以能力为导向的单片机卓越工程师培养*

张同庄胡明郭健鹏吴静然崔冉

（1、中国矿业大学信息与电气工程学院，江苏徐州2210082、中国矿业大学徐海学院，江苏徐州221008）

以能力为导向的单片机卓越工程师培养*

张同庄1胡明2郭健鹏2吴静然2崔冉2

（1、中国矿业大学信息与电气工程学院，江苏徐州2210082、中国矿业大学徐海学院，江苏徐州221008）

文章从工程教育认证标准中“培养学生解决复杂工程问题”的要求出发，分析了以知识为导向转向以能力为导向的单片机课程教学改革的必要性和可行性。结合作者多年《单片机原理与应用》课程教学改革的研究与实践经验，文章介绍了我校以能力培养为导向的单片机课程教学改革采取的一些做法，从而实现单片机卓越工程师人才培养目标。

能力为导向；单片机卓越工程师；工程教育认证

前言

《单片机原理与应用》是工科电类专业学生的一门非常重要的专业基础课程，通过对这门课程的学习，学生应掌握单片机的基本硬件组成、工作原理、指令系统、接口电路和编程方法等技术，能够利用单片机进行硬件电路设计与软件编程开发［1］。随着技术的进步企业对单片机技术人才要求的不断提高和单片机芯片的不断升级换代，单片机课程传统的教学模式受到了很大的挑战。培养能够解决实际工程问题的单片机工程师人才显得尤为重要，单片机软硬件设计与开发能力，从一定程度上决定了学生工作岗位中解决工程实际问题的能力和水平。

“解决复杂工程问题”是国际工程教育发展的大趋势，也是合格工程师必须具备的能力。美国《2020的工程师：新世纪工程愿景》提出：工程师应具备的关键特征包括，分析能力、实践能力、创造力、沟通能力、商务与管理能力、伦理道德和终身学习能力［2］。以能力培养为导向、以单片机卓越工程师人才为培养目标的单片机课程教学改革显得尤为重要。

一、必要性分析

工科电类专业大学生中，除少数学生进入硕士、博士学位攻读，进行理论研究和科研能力的提高外，大部分学生面临的是就业的压力及工作岗位上解决实际问题能力欠缺的压力。作为本科层次学生培养，知识体系的完整性固然重要，这是其后续解决问题的知识储备，但是分析问题、解决问题的能力在其就业岗位中则显得更加重要。因此，从以知识为导向转向以能力为导向的单片机课程教学改革的是很有必要的。

二、可行性分析

（一）单片机课程性质分析

单片机课程是电类专业学生专业基础课程，具有很强的实践性，可以通过实验、实训和技能考核等项目训练的方式提高硬件电路设计与软件编程开发能力的培养。

（二）学生学习风格分析

学习风格（Learning Style）的概念是由美国学者Herbert-Thelen于1954年首次提出［3］。利用学习风格教育学模型对学生进行测试分析，有助于了解学生的特征，为教学改革提供理论依据。课程组对我校电类专业近1000名学生进行学习风格测评并分析得出：本校学生善于通过外在行动转化经验，属于行动主义与实用主义，善于发现思想和理论的应用，有能力解决实际问题并作出决策，喜欢用新思想去做试验、仿真、实验性作业和应用。因此，其更适合采用能力为导向的课程教学模式。

三、采取措施及取得的成效

（一）加强过程考核，提高独立分析问题的能力

单片机课程具有课时长、实践性强、知识点多的特点，扎实的基础知识是分析问题、解决问题的理论依据。因此，需要加强该课程的理论与实验教学过程考核，分阶段消化理论知识。

采取单片机教学过程考核的办法，为学生分析问题、解决实际问题打下理论基础。本课程组在期末考试的基础上，改为按知识点每两章进行一次课堂考试测验、课程中间进行期中考试、课程结束进行期末考试，采取4次阶段性小考、2次大考的措施，加强学生对单片机基础知识的学习与巩固，总评成绩按照平时20％，期中30％，期末50％计算成绩，从学生反馈来看，虽然任务加重了，但是知识掌握的更牢了。

（二）在线教学，提高学生自学能力

将传统的课堂教学与网络在线教学相结合，可以调动学生的自主学习意识，提升学习兴趣，培养学生的自学能力［4］。

课题组在研究网络教学与课堂教学特点基础上，开设单片机网络课堂，辅助课堂教学，提高学生自学能力。利用Sakai平台，先后建设了《海尔单片机设计开发》、《单片机原理与应用》等专业基础课程网络平台，学生和教师可以利用网络发布课程计划、课程课件、作业和习题等内容，学生可以随时随地使用任何联网设备完成网上Flash播放、测试习题，同时可以使用调查功能，了解学生过程中接受程度，随时调整讲课进度和难度。

为达到较好的网络教学效果，利用Flash与PPT制作技术，设计课程Flash动画近50个，制作高水平的多媒体课件，利用视频录制与编辑技术，加强微课堂建设，为MOOC建设积累资源，起到辅助教学的作用，教学效果显著，得到学生的好评，每届近400名学生受益。课程组先后获得第十五届全国多媒体课件大赛一等奖、全国高校微课教学比赛江苏省一等奖。

（三）学科竞赛，锻炼学生解决实际问题能力

单片机在电类学科竞赛中作为核心控制单元，学生动手能力和创新实践能力得到了较好的训练。多年来，课题组围绕独立学院应用型人才培养的目标，组织并指导大学生参加全国大学生挑战杯大赛、全国大学生电子设计大赛等各类学科竞赛，学生获得国家级比赛冠军、一等奖等各类奖项近200余项，青年教师获得优秀指导教师奖近20余人次，较好地训练了学生，提高了教师的专业能力。

（四）校企合作，训练学生解决企业实际问题能力

企业是科技创新、新科技运用的主体，因此开展多方面深层次校企合作，紧跟单片机技术发展，引入企业先进技术显得尤为重要，是实现学生与企业无缝对接最好途径。

课程组先后与艾特梅尔（ATMEL）、德州仪器（TI）、宏晶科技（STC）、单片机开展校企合作，开展大学合作计划，共建了ATMEL联合实验室、东软载波单片机联合共建实验室、STC单片机联合共建实验室，加强了实验室建设，充分利用校企合作平台，开设了专业选修课，如《东软载波单片机原理与技术》课程。同时，承担企业横向科研课题，与企业联合申报大学生科研项目，引导学生解决企业实际问题，提高综合能力。

单片机课程设计引入企业横向课题，训练学生独立解决问题的能力。将单片机项目、课题设计与制作融入课堂，采用项目驱动教学，经过这一系列有针对性的改革和实践，在单片机理论教学、实验教学及实训环节教学效果有了明显提高，激发了学生的学习热情，课堂出勤率较以往有所提高，学生实践动手能力得到了较好的加强，特别是通过校企合作将企业横向课题环节引入单片机课程教学、课程设计项目，对学生独立解决问题的能力的提高起到了很大作用。

四、结束语

文章从工程教育认证标准出发，分析了以能力为导向的单片机课程教学改革的必要性和可行性，介绍了单片机课程组在分阶段过程考核、在线教学与传统课堂相融合、学科竞赛平台建设、校企合作等多个方面单片机课程教学改革采取措施，提高学生分析能力、实践能力、创造力、沟通能力、学习能力，从而培养单片机卓越工程师人才。

［1］付慧生，毕文艳.《微机原理与应用》课程教改实践［J］.徐州：煤炭高等教育，2000，1：75-77.

［2］徐瑾，李志.祥对工科大学生素质要求的调查分析［J］.北京：北京理工大学管理与经济学院，2013，2：155-160.

［3］陈海明.学习者学习风格与学习指导策略研究［J］.湖北：高等继续教育学报，2016，1（29）：34-38.

［4］高云静，皮辉煌，陈香.课堂教学与在线教学相结合的教学探讨［J］.广西：求知导刊，2016，1：127.

From the requirements of engineering education accreditation standards"Training Students to Solve Complex Engineering Problems"，this paper analyzes the necessity and feasibility of teaching reform based on the MCU course:the knowledge-oriented to competency-oriented.Combined the research and practical experience of" Principles and Applications of MCU"，the paper introduces some of the practices of competency-oriented teaching reforms based on the MCU course and the training objectives of the MCU excellence engineer are achieved.

competency-oriented；MCU excellence engineer；engineering education accreditation

C961

A

2096-000X（2016）21-0092-02

江苏省青蓝工程项目，中国矿业大学徐海学院横向科研课题“基于HW2000、HR7P194芯片的童车系统开发”（QA1601）；2015江苏省高校自然科学研究面上项目（15KJB510033）

张同庄（1964-），男，汉族，中国矿业大学信息与电气工程学院，博士，副教授，从事电气工程及自动控制方面的教学科研工作，研究方向为电力电子与电力传动。胡明（1985-），男，汉族，中国矿业大学徐海学院，硕士，讲师，主要从事电类专业基础课程教学研究工作，主要研究方向为物联网与智能识别与控制技术。