培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用型人才為導(dǎo)向的單片機課程改革

李光明，劉昌盛，李 群，魏 忠

（湖北工業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，武漢 430068）

0 引言

為適應(yīng)培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用型人才的需要，本課程教學(xué)團隊通過理論加項目實踐的教學(xué)方法，使學(xué)生較系統(tǒng)掌握單片機課程相關(guān)知識，能夠運用所學(xué)知識多途徑尋找解決智能檢測、實時控制問題的方案，具備電子產(chǎn)品的設(shè)計與開發(fā)能力。

1 改革過程

本課程的建設(shè)經(jīng)歷了起步發(fā)展、改革創(chuàng)新和持續(xù)改進等3個發(fā)展階段。2002年～2013年為起步發(fā)展階段，其主要特點是“重理論輕實驗”。我們建立了單片機實驗室，購置了24套PC 機、單片機實驗箱。課程教學(xué)以滿堂灌為主，輔以少量的驗證性試驗，教學(xué)效果強差人意。2013年～2018年為改革創(chuàng)新階段，其主要特點是采用“項目導(dǎo)向式”教學(xué)方法，很好地解決了“學(xué)與用”的問題，激發(fā)了學(xué)生的積極性，提高了教學(xué)效果。這一階段的前兩年，教學(xué)過程中開始使用“案例式”教學(xué)法，通過分析實際案例，并基于Proteus 仿真軟件進行案例演示，引入新的知識點。雖然學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和教學(xué)效果較前一階段有所提高，但學(xué)生的感受是“看得見，摸不著”，對知識的理解猶如霧里看花，尤其是對知識的應(yīng)用還是感到不真切。2016年9月，成立了由4名專任老師組成的單片機課程教學(xué)團隊，以“學(xué)為用”為目標對本課程的教學(xué)方法、考核方式進一步創(chuàng)新改革。

起初，采用全裸的洞洞板和電子元器件進行教學(xué)，由于學(xué)生的焊接技術(shù)原因，花費了大量時間。為此，在老師的指導(dǎo)下，高年級學(xué)生設(shè)計并制作了含有本課程教學(xué)所需功能模塊的PCB 板。2017年起，教學(xué)團隊按照培養(yǎng)工程應(yīng)用人才的教學(xué)思路，逐步形成了一套以“項目為目標、任務(wù)為抓手”、把知識點融入任務(wù)的理論實踐相互交融的教學(xué)體系；使用“項目導(dǎo)向式”教學(xué)方法，將單片機的CPU、存儲器結(jié)構(gòu)、最小系統(tǒng)、并行I/O 接口、中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器、串行通信接口等基本結(jié)構(gòu)、工作原理和C51語言程序設(shè)計及接口應(yīng)用的知識點分解到7個不同的任務(wù)中。理論與實踐教學(xué)全部在配有工具柜和示波器、三用表、電烙鐵、焊錫絲等工具和耗材的單片機專修教室內(nèi)以“邊學(xué)邊做、邊做邊學(xué)”的方式實施。學(xué)生自帶筆記本電腦，并購買實驗所需PCB 板和電子元器件。每名學(xué)生通過逐步完成各個任務(wù)，最終完成整個項目，從而掌握了單片機的工作原理和接口應(yīng)用知識，學(xué)會了單片機應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)方法和技巧。歷經(jīng)方案設(shè)計、原理學(xué)習(xí)、PCB 板焊接、C51編程、集成調(diào)試、運行，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、知識應(yīng)用能力和教學(xué)效果都得到較大提高?？己朔绞睫饤壛思堎|(zhì)的試卷，確定了“重過程、重應(yīng)用、重能力”的考核評價體系，采用作品展示、原理講解與問題回答的方式進行考核評價。其結(jié)課成績＝平時成績×70%＋課程結(jié)束考核成績×30%；其中，平時成績包括到課率、任務(wù)完成情況、實驗報告完成情況等。2018年，統(tǒng)一了課程名稱。2019年起為持續(xù)改進階段。在前一階段取得的成果的基礎(chǔ)上，教學(xué)團隊進一步優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，并對教學(xué)中出現(xiàn)的新問題，提出了改進的途徑和方法；同時，正在擬定未來5年的工作計劃，包括教材建設(shè)，和教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)過程的規(guī)范性、標準性、合理性的進一步改進等。

2 取得的效果

通過課程教學(xué)改革，在整個教學(xué)過程中，不僅激發(fā)了學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性，也提高了學(xué)生運用所學(xué)知識分析和解決有關(guān)控制方面實際問題的能力，大大地提高了教學(xué)效果。很多學(xué)生在課程結(jié)束時拿著自己制作的作品，感到特別自豪。同時，也拓展了青年教師的知識結(jié)構(gòu)，提高了教學(xué)水平和專業(yè)能力。

本課程的教學(xué)模式和考核方式，多次受到學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)和兄弟院校同行們的好評。2018年底，以“優(yōu)秀”的成績通過了學(xué)院“項目導(dǎo)向式”教學(xué)改革項目驗收，并在武漢市部分同類院校得到推廣。正是因為采用了這種教學(xué)方法，近年來，在全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽、藍橋杯（單片機組）、“恩智浦”杯智能汽車競賽等多種相關(guān)學(xué)科競賽中，學(xué)生們都有很好的表現(xiàn)。每年均有學(xué)生進入藍橋杯（單片機組）全國總決賽，尤其是2018屆學(xué)生獲得2017年藍橋杯（單片機組）全國總決賽一等獎；部分優(yōu)秀學(xué)生被國內(nèi)知名企業(yè)錄用為研發(fā)崗位工程師。