专业认证背景下的单片机课程教学改革与实践
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[摘 要] 以专业认证的理念为导向，阐述了单片机教学中贯彻落实工程教育专业认证的意义和重要性，分析了传统单片机教学中存在的主要问题，并给出了贯彻落实专业认证精神的单片机课程教学改革与实践的具体措施和方法。
[关键词] 专业认证;单片机课程;教学改革;创新;实践
[基金项目] 2018年西安理工大学教育教学改革研究资助项目（xjy1847）
[作者简介] 杨宇祥（1974—），男，湖南湘潭人，博士，西安理工大学机械与精密仪器工程学院教授，研究方向为生物医学工程和智能仪器;邵 伟（1977—），男，湖北荆州人，博士，西安理工大学机械与精密仪器工程学院教授，研究方向为生物医学工程和智能仪器。
[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 1674-9324（2020）35-0197-02 [收稿日期] 2019-10-14
工程教育专业认证倡导以学生为本、面向全体学生，将学生作为首要服务对象;强调以学生为中心，以学生学习产出为导向（outcome-based）;强调学生具备设计和实施工程实验的能力，强调学生掌握基本的创新方法，具有追求创新的态度和意识，具有综合运用理论和技术手段设计系统和过程的能力。
单片机课程是一门集应用性、实践性、技能性、实用性等为一体的课程和实用技术。掌握了单片机应用技术，就掌握了当今电子领域基础的核心技术，对学生的将来就业、深造、创业等方面奠定了坚实的基础[2]。
基于专业认证的主导思想，对单片机课程进行必要的课程教学改革，建立该课程与工程师制度相衔接的工程教育专业认证体系，促进工程教育与工业界的联系，增强工程教育人才培养对产业发展的适应性，促进中国工程教育的国际互认，提升我国工程技术人才的国际竞争力。
一、以专业认证的理念为指导，单片机课程教学中存在的主要问题[1]
1.教师在教学时没有注意贯彻以学生为本、以学生为中心、以学生学习产出的导向和方针。专业认证强调以学生为本、以学生为中心、以学生学习产出为导向。然而，任课教师在单片机课程的课堂授课过程中，受传统教学模式的影响，基本还是以“填鸭式”的教学方法为主，以教师教学为主、学生为辅，没有真正实行以学生为本、以学生为中心的教学方法。
2.教师在实施理论和实验教学时没有着重培养学生的创新意识和能力。由于单片机课程的实践性和技能性非常强，知识比较抽象，要能够有效的掌握单片机技术，学生一定要动手实践，否则课堂理论知识没有得到及时的实践和巩固，学生不能做到理论联系实际，很快课程知识就会遗忘，根本无法把书本上的知识符号变成自己大脑中的真知。
3.教师没有太多关注学生学完单片机课程后是否具备设计和实施工程实验的能力。专业认证非常强调学生具备设计和实施工程实验的能力，强调学生掌握基本的创新方法，具有追求创新的态度和意识，具有综合运用理论和技术手段设计系统和过程的能力[3]。平时在授课过程中，受课程课时的限制，教师的精力主要放在如何把课本知识给学生讲清楚，让学生掌握课程知识体系上，教师往往顾此失彼，很少关注学生是否具备设计和实施工程实验的能力，是否掌握了技术创新的方法和精髓。
4.单片机课程教学任务完成后，教师们没有建立完善的单片机课程合格的评价体系和标准，以及进行必要的质量持续发展的改进措施。工程教育专业认证非常关注学生工作以后对大学教育的反馈活动，根據学生的反馈进行有效的课程质量可持续发展。目前大学教育，教师完成了学生的教学环节学生顺利毕业后，很少和学生建立完善的跟踪机制，学生也几乎不再和老师有任何联系，根本就无法完成课程的质量可持续发展的专业认证目标。
二、进行单片机课程教学改革与实践，落实工程教育专业认证的具体措施
（一）课程教学中增加讨论环节，强调以学生为本、面向全体学生
改变教师传统的“灌输式”课堂教学方法，注重以学生为本，面向全体学生，尝试采用类似“PBL”（Problem-Based Learning，基于问题式的学习方法）的教学方法，把“以教师为主”转变为“以学生为主”。在课堂教学中，对单片机重要的知识点可以适当的增加以学生为主的自主讨论环节。面向全体学生，让学生带着自己的问题自发、自由的进行课程知识点的讨论，让他们最大程度的进行思维碰撞，激发学生的思维火花，锻炼学生的创新意识。
如果受课程课时的影响，课堂时间实在紧张，可以让学生在课前或课后进行自主讨论，并把学生的讨论情况如实记入学生的平时成绩中，建立完善的课程考核体系。
（二）课程教学中引入实例，强调以学生学习产出为导向
在单片机课程的教学环节中，教师注重结合简单的工程实践实例，给学生渗透单片机应用系统的体系结构、单片机系统开发的流程和方法，适当给学生布置课后任务，让学生设计简单的单片机应用系统，例如利用单片机技术设计电子表、电子秤、流水灯、测温仪、测距仪、湿度计等，激发学生的学习动机，让学生带着任务进行课程学习，这样往往会事半功倍，增强学生发现问题、解决问题的能力，夯实学生的实践操作水平，培养学生的创新能力。
（三）改革实验环节，强调学生具备设计和实施工程实验的能力
我院单片机课程以前采用实验箱的方式给学生开设实验，学生只需要按照要求用插线连接电路板，不需要编写程序。这种实验方式硬件平台老化、仿真软件平台落后、实验内容落后。
改革实验方式，课题组为学生专门量身定做了与教材相对应的单片机实验系统，让学生结合Keil软件和C语言程序设计来学习单片机的开发应用，使学生更好地掌握利用单片机进行产品开发的技能，帮助他们以“短”“平”“快”的速度掌握单片机开发技术，强调学生具备设计和实施工程实验的能力，培养了大量单片机及嵌入式人才。 （四）增加学生课外实践动手机会，强调学生掌握基本的创新方法，具有追求创新的态度和意识
增加学生课外实践动手机会，给学生提供课外实践场地，让学生参加到教师的科研项目或大学生创业项目的研究中。另外，给学生发放单片机实验所需要的器材和工具，装在便于携带的实验盒内，由学生自己保管。每位学生根据自己课外的情况，自主到实验室完成课外实践，锻炼学生自主发现问题、分析问题、解决问题的能力，激发学生追求创新的态度和意识，培养学生的创新能力。
（五）建立完善跟踪评价体制，强调课程质量的可持续发展
工程教育专业认证注重学生毕业后的跟踪机制，根据学生毕业后对专业知识的反馈，反馈到教师的理论和实践教学活动中，及时修正、完善和改进单片机的教学内容、教学方法和手段，促使任课教师对课程的授课内容、授课手段等进行必要的改进和完善[4]，促进专业知识适应社会需求、体现科技发展、提升技术人才的国际竞争力。
课题组老师近年来一直和本专业毕业的学生加强沟通和联系，及时了解学生毕业后在工作岗位上应用专业知识的程度和情况，及时、适时的修正教师的日常教学，力争让学校的教学紧紧跟随专业知识的工程应用，将最新颖、最先进、最实用的专业知识普及给在校学生，拓宽学生的专业知识背景、提升学生毕业的社会适应度、激发学生追求创新的态度和意识，培养学生具有综合运用理论和技术手段设计系统的工程能力。
三、总结
在认证贯彻教育部工程教育专业认证方针的基础上，以專业认证为导向，改革我院单片机课程教学的具体实施模式，凝练教学成果，通过对单片机课程的教学方式、实验实施模式、课程体系评价手段、实践环节以及配套的管理、跟踪机制等多方面的综合改革，加强学生实践能力、思维能力和创新能力的培养，培养出一批具有卓越创新意识和动手操作能力的优秀学生。
参考文献
[1]王可宁，王伟，王青松.以专业认证为导向的单片机教学改革方法探索[J].教育现代化，2017（6）：18-19，22.
[2]张翼，卢钢，卢益民.浅谈单片机教学改革的五大关键点[J].教育教学论坛，2013（32）：22-23.
[3]谭筠梅，蓝天，张晶.工程教育认证背景下的单片机实验教学改革[J].实验科学与技术，2018（2）：150-152，165.
[4]胡哲源，张焕龙，姜利英，等.工程教育专业认证体系下的自动化专业课程建设研究[J].中国现代教育装备，2018（7）：78-80.
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