“卓越工程师“标准的职业院校单片机实践课程教学改革与创新

占华林+闫娜+熊香香

摘 要：国家实施“卓越工程师教育培养计划”大背景下，针对职业院校的单片机实践课程的教学现状，按照“卓越工程师”标准，不断从全国大学生电子竞赛赛题、企业产品、科研课题中丰富教学内容，多举措推进单片机实践课程教学改革，积极引导学生在实践中消化课程知识点，不断提高单片机实践教学效果。

关键词：卓越工程师；单片机实践课程；教学改革

作者简介：占华林（1980-），男，江西九江人，江西科技师范大学讲师，研究方向为为单片机与嵌入式系统开发、数字图像处理；闫娜（1996-），女，江西科技师范大学通信与电子学院学生；熊香香（1995-），女，江西南昌人，江西科技师范大学通信与电子学院学生。

基金项目：江西省高校省级教改立项项目“‘卓越计划下单片机实践课程教学改革与创新”（编号：JXJG-13-10-20），主持人：占华林。

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1001-7518（2017）17-0079-03

与传统的单片机实践教学相比，“卓越计划”下单片机实践课程教学提出了更高的要求，具体体现在实践教学的认识、教学内容、教学方法、师资水平和质量考核等方面。课题组基于“省级卓越工程师计划”背景下，针对职业院校单片机实践课程的教学现状，积极探索“卓越计划”下单片机实践课程教学改革与创新，以满足现代实验教学知识传授、实践培养、创新能力和综合素养等协调发展的先进教育理念和人才培养的需要。

一、职业院校单片机实践课程现状及存在的问題

受普通教育观念的影响，单片机课程注重课程本身的知识结构，侧重于系统性和完整性，更多地讲述课程陈述性知识，如讲授内部结构，对于数学和英语普遍偏差的高职学生决非易事，更不用说地址、总线等概念。教师在教学内容、教学设计、实验实践的安排上没有充分考虑职业院校学生的接受能力。总体看来，高职院校单片机实践课程教学存在问题主要有：

第一，适合职业院校的教材不多。虽然市面有一些高职单片机教材，但大多数是参考大学本科教材或公司技术手册编写的，以单片机原理和应用理论为重点。这种教学要求下的内容显然不适应高职学生的学习能力。

第二，教学方法讲授法用得较多。讲授法是基本教学方法之一，但对实践性很强的单片机课程，应该经常尝试采用项目法、任务驱动法、问题法、案例法等教学方法。

第三，网络化的教学管理模式还没有真正发挥出来。近几年，职业院校单片机课程作为网络精品课程或资源共享课程陆续建立起来了，但使用的效果却不佳，平台应用的效果没有发挥出来。

第四，学生的学习热情不高。单片机课程具有一定的综合性，涉及到程序设计、单片机内部硬件及I/O接口的使用、软硬件联调等问题，让很多学生摸不清头脑。课题组曾对省内五所有代表性职业院校共1000人做过调查，50%的学生学到程序设计语言时就产生了厌烦情绪，80%的学生学到单片机内部硬件资源和I/O接口的程序设计时就干脆放弃了。学生学习没有兴趣，严重影响了教学效果。

第五，学生的实际动手能力不强。单片机显著特征就是软硬知识要综合起来，只懂一方面还是不能学会它。传统的教学模式较多是在现成的实验箱上做一些验证性实验，实验电路和程序已经全部设计好，学生只需要懂得开发流程即可，对实验里面的硬件电路和程序设计流程很难深入理解[1]。

二、“卓越工程师”标准含义及对该课程教学的要求

“卓越工程师教育培养计划”（简称“卓越计划”）是教育部是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》和《国家中长期人才发展规划纲要（2010-2020年）》的重大改革项目。“卓越计划”是一项大工程，涉及到人才培养标准、培养标准实现方式、培养方案和企业培养方案等内容，重点任务是制定“卓越工程师教育培养计划”人才培养标准（通用标准、行业标准）、创新工程教育人才培养模式和改革课程体系和教学形式、创立职业院校与行业企业深度合作联合培养人才新机制、建设高水平工程教育师资队伍[2]。

该计划旨在培养造就一大批具有较强专业能力、方法能力、社会能力的适应经济社会发展需要的高质量应用型职业人才。造就应用型职业人才的关键依靠实践，如何做好学校的教学实践、企业实践以及校企对接工作就是课题组要讨论的问题。课题组采用重新认识单片机实践教学、更新教学内容、改革教学方法、校企合作和提高师资水平等措施，通过“课内实验—优生辅导—实训实习—企业导师授课—校企联合”等具体路径，着力培养职业院校学生的实践能力和创新能力，努力提高职业院校学生的综合素质[3]。

三、实践教学内容设置与更新

（一）全国大学生电子设计竞赛（高职高专组）赛题充实教学内容

全国大学生电子设计竞赛考查的内容与专业核心课程教学紧密结合，来自全国教学一线的专家结合高职高专学生知识结构体系进行有针对性的命题，努力引导学科基础与综合应用相结合；方案设计、理论计算与实际制作、科学测试相结合；电子、计算机体系、编程等基本内容与多专业方向相结合；传统器件与新型器件应用相结合。课题组将近几年的全国大学生电子设计竞赛（高职高专组）的赛题进行分解剖析，将单片机知识归纳到单片机实践教学当中（因为全国大学生电子设计竞赛的赛题是经全国著名专家集中撰题，且反复论证，具有实践性强、综合性强等特点），符合单片机这一实践性强的教学特点[4]。如2013年的电磁控制运动装置、简易照明线路探测仪；2015年的风板控制装置、LED闪光灯电源。历年的题目和要求：采用DA转换器输出基准值控制放大倍数；有串口驱动和并口驱动；独立按键和矩阵按键的应用，用于控制输出信号的幅值加减或设定某一数值；1602/12864液晶显示，用于显示系统放大倍数、工作模式和开机画面。

通过近年全国大学生电子设计竞赛赛题分析，单片机实验实践教学中要注重：AD转换、DA转换、串口驱动和并口驱动、矩阵按键扫描和1602/12864液晶显示。

（二）企业产品开发项目投入教学内容

将企业产品开发的部分内容，经老师修正后，作为案例“投入”到单片机实践教学中。这极大地培养了学生的实践创新能力，拉近高校人才培养与企业之间的距离，增强学生的就业竞争力。结合笔者所在学院从北京精仪达盛公司、浙江亚龙公司和上海企想等公司采购的教学科研设备着手，剖析产品当中单片机的实践知识。

比如从浙江亚龙公司提供的YL-236型单片机考核装置就可以设计以下单片机实践题目：（1）单片机外设扩展；（2）数码管软扫描方法。

（三）科研课题用来丰富教学内容

老师相关科研课题或实训内容用来丰富单片机实践教学内容。将科研课题或实训内容充实到单片机实践教学中，极大丰富了单片机实践教学内容。

近三年来，部分教师申请的单片机课程相关的课题有：异构多核处理器协同机制下的林火监测图像多重分型识别研究、基于图像拼接的宽幅数码冲印系统研制、基于传感器网络中草药生长环境监测系统关键技术的研究、基于大功率LED宽幅数码冲印系统的研制、OFDM系统盲信道估计的子空间方法、基于传感器网络中草药生长环境监测系统关键技术的研究、3G无线网络高清摄像实时传输技术研究。

从部分教师申请的单片机课程相关的课题，可以设计以下单片机实践题目：（1）数字控制LED灯发光功率；（2）无线传感网的组网技术；（3）无线单片机发射技术。

四、多维综合改革措施

（一）深入推进校企互动模式

职业院校可以有選择性与企业合作，全面深入推进校企互动模式。一方面，由企业优秀管理者或技术人员参与人才培养方案修订、教学内容设置、教学方法、教学过程、实习实践等全过程；另一方面，让学校教师与企业导师一道参与实习基地建设、实习指导等全过程。

（二）以赛促教、以赛促学

职业院校依托“江西省大学生电子大赛”和“全国大学生电子设计竞赛”强化大学生的主动实践能力，培养了大学生实践创新能力，主要体现在三个方面。（1）根据全国大学生电子设计竞赛知识、能力要求，重整单片机课程结构，更新、优化课程内容，有效促进模块化、层次化、递进式的实践课程体系的构建。（2）通过参加电子设计大赛，强化主动实践能力、培养了学生的实践创新能力和团队合作精神。（3）通过指导电子大赛，丰富教师的实践经验，锻炼教师的工程实践能力。

（三）推行项目教学法

项目化教学是一种新的综合性较强的教学模式，是以实践项目为中心，教师和学生在限定的课时内共同参与完成一个完整工程项目而进行的实践教学活动，学生在项目教学法实施过程中掌握课程基本内容，专业基本能力和实践经验达到一定的水准，最终以较为完整的作品来展现学习成果[5]。针对单片机难学和普遍的碰到的问题，课题组提出以项目为引导、以需求学理论、以实践为主导的项目化教学方法，采用这种教学方法改善了学习效果。

（四）积极开展第二课堂教学，建立以省赛、国赛队员为主的辅导团队

职业院校充分利用参加省级、全国大学生电子大赛高年级的学生专业优势，在第二课堂里辅导低年级学生，成为继课程教学之后的有益补充。建立国赛队员辅导班级的对照表。

（五）组织学生参加创业项目，促进创业实践能力培养

为提高职业院校学生的创新和实践动手能力，各校教学处、团委可以设立大学生创业实践项目，各系科组织专业教师带领学生负责申报、实施和技术指导等工作，让学生以团队协作的形式参与各种实践课程和工程创新实践活动，一届带一届，这种传、帮、带的协作方式大大增强学生学习的兴趣和积极性，促进学生工程创新实践能力提高。

（六）鼓励教师进修培训，强化师资队伍

各职业院校人事处制定师资进修方案，资助教师去企业、高校、科研院所进行“双师”型、单科、访问学者等类型进修培训学习和了解用人单位对实践能力的要求，一方面，提高教师专业教学能力；另一方面，将用人单位意见建议反馈到教学大纲、教学课程体系、教学内容、教学方法上。

五、改革成效

从2013年开始，江西科技师范大学承办全国大学生电子设计竞赛（江西赛区），通过赛后沟通发现，上饶职业技术学院、九江职业技术学院等省内代表性的职业院校，按照“卓越计划”的标准，大力实施单片机为主要课程教学改革与创新的职业院校均能在全国大学生电子设计竞赛中取得全国一等奖的优异成绩。本课题组的研究成果对单片机为主要课程的教学实践改革对全省职业院校实践课程教学改革有一定借鉴作用，对全省职业院校的电子信息类、机械类、自动化类实践教学和创新人才培养具有借鉴意义和推广价值。

当然，在实施“卓越计划”过程中，关键要注重三点：第一是企业全程参与职业人才培养过程，第二是按通用标准和“卓越计划”行业培养工程型人才，第三是大力开展实践活动，不断提高学生的工程能力和创新能力。通过对职业院校单片机实践课程的研究，有利于推动单片机实践教学建设和改革进程。因此，基于“卓越计划”背景下，大力提高学生的工程能力和创新能力，是职业院校电子机械自动化类专业发展和市场需求的必然趋势。

参考文献：

[1]王义和.职业院校单片机课程教学的现状分析[J].科技视界，2013（31）：271-272.

[2]张秋霞，张新豪.卓越工程师在职业教育中的研究与实践[J].福建电脑，2011（10）：30-31.

[3]杨建勋.高职院校单片机课程教学中职业技能的培养[J].江西电力职业技术学院学报，2010（1）：46-48.

[4]冉兴萍，马习平.基于计算思维的单片机课程教学改革初探[J].电子世界，2017（10）：53-54.

[5]姚存治.项目教学法在《单片机原理与应用技术》课程教学改革中的应用[J].郑州铁路职业技术学院学报，2010（2）：59-60.

责任编辑 时红兵