以毕业要求达成度为导向的单片机教学方法改革探索

马 聪 姬文亮 刘 明 娄德成

（南通大学杏林学院 江苏·南通 226236）

0 引言

工程教育专业认证作为国际通行的工程教育质量保障制度，自教育部启动“高等学校本科教学质量与教学改革工程”以来，[1]我校工科专业逐渐加入专业认证体系。工程教育专业认证是以学生毕业要求达成度为指导，建立一套闭环反馈教学的运作体系。[2]而单片机开发能力作为电类专业的核心技能，也纳入以毕业要求达成度为导向的教学改革任务之中。

由于单片机开发能力涉及的专业课程较多，从课程教学到实验教学到毕业设计，贯彻整个专业教学的始末。如何进行教学改革、以毕业要求达成度为指导，培养出能够满足社会工作需求的、解决复杂工程问题的单片机开发人才，也成为高校电类专业教学改革的重点任务。

1 教学现状分析

培养单片机开发能力需要多门课程教学的携手并进，如学生要掌握PCB 电路板制作、单片机开发、电子技术等课程，而后融汇贯通，方能满足电类专业毕业要求的各个达成度指标点。

造成多数学生毕业难以胜任社会工作需求的原因是多方面的。既有专业知识发展更新较快而教学内容更新不足的外在因素，也有专业课程建设不足的内在因素。其主要表现在如下几个方面：

（1）由于教育的扩张，在单门课程教学中，新补充的教师工程经验不足，造成生搬硬套、照本宣科，扼杀了学生学习兴趣。

（2）在课程组建设中，各个老师按照自己的理解进行授课，每个老师的授课风格不同，造成课程之间衔接生硬，学生难以形成系统化的解决单片机开发问题的能力。如学生虽然学习了PCB 电路板设计，懂得使用Protel 专业软件，但是到独立设计电路板时候，存在不敢下手，能力仅仅停留在杜邦线接线、调试软件的层次。

（3）课程知识更新较慢，实际工作中，单片机开发普遍用C语言进行开发，而多数高校教学还停留在传统的汇编语言开发，单片机也不断更新换代，教学及实验设备没有进行与时俱进的更新。

（4）高考的应试教育，也造成了学生进入高校后，学习探索的能动性不足，学习过分依赖老师，以通过课程考试为目标，不预习不总结，缺乏上网查阅相关文献学习的主动性。

（5）以考试为导向的学生评价体系，对于实践性很强的单片机能力培养来说，只是考核对书本知识的记忆，无法考核学生的动手解决问题的思维能力、设计能力、实现运作能力。

各种因素的叠加，就造成了学生毕业时，很难真正形成利用所学知识、解决单片机开发中所遇到的复杂问题。因此，课程建设必须进行改革。

2 相关单片机课程教学改革的措施

以毕业要求达成度为指导，参照专业建设达成度计算过程，采用excel 设计达成度计算方法。[2]学院首先根据用人单位及历届毕业生寻访回馈及专家组意见，对专业人才培养方案进行修订；而后课程组根据人才培养目标进行指标分解，把培养的指标点落实到每个教学环节、实验环节、课外实践环节，并指定相关的教学计划、学时安排；在后进行教学输出；根据考核成绩及平时成绩，做为学生总评成绩。而后通过达成度量化分析，形成不断改进、持续优化的闭环反馈教学改进机制。其改进后的单片机开发人才培养机制运作结构如图1 所示。

单片机课程教学改革以课程组为单位，参照图1 所示进行教学运做，在单片机各门课程的教学方面，我们采用了如下的改进措施。

图1 单片机人才培养运行机制

（1）对课程性质及任务进行研究，根据毕业要求达成度为指导，进行指标点分解，指导课程教学设计。

例如：在课程中，在完成了单片机系统结构、程序设计基础、中断系统、串行通信、I/O接口以后，学生具备了能够清晰地描述单片机系统设计任务，并能对特定需求给出初步的设计方案。达成了设计能力培养指标点。

利用Proteus 软件进行单片机仿真设计，达成利用现代工具对单片机开发任务进行模拟的人才培养指标点。

利用实验教学，开放实验室，达成实验设计能力指标点。

（2）围绕单片机开发能力培养，对相关课程教学方法、内容、学时进行安排。考虑到单片机开发能力，要求学生要具备电路计算能力、电子技术基础。在“PCB 电路板设计”课程授课中，注意课程的衔接，如在原理图制作过程中，引入电路计算，根据电压、电流进行元器件选型，让学生上网查询相关元件尺寸封装；使得学生不简单是学习Protel 电路板设计软件，更重要是培养利用所学知识、分析设计、解决单片机开发中硬件设计问题的能力。

在“单片机原理及应用”课程中，根据科技发展现状，采用了C 语言进行单片机教学，使得单片机开发更符合时代主流。在授课过程中，布置课程预习、课后作业，采用板书与多媒体教学相结合，避免刻板式的照本宣科，丰富教学手段，利用多媒体技术，采用Proteus 软件进行课堂仿真。在作业布置方面，不局限于书面作业，更引导学生采用Proteus软件进行课下仿真，通过大作业综合与小作业结合形式，促进学生对专业知识的探索，引导学生上专业网站如CSDN，查找解决问题的方法，通过课内实验，采用试验箱接线方式，验证编程结果，同时与Proteus仿真软件进行比较，加深对课程中相关环节的理解。达成电路原理设计及程序调试能力的培养。

在“单片机综合设计”2 周实践课程教学中，提出具体设计任务，而后要求学生根据设计要求，独立分析设计，采用Protel进行电路板设计，Proteus 软件进行电路仿真，而后到试验箱进行验证，鼓励学生把PCB 电路板图交给厂家进行打烊，而后回来焊接组装、编程调试。培养学生分析问题、解决问题的能力。

在课外科技活动中，组织各种单片机电子设计兴趣小组，参加各个级别的设计比赛，通过竞赛，调动学生利用所学的本专业各种知识，分析赛题，设计解决方案，动手制作，调动学生学习积极性，培养解决复杂工程问题的能力。

（3）考核环节。每门课的考核成绩包括平时成绩及考试（考核）成绩，以权重比例的组合，形成单科总成绩。在考核中，考虑到对每门课知识点能力点的覆盖；考核后，每门课进行专业达成度计算，根据该课达成度，形成反馈机制，促进课程持续改进；根据总的达成度计算反馈，结合外部企业需求及专家组意见，形成培养方案的持续改进方案。

3 总结

在文中分析了单片机开发人才培养存在的问题，结合专业评建，对电类专业单片机课程组教学过程进行改进，根据一轮的教学实践，与专业评建之前进行比较，改革后的单片机课程组教学，更大的激发了学生的学习兴趣，学生综合本专业所学知识，利用现代工具、设计实验能力得到了较大的提高。更符合专业人才培养的需求。