基于“项目化”和“校企合作”的单片机实训课程改革

黄大君 钟锦 束永红 吴昊

【摘    要】“单片机实训”课程要求学生团队合作或独立利用单片机开发一个简易的单片机应用系统，针对目前高校单片机实训类课程普遍存在的问题，提出基于“项目化”和“校企合作”方式开展课程教学，“项目化”能将单片机理论知识与实践结合起来;“校企合作”可以将最实用、最前沿的单片机知识传授给学生，以达到真题真做目的。实施此教学改革后大大提高了学生的工程素质和实践创新能力，激发了学生的学习兴趣，增强了学生的团队合作能力。

【关键词】项目化  单片机  校企合作  课程改革

中图分类号：G4      文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2020.11.086

单片机实训要求学生团队合作或独立利用89C51/89C52单片机开发一个简易的单片机开发应用系统，进一步熟悉51单片机的内部结构、工作原理、开发编程等，提高学生的应用能力、编程能力，培养学生良好的学习习惯、团队合作能力及运用所学的知识技能来分析问题、解决问题的能力，同时培养学生信息的收集及综合处理能力，掌握参考资料查找、文献检索的基本方法，锻炼和提高学生的书面和口头表达能力，熟悉答辩文稿排版，进一步巩固、深化和扩展学生的理论知识与专业技能，为毕业设计奠定良好的基础。实训教学的任务：1.加深对单片机课程中相关基础知识的认识和理解;2.学会综合利用所学相关单片机基础知识来开发应用系统;3.掌握单片机嵌入式应用系统的设计和实现方法，熟练应用系统程序的编写、调试能力。

一、目前高校单片机实训课程教学存在的不足之处

目前单片机基础理论课程实验方面主要采用“计算机+仿真器+实验箱+示波器”的教学模式[1-2]，单片机课程设计或实训课程主要采用“Proteus+Keil或自己焊接面包板”的教学模式。此类教学模式具有实施简单，费用低廉等优点，但又存在着以下几大缺点：1.大都以验证性实验为主，仅适合单片机理论学习的初级阶段，却不利于培养学生的实践创新能力;2.学生实际动手能力差，缺乏团队合作精神，学生不具备独立设计小型单片机系统的能力，不能独立设计和焊接PCB电路板。3.高校教师缺乏应有的工程素质[2]。长期以来，我国的高校普遍存在着“重科研轻教育”的思想，高校教师职称的评审往往只注重教师发表过多少篇高质量的创新论文，而从不考查教师的实际教学能力和教学效果，教师的大部分精力都放在研究怎么发论文，与企业严重脱钩。“Proteus+Keil”虚拟仿真的教学模式致使大部分教师都丧失了提高自身应用技术技能、工程实践能力和科研开发能力的动力，致使课堂教学内容知识陈旧、形式单一、学习枯燥乏味从而影响教学效果。

二、单片机项目教学法

单片机项目教学法的特点将项目驱动法引入单片机实训教学[3]，精心选择一些成熟的单片机电子产品作为项目：公交车智能语音报站系统，基于485总线的路灯控制系统，基于数字温度传感器的数字温度计，智能蔬菜大棚温度、湿度控制系统，十字路口交通灯控制，8位竞赛抢答器的设计，单词记忆测试器程序设计，数字电压表设计，公共场所人流量统计系统，节日彩灯控制器的设计，双机之间的串行通信设计，单片机控制步进电机，单片机控制直流电动机，锅炉超高温检测系统，智能手机短信控制系统，红外电梯控制系统，智能色选系统等。把日常生活中的各种电子产品作为主要设计项目，让学生觉得单片机产品用途广泛，大大激发学生的积极性，把所学的单片机理论知识和电子产品设计技能按由浅入深、活学活用的原则分解到各个具有明确应用价值的项目中，要求学生按照自愿原则组成小组，选择相应的项目，分工、协作完成产品PCB电路板设计，系统程序设计，电子器件选型，产品的焊接、组装，答辩报告的撰写等任务。培养学生开发和设计实际电子产品的能力，提高学生的工程能力和素养。

三、校企合作

为进一步提高单片机实训课的教学质量，我校与合肥求精电子有限公司开展校企合作、联合培养。由学校、企业双方联合制定实训课培养方案，设定教学任务。企业把先进的单片机设计技术和企业化管理模式带入学校，学校组织老师全程参与学生实训。实习内容为三部分：一是通过AD软件学习绘制原理图和PCB，并制作自己的原理图库和PCB库;二是通过Keil软件学习建立一个完整的工程，对常用的程序进行封装方便调用以及编写简单的程序实现特定功能，并在电路板上验证。最后通过小组合作完成设计性课题，录制演示视频，进行PPT答辩汇报，所有设计的单片机系统以实物的方式展示，真正实现真题真做，大大提高了学生的动手能力、设计能力和工程素养。

四、实训教学的考核验收

由多位企业工程师和学校教师组成验收小组，学生现场演示并回答验收教师提问。成绩评定：1.验收教师根据学生实训态度、系统演示情况、回答问题情况及提交文档的质量给出百分制的验收成绩。从应知、应会、应用等方面考核学生对单片机应用系统设计各环节的掌握情况，重点考核学生充分利用单片机内部资源进行开发设计的能力，考核文档编辑的规范程度、文档完备程度及文档设计质量，考核学生利用C语言编程、设计调试能力，考核学生运用所学多门课程的技能，参考网络资源，独立或小组完成一个从文档设计到代码设计、调试任务的综合应用实践能力。2.实训期间学生因特殊情况请假，经批准未能完成设计任务，要安排时间让学生重修。无故旷课达实训总课时1/3以上的做不及格处理。

五、结语

我校从开展基于“项目化”和“校企合作”的单片机实训课教学改革以来，取得了丰硕的教学成果。出版省级规划教材一本，发表9篇相关教学论文，获得省电子设计大赛一、二、三等奖共计17次，申请专利10项。

当然，实施单片机实训课教学改革以来也发现一些问题：

1.实训课开展时间有点儿晚，大四上学期才开始，许多学生想进一步学习但又面临毕业论文、找工作或考研复习等问题，不能把全部精力投入进来。2.校企合作的深度还有待加强。企业都是把成熟的电子产品以项目的形式带入学校，没有把正在研发的产品带到学校，可以让部分优秀的同学、教师及企业工程师共同参与到最新的电子产品研发中来，讓学生了解单片机等电子设计最前沿、最新的技术。【基金项目：安徽省质量工程教学研究项目（重大）：双创背景下应用型人才培养体系研究（委托研究）（2016jyxm0844）;安徽省质量工程教学研究项目（重大）：基于“工匠精神”的高职机械汽车类专业建设探索与研究（2017jyxm1015）】

参考文献

[1]刘耀明，刘电霆.单片机原理及应用课程教学改革探讨[J].南京：电气电子教学学报，2007，29（4）.

[2]袁锋伟，赵立宏，朱慧玲.基于Proteus的单片机课程教学与实验改革[J].实验室研究与探索，2007，26（12）.

[3]彭远芳，陆勤，胡宁，杨洋.基于项目驱动法的单片机课程一体化教学的探索与实践[J].北京：计算机教育，2010（6）.