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【摘 要】分析了高职院校单片机应用技术传统的课程体系、教学模式、考核方式等方面存在的问题，提出重新构建基于工作过程的项目化课程体系，从单片机编程语言的选择、教学的实施过程、教学的组织、考核方式等方面进行改革。
【关键词】高职 单片机应用技术 教学改革
【中图分类号】G【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889（2012）11C-0068-03
单片机应用技术课程是应用电子技术、通信技术、电子信息工程技术、物联网技术等弱电类专业的专业核心课程。主要是为从事机电产品、电子产品研发的行业企业培养具有单片机应用电子产品的分析、设计、调试及制作能力的助理工程师、单片机销售助理工程师等人才。单片机应用技术课程涉及模拟电子技术、数字电子技术、传感器技术、电路板设计技术等宽广的电子电路基础知识，是一门综合性相当强的课程。由于所涉及的知识面广、知识量多，又受到学生基础能力、教学设备、教学条件诸多方面的制约，所以长期以来该课程的实际教学效果并不尽如人意，其中最突出的问题是课程教学内容与单片机应用技术的就业要求不一致，对学生的工程实践能力培养不够。学生学完单片机应用技术课程之后并不能快速融入到单片机相关电子产品的设计与开发当中。因此，必须对当前存在的问题进行认真的分析，并采取相应的措施予以解决。
一、课程体系的改革
传统的单片机课程是依照学科知识体系，按照章节的顺序来安排教学内容，其知识体系如图1所示。各章节之间紧密联系，环环相扣，显得非常严谨。老师在教授课程内容时遵循教学大纲的要求，按部就班地安排和组织教学，老师在课堂上传授给学生单片机相关的知识主要集中在理论层面。学生在学习过程中普遍感到老师讲授的知识枯燥乏味，毫无兴趣，久而久之便产生厌学情绪。很多学生在学完课程之后，头脑还是感到一片空白，什么也没有学会。
要培养学生浓厚的学习兴趣，就要打破传统的学科体系，重新构建“基于工作过程”的项目化课程体系。这种新的课程体系以学生的职业能力为中心，以职业活动为导向，突出能力目标；以学生为主体、老师为主导，以项目任务作为载体对学生进行能力的训练。整合工作任务中涉及的专业知识与技能，以真实的产品作为项目载体来开展教学，让学生在学习的过程中真正感受到日常实验与实际产品开发的区别，并体验行业企业对实际岗位的要求。
具体做法是：首先，课程组教师通过走访从事单片机产品研发与生产的行业企业，回访大批从事单片机开发与设计工作的毕业生，与兄弟院校的相关教师进行深入交流，经过认真的分析与总结，明确行业企业岗位能力目标与工作过程。其次，课程组教师与行业企业工程师对实际工作中最能涵盖单片机应用的技术进行分析、提炼、总结，把传统学科知识体系下的基本内容进行知识的解构，选择合适的项目载体，对其进行重构。重构之后的课程体系必须具备趣味性、实用性、开放性、可操作性。
我院对单片机应用技术课程进行重构之后的课程体系如图2所示。表1是每一个项目具体的设计要求，实现设计项目涉及的关键知识点，参考学时分配。
通过表1可以看出，经过行业企业专家和课程组老师精心挑选出的每一个项目，都是一个完整的工作过程。老师在引导学生实施设计项目的过程当中，就已经无形地将单片机应用技术这门课程的关键知识传授给学生，学生在实现设计项目的过程中实践能力得到加强。
二、开发语言的改革
汇编语音具有目标程序简短、占用存储空间小、执行速度快等优点，在实时性要求很高的电子产品中使用。但是不同种类的单片机采用的汇编语言是各自为政，互不相通。采用汇编语言编写程序要求程序编写者必须熟知所使用单片机类型的内部结构，理解种类繁多的寻址方式，熟记那些枯燥乏味的指令系统。这对于基础差，自觉学习和自学能力不强，在校学习时间短的高职学生来说是个不小的挑战。相比之下，C语言是一种面向对象的结构化语言，具有语言简洁、可移植性好、可读性强、表达能力强、表达方式灵活等特点。采用C语言编写程序，编程者不必对单片机的硬件结构有太多深入的了解，对变量存储单元的操作交给编译器自动完成，降低入门学习的门槛。编程者能够挤出更多的时间用于软件程序的设计，加快软件程序开发的速度，缩短产品开发的周期。因此使用C语言进行单片机程序设计是开发单片机产品的必然趋势。我院从2007年以来就开始在单片机课程教学中引入C语言。近年来我院学生在全国和广西开展的大学生电子设计大赛、机器人竞赛中的获奖作品大部分是用C语言开发，极少部分作品是用EDA开发软件VHDL语言开发的。尽管这两种开发语言不相同，但通过细心比较C语言和硬件描述语言VHDL，会发现它们具有许多相似之处。这些都表明使用C语言进行教学可以减轻学生的学习压力，收到事半功倍的效果。
三、教学模式的改革
科学有效的教学方法和教学组织对培养学生的学习兴趣至关重要。传统单片机应用技术课程的教学分为课堂教学和实验教学两部分。课堂教学一般放在普通教室或多媒体教室，由授课老师讲授与单片机相关的结构、概念、指令系统、程序设计等理论知识。实验教学则是在老师讲完一定量的知识点之后才组织学生到实验室进行验证性实验，加深学生对所学理论知识的理解。这样的教学人为地把学生所要学习的内容割裂开来，容易造成学生在学习理论知识的过程中思想不集中，对所学内容缺乏兴趣，甚至产生厌学情绪；学生在实验的过程中按照老师编写的实验指导书把程序输入、编译、下载，这种验证性的实验使学生感到毫无挑战性，难以激发学生的成就感，学习效果不太理想。
鉴于上述原因，我院自2007年对单片机应用技术课程的教学模式进行了改革，下面就是我们的具体做法。
（一）采用“圆桌式”的分组教学
我院在创建单片机一体化实训室时采用圆形桌子，老师在教学时，根据学生的学习情况，把动手能力强、理论基础好的学生与动手能力相对较弱、理论基础相对较差的学生组合在一起，每组3～4人，围着圆形桌子就座，便于学生之间互相交流。每组设立一位组长，负责各组员的设计项目任务分配和监督组员完成设计项目的情况。老师在上课过程中，提出设计任务和设计要求，并用实物进行演示，让学生从感性上明确设计项目所要达到的目标。学生接到设计项目任务后，按照设计项目要求，以小组为单位制定完成设计项目的实施计划，包括资料的查找、任务分工、完成项目的时间等。老师在授课过程中逐步引导学生去思考如何完成设计项目，将完成项目所需的关键理论知识点进行分析和讲解并传授给学生。学生完成设计项目后，老师及时检查学生对设计项目的实施情况，让每一组学生把自行设计的项目作品拿出来进行展示，相互进行比较，找出差距。同时老师分别让各组成员到讲台汇报实施设计项目过程中遇到的问题和解决方法，便于各组之间的相互借鉴和交流，达到共同提高的目的。各组要分别撰写设计报告和设计项目作品使用说明书。通过这种教学方式，锻炼了学生发现问题、分析问题、解决问题的能力；培养了学生团队协作的精神；训练了学生敢于在公众场合发言，提高了学生的语言表达能力。 （二）开展“师徒制”培养模式
“师徒制”培养模式主要是由授课老师从授课班级中挑选出少数学习能力较强的学生，利用课余时间对他们进行强化训练和指导，并让他们参与到老师所从事的相关单片机电子产品开发工程项目中。这种培养模式能够激发出这些学生的自我学习和自主创新的潜能，拓展他们的知识面，工程项目开发实践能力也得到大幅度的提升。之后，授课老师又让这些学生充当自己的助手，去帮助指导其他学习能力稍微差一些的学生。实践证明，这种培养模式能获得良好的教学效果。
（三）开展形式多样的竞赛活动
相当多的学生在完成单片机应用技术课程的学习之后，仍然会发现自己的单片机产品开发水平与从事该行业工作所需要的知识和技能还是存在不小的差距。造成差距的原因主要是学生在课堂上所训练的项目综合性不强，涉及的知识点相对较为简单。而该行业需要的是具有实实在在的单片机产品开发经验的人才，这种开发经验单靠课堂上的训练是培养不出来的。因此必须组织一些学有余力的学生参加与单片机技术相关的竞赛活动，如大学生电子设计大赛、机器人竞赛、嵌入式系统竞赛等。这些竞赛的题目通常反映当前行业企业的技术热点，具有很强的综合性、技术性和挑战性。参赛学生在指导老师的指导下，完成设计方案的制订、电路设计与制作、程序编写与调试、性能指标测试、设计报告撰写等。学生通过参加竞赛活动，体验单片机产品开发的实际过程，培养创新精神和创新能力；培养吃苦耐劳的精神；锻炼了意志力，强化了团队协作能力。
四、考核方式的改革
考核旨在客观、公平、公正地评价学生对所学课程的掌握程度，科学、合理的考核方式可以激发学生学习的动力，提高教学效果。传统单片机应用技术课程采用期末统一笔试的考核方式，这种考核方式侧重于学生的理论知识，对学生的实践能力及设计和开发单片机相关电子产品的能力考核无法体现出来，因此必须摒弃这种单纯的笔试考核方式。我院根据实际情况，设置该课程的期末成绩=平时成绩×10%+综合训练成绩×60%+期末理论考试成绩×30%，其中综合训练成绩=项目设计态度×10%+项目设计报告×25%+项目具体功能实现×45%+答辩成绩×20%。这种考核方式从学生的设计态度、资料收集能力、工程技术应用能力、设计报告撰写能力、语言表达能力等方面进行全方位的考核，有助于强化学生分析和解决实际工程问题的能力，有助于培养学生的创新意识和创新精神，加强学生的团队协作意识。
五、教学改革的效果
我院自2007年开始，对单片机应用技术课程从教学场地、教学设施、教材、教学模式、考核方式等方面进行了改革，几年来取得十分明显的教学效果。教学课堂气氛不再沉闷，学生学习的主动性、积极性得到极大的提高；学生的工程实践能力、创新能力、团队协作能力等综合素质得到了加强。同时经过改革之后，对任课老师的要求更高，促使教师积极开展课题研究，不断充实自己的知识。
课程教学改革是一个永无止境的过程，在教学改革的过程中也会出现不少新的问题，这就要求老师在不断提高自身专业技能的同时还要继续探索新的教育教学理论，优化教学内容，创新教学方法。
【参考文献】
[1]于莉.高职单片机教学改革的研究与实践[J].高教论坛，2010（11）
[2]何乃味.高职“现代EDA技术”的案例实战教学模式研究[J].柳州职业技术学院学报，2012（2）
[3]邓文娟，朱兆优，王嵩.探索单片机教学改革提高学生工程实践能力[J].东华理工大学学报（社会科学版），2010（4）
[4]张宗璐.探索高职院校的单片机教学改革[J].长春教育学院学报，2011（10）
[5]石建国，王丽娟，罗朗等.以工程素质培养为目标的单片机教学改革探索[J].茂名学院学报，2009（3）
[6]周兴华.手把手教你学AVR单片机C程序设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，2009
[7]黄力.现代EDA技术教学方法改革与创新探索[J].大众科技，2012（6）
【基金项目】2010年柳州职业技术学院教学质量与教学改革工程第三批立项项目（2010-A036）
【作者简介】何乃味（1977- ），男，理学学士，柳州职业技术学院讲师，研究方向：应用电子技术及嵌入式系统教学。
（责编 丁 梦）
【关键词】高职 单片机应用技术 教学改革
【中图分类号】G【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889（2012）11C-0068-03
单片机应用技术课程是应用电子技术、通信技术、电子信息工程技术、物联网技术等弱电类专业的专业核心课程。主要是为从事机电产品、电子产品研发的行业企业培养具有单片机应用电子产品的分析、设计、调试及制作能力的助理工程师、单片机销售助理工程师等人才。单片机应用技术课程涉及模拟电子技术、数字电子技术、传感器技术、电路板设计技术等宽广的电子电路基础知识，是一门综合性相当强的课程。由于所涉及的知识面广、知识量多，又受到学生基础能力、教学设备、教学条件诸多方面的制约，所以长期以来该课程的实际教学效果并不尽如人意，其中最突出的问题是课程教学内容与单片机应用技术的就业要求不一致，对学生的工程实践能力培养不够。学生学完单片机应用技术课程之后并不能快速融入到单片机相关电子产品的设计与开发当中。因此，必须对当前存在的问题进行认真的分析，并采取相应的措施予以解决。
一、课程体系的改革
传统的单片机课程是依照学科知识体系，按照章节的顺序来安排教学内容，其知识体系如图1所示。各章节之间紧密联系，环环相扣，显得非常严谨。老师在教授课程内容时遵循教学大纲的要求，按部就班地安排和组织教学，老师在课堂上传授给学生单片机相关的知识主要集中在理论层面。学生在学习过程中普遍感到老师讲授的知识枯燥乏味，毫无兴趣，久而久之便产生厌学情绪。很多学生在学完课程之后，头脑还是感到一片空白，什么也没有学会。
要培养学生浓厚的学习兴趣，就要打破传统的学科体系，重新构建“基于工作过程”的项目化课程体系。这种新的课程体系以学生的职业能力为中心，以职业活动为导向，突出能力目标；以学生为主体、老师为主导，以项目任务作为载体对学生进行能力的训练。整合工作任务中涉及的专业知识与技能，以真实的产品作为项目载体来开展教学，让学生在学习的过程中真正感受到日常实验与实际产品开发的区别，并体验行业企业对实际岗位的要求。
具体做法是：首先，课程组教师通过走访从事单片机产品研发与生产的行业企业，回访大批从事单片机开发与设计工作的毕业生，与兄弟院校的相关教师进行深入交流，经过认真的分析与总结，明确行业企业岗位能力目标与工作过程。其次，课程组教师与行业企业工程师对实际工作中最能涵盖单片机应用的技术进行分析、提炼、总结，把传统学科知识体系下的基本内容进行知识的解构，选择合适的项目载体，对其进行重构。重构之后的课程体系必须具备趣味性、实用性、开放性、可操作性。
我院对单片机应用技术课程进行重构之后的课程体系如图2所示。表1是每一个项目具体的设计要求，实现设计项目涉及的关键知识点，参考学时分配。
通过表1可以看出，经过行业企业专家和课程组老师精心挑选出的每一个项目，都是一个完整的工作过程。老师在引导学生实施设计项目的过程当中，就已经无形地将单片机应用技术这门课程的关键知识传授给学生，学生在实现设计项目的过程中实践能力得到加强。
二、开发语言的改革
汇编语音具有目标程序简短、占用存储空间小、执行速度快等优点，在实时性要求很高的电子产品中使用。但是不同种类的单片机采用的汇编语言是各自为政，互不相通。采用汇编语言编写程序要求程序编写者必须熟知所使用单片机类型的内部结构，理解种类繁多的寻址方式，熟记那些枯燥乏味的指令系统。这对于基础差，自觉学习和自学能力不强，在校学习时间短的高职学生来说是个不小的挑战。相比之下，C语言是一种面向对象的结构化语言，具有语言简洁、可移植性好、可读性强、表达能力强、表达方式灵活等特点。采用C语言编写程序，编程者不必对单片机的硬件结构有太多深入的了解，对变量存储单元的操作交给编译器自动完成，降低入门学习的门槛。编程者能够挤出更多的时间用于软件程序的设计，加快软件程序开发的速度，缩短产品开发的周期。因此使用C语言进行单片机程序设计是开发单片机产品的必然趋势。我院从2007年以来就开始在单片机课程教学中引入C语言。近年来我院学生在全国和广西开展的大学生电子设计大赛、机器人竞赛中的获奖作品大部分是用C语言开发，极少部分作品是用EDA开发软件VHDL语言开发的。尽管这两种开发语言不相同，但通过细心比较C语言和硬件描述语言VHDL，会发现它们具有许多相似之处。这些都表明使用C语言进行教学可以减轻学生的学习压力，收到事半功倍的效果。
三、教学模式的改革
科学有效的教学方法和教学组织对培养学生的学习兴趣至关重要。传统单片机应用技术课程的教学分为课堂教学和实验教学两部分。课堂教学一般放在普通教室或多媒体教室，由授课老师讲授与单片机相关的结构、概念、指令系统、程序设计等理论知识。实验教学则是在老师讲完一定量的知识点之后才组织学生到实验室进行验证性实验，加深学生对所学理论知识的理解。这样的教学人为地把学生所要学习的内容割裂开来，容易造成学生在学习理论知识的过程中思想不集中，对所学内容缺乏兴趣，甚至产生厌学情绪；学生在实验的过程中按照老师编写的实验指导书把程序输入、编译、下载，这种验证性的实验使学生感到毫无挑战性，难以激发学生的成就感，学习效果不太理想。
鉴于上述原因，我院自2007年对单片机应用技术课程的教学模式进行了改革，下面就是我们的具体做法。
（一）采用“圆桌式”的分组教学
我院在创建单片机一体化实训室时采用圆形桌子，老师在教学时，根据学生的学习情况，把动手能力强、理论基础好的学生与动手能力相对较弱、理论基础相对较差的学生组合在一起，每组3～4人，围着圆形桌子就座，便于学生之间互相交流。每组设立一位组长，负责各组员的设计项目任务分配和监督组员完成设计项目的情况。老师在上课过程中，提出设计任务和设计要求，并用实物进行演示，让学生从感性上明确设计项目所要达到的目标。学生接到设计项目任务后，按照设计项目要求，以小组为单位制定完成设计项目的实施计划，包括资料的查找、任务分工、完成项目的时间等。老师在授课过程中逐步引导学生去思考如何完成设计项目，将完成项目所需的关键理论知识点进行分析和讲解并传授给学生。学生完成设计项目后，老师及时检查学生对设计项目的实施情况，让每一组学生把自行设计的项目作品拿出来进行展示，相互进行比较，找出差距。同时老师分别让各组成员到讲台汇报实施设计项目过程中遇到的问题和解决方法，便于各组之间的相互借鉴和交流，达到共同提高的目的。各组要分别撰写设计报告和设计项目作品使用说明书。通过这种教学方式，锻炼了学生发现问题、分析问题、解决问题的能力；培养了学生团队协作的精神；训练了学生敢于在公众场合发言，提高了学生的语言表达能力。 （二）开展“师徒制”培养模式
“师徒制”培养模式主要是由授课老师从授课班级中挑选出少数学习能力较强的学生，利用课余时间对他们进行强化训练和指导，并让他们参与到老师所从事的相关单片机电子产品开发工程项目中。这种培养模式能够激发出这些学生的自我学习和自主创新的潜能，拓展他们的知识面，工程项目开发实践能力也得到大幅度的提升。之后，授课老师又让这些学生充当自己的助手，去帮助指导其他学习能力稍微差一些的学生。实践证明，这种培养模式能获得良好的教学效果。
（三）开展形式多样的竞赛活动
相当多的学生在完成单片机应用技术课程的学习之后，仍然会发现自己的单片机产品开发水平与从事该行业工作所需要的知识和技能还是存在不小的差距。造成差距的原因主要是学生在课堂上所训练的项目综合性不强，涉及的知识点相对较为简单。而该行业需要的是具有实实在在的单片机产品开发经验的人才，这种开发经验单靠课堂上的训练是培养不出来的。因此必须组织一些学有余力的学生参加与单片机技术相关的竞赛活动，如大学生电子设计大赛、机器人竞赛、嵌入式系统竞赛等。这些竞赛的题目通常反映当前行业企业的技术热点，具有很强的综合性、技术性和挑战性。参赛学生在指导老师的指导下，完成设计方案的制订、电路设计与制作、程序编写与调试、性能指标测试、设计报告撰写等。学生通过参加竞赛活动，体验单片机产品开发的实际过程，培养创新精神和创新能力；培养吃苦耐劳的精神；锻炼了意志力，强化了团队协作能力。
四、考核方式的改革
考核旨在客观、公平、公正地评价学生对所学课程的掌握程度，科学、合理的考核方式可以激发学生学习的动力，提高教学效果。传统单片机应用技术课程采用期末统一笔试的考核方式，这种考核方式侧重于学生的理论知识，对学生的实践能力及设计和开发单片机相关电子产品的能力考核无法体现出来，因此必须摒弃这种单纯的笔试考核方式。我院根据实际情况，设置该课程的期末成绩=平时成绩×10%+综合训练成绩×60%+期末理论考试成绩×30%，其中综合训练成绩=项目设计态度×10%+项目设计报告×25%+项目具体功能实现×45%+答辩成绩×20%。这种考核方式从学生的设计态度、资料收集能力、工程技术应用能力、设计报告撰写能力、语言表达能力等方面进行全方位的考核，有助于强化学生分析和解决实际工程问题的能力，有助于培养学生的创新意识和创新精神，加强学生的团队协作意识。
五、教学改革的效果
我院自2007年开始，对单片机应用技术课程从教学场地、教学设施、教材、教学模式、考核方式等方面进行了改革，几年来取得十分明显的教学效果。教学课堂气氛不再沉闷，学生学习的主动性、积极性得到极大的提高；学生的工程实践能力、创新能力、团队协作能力等综合素质得到了加强。同时经过改革之后，对任课老师的要求更高，促使教师积极开展课题研究，不断充实自己的知识。
课程教学改革是一个永无止境的过程，在教学改革的过程中也会出现不少新的问题，这就要求老师在不断提高自身专业技能的同时还要继续探索新的教育教学理论，优化教学内容，创新教学方法。
【参考文献】
[1]于莉.高职单片机教学改革的研究与实践[J].高教论坛，2010（11）
[2]何乃味.高职“现代EDA技术”的案例实战教学模式研究[J].柳州职业技术学院学报，2012（2）
[3]邓文娟，朱兆优，王嵩.探索单片机教学改革提高学生工程实践能力[J].东华理工大学学报（社会科学版），2010（4）
[4]张宗璐.探索高职院校的单片机教学改革[J].长春教育学院学报，2011（10）
[5]石建国，王丽娟，罗朗等.以工程素质培养为目标的单片机教学改革探索[J].茂名学院学报，2009（3）
[6]周兴华.手把手教你学AVR单片机C程序设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，2009
[7]黄力.现代EDA技术教学方法改革与创新探索[J].大众科技，2012（6）
【基金项目】2010年柳州职业技术学院教学质量与教学改革工程第三批立项项目（2010-A036）
【作者简介】何乃味（1977- ），男，理学学士，柳州职业技术学院讲师，研究方向：应用电子技术及嵌入式系统教学。
（责编 丁 梦）