)動法引入單片機(jī)實(shí)訓(xùn)教學(xué)[3]，精心選擇一些成熟的單片機(jī)電子產(chǎn)品作為項(xiàng)目：公交車智能語音報(bào)站系統(tǒng)，基于485總線的路燈控制系統(tǒng)，基于數(shù)字溫度傳感器的數(shù)字溫度計(jì)，智能蔬菜大棚溫度、濕度控制系統(tǒng)，十字路口交通燈控制，8位競賽搶答器的設(shè)計(jì)，單詞記憶測試器程序設(shè)計(jì)，數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)，公共場所人流量統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)，節(jié)日彩燈控制器的設(shè)計(jì)，雙機(jī)之間的串行通信設(shè)計(jì)，單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)，單片機(jī)控制直流電動機(jī)，鍋爐超高溫檢測系統(tǒng)，智能手機(jī)短信控制系統(tǒng)，紅外電梯控制系統(tǒng)，智能色選系統(tǒng)等。把日常生活中的各種電子產(chǎn)品作為主要設(shè)計(jì)項(xiàng)目，讓學(xué)生覺得單片機(jī)產(chǎn)品用途廣泛，大大激發(fā)學(xué)生的積極性，把所學(xué)的單片機(jī)理論知識和電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)技能按由淺入深、活學(xué)活用的原則分解到各個具有明確應(yīng)用價(jià)值的項(xiàng)目中，要求學(xué)生按照自愿原則組成小組，選擇相應(yīng)的項(xiàng)目，分工、協(xié)作完成產(chǎn)品PCB電路板設(shè)計(jì)，系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)，電子器件選型，產(chǎn)品的焊接、組裝，答辯報(bào)告的撰寫等任務(wù)。培養(yǎng)學(xué)生開發(fā)和設(shè)計(jì)實(shí)際電子產(chǎn)品的能力，提高學(xué)生的工程能力和素養(yǎng)。

三、校企合作

為進(jìn)一步提高單片機(jī)實(shí)訓(xùn)課的教學(xué)質(zhì)量，我校與合肥求精電子有限公司開展校企合作、聯(lián)合培養(yǎng)。由學(xué)校、企業(yè)雙方聯(lián)合制定實(shí)訓(xùn)課培養(yǎng)方案，設(shè)定教學(xué)任務(wù)。企業(yè)把先進(jìn)的單片機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)和企業(yè)化管理模式帶入學(xué)校，學(xué)校組織老師全程參與學(xué)生實(shí)訓(xùn)。實(shí)習(xí)內(nèi)容為三部分：一是通過AD軟件學(xué)習(xí)繪制原理圖和PCB，并制作自己的原理圖庫和PCB庫;二是通過Keil軟件學(xué)習(xí)建立一個完整的工程，對常用的程序進(jìn)行封裝方便調(diào)用以及編寫簡單的程序?qū)崿F(xiàn)特定功能，并在電路板上驗(yàn)證。最后通過小組合作完成設(shè)計(jì)性課題，錄制演示視頻，進(jìn)行PPT答辯匯報(bào)，所有設(shè)計(jì)的單片機(jī)系統(tǒng)以實(shí)物的方式展示，真正實(shí)現(xiàn)真題真做，大大提高了學(xué)生的動手能力、設(shè)計(jì)能力和工程素養(yǎng)。

四、實(shí)訓(xùn)教學(xué)的考核驗(yàn)收

由多位企業(yè)工程師和學(xué)校教師組成驗(yàn)收小組，學(xué)生現(xiàn)場演示并回答驗(yàn)收教師提問。成績評定：1.驗(yàn)收教師根據(jù)學(xué)生實(shí)訓(xùn)態(tài)度、系統(tǒng)演示情況、回答問題情況及提交文檔的質(zhì)量給出百分制的驗(yàn)收成績。從應(yīng)知、應(yīng)會、應(yīng)用等方面考核學(xué)生對單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)各環(huán)節(jié)的掌握情況，重點(diǎn)考核學(xué)生充分利用單片機(jī)內(nèi)部資源進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)的能力，考核文檔編輯的規(guī)范程度、文檔完備程度及文檔設(shè)計(jì)質(zhì)量，考核學(xué)生利用C語言編程、設(shè)計(jì)調(diào)試能力，考核學(xué)生運(yùn)用所學(xué)多門課程的技能，參考網(wǎng)絡(luò)資源，獨(dú)立或小組完成一個從文檔設(shè)計(jì)到代碼設(shè)計(jì)、調(diào)試任務(wù)的綜合應(yīng)用實(shí)踐能力。2.實(shí)訓(xùn)期間學(xué)生因特殊情況請假，經(jīng)批準(zhǔn)未能完成設(shè)計(jì)任務(wù)，要安排時(shí)間讓學(xué)生重修。無故曠課達(dá)實(shí)訓(xùn)總課時(shí)1/3以上的做不及格處理。

五、結(jié)語

我校從開展基于“項(xiàng)目化”和“校企合作”的單片機(jī)實(shí)訓(xùn)課教學(xué)改革以來，取得了豐碩的教學(xué)成果。出版省級規(guī)劃教材一本，發(fā)表9篇相關(guān)教學(xué)論文，獲得省電子設(shè)計(jì)大賽一、二、三等獎共計(jì)17次，申請專利10項(xiàng)。

當(dāng)然，實(shí)施單片機(jī)實(shí)訓(xùn)課教學(xué)改革以來也發(fā)現(xiàn)一些問題：

1.實(shí)訓(xùn)課開展時(shí)間有點(diǎn)兒晚，大四上學(xué)期才開始，許多學(xué)生想進(jìn)一步學(xué)習(xí)但又面臨畢業(yè)論文、找工作或考研復(fù)習(xí)等問題，不能把全部精力投入進(jìn)來。2.校企合作的深度還有待加強(qiáng)。企業(yè)都是把成熟的電子產(chǎn)品以項(xiàng)目的形式帶入學(xué)校，沒有把正在研發(fā)的產(chǎn)品帶到學(xué)校，可以讓部分優(yōu)秀的同學(xué)、教師及企業(yè)工程師共同參與到最新的電子產(chǎn)品研發(fā)中來，讓學(xué)生了解單片機(jī)等電子設(shè)計(jì)最前沿、最新的技術(shù)?！净痦?xiàng)目：安徽省質(zhì)量工程教學(xué)研究項(xiàng)目（重大）：雙創(chuàng)背景下應(yīng)用型人才培養(yǎng)體系研究（委托研究）（2016jyxm0844）;安徽省質(zhì)量工程教學(xué)研究項(xiàng)目（重大）：基于“工匠精神”的高職機(jī)械汽車類專業(yè)建設(shè)探索與研究（2017jyxm1015）】

參考文獻(xiàn)

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