高职单片机开放式项目化教学模式研究与实践

摘要：单片机实践课程是高职电子类专业的核心课程之一，具有很强的工程性和实践性，内容繁杂，不易教学。根据企业电子产品研发设计流程，本文探讨了一种新型的开放式项目化单片机实践课程教学模式，并研究了该模式下的教学思路、措施、内容、方法以及所取得的成效，旨在提高高职单片机实践课程的教学质量。

关键词：高职；单片机实践课程；开放式；项目化教学

中图分类号：G714 文献标识码：A 文章编号：1672-5727（2013）02-0031-03

单片机课程在高职电子技术类专业中属于核心课程之一，也是该类专业高职毕业生就业的主要技能之一。单片机课程涉及内容众多，包括电子电路设计与调试、软件编程、项目管理等，同时，在高职单片机课程的教学中，对学生的学习能力和动手能力要求相对较高，强调对学生单片机应用能力的培养。因此，如何培养高职学生的单片机应用和设计能力成为该课程的教学难点。

根据高职人才培养的特色，大多数高职电子技术类专业的单片机课程多由理论课与实践课两部分构成，其中理论课侧重于以边实验、边学习的方式掌握单片机的理论知识，实践课侧重于按照项目化的形式培养学生对单片机的学习能力、实践能力、团队合作能力、创新能力。

在单片机教学改革中，实践课程的教学改革尤为重要，是高职电子技术类专业改革的热点和重点。经过近几年的发展，在这方面的改革取得了许多富有成效的成果，集中体现在对课程内容的整合加工和教学方法改革两个方面。在课程内容方面，有学者提出任务化、案例化、项目化、层次化等形式的整合和加工方式，根本出发点是分解单片机知识点，与实际应用相结合，立足于培养学生的学习兴趣，吸引学生深入学习和应用单片机技术；在教学方法上，有学者提出开放式教学、项目教学法、网络自主学习平台、驱动式教学、过程考核机制等，立足于通过改进传统教学手段和方法，根据单片机课程的自身特点，引入新式教学方法，侧重于培养学生的学习能力和动手能力。

上述改革思路和手段在实际应用中都能够取得一定的成效，且对高职单片机实践课程教学改革具有很好的指导价值。笔者在此基础上，围绕高职电子类人才培养，提出一种新型的基于企业电子产品研发流程的开放式项目化单片机实践课程教学模式，并应用于实际教学中，取得了较好的教学效果。

开放式项目化教学模式

开放式项目化教学模式的内涵包括两部分：项目化教学内容管理与开放式教学方法，二者以企业化电子产品开发流程为背景实施。先编排具有实际应用背景的以项目形式实施的教学内容，然后采取开放式教学方法进行教学管理和考核。该模式强调教学内容与教学方法的配合，可形成一个完整的有机体。

（一）项目化管理

项目化管理，或者称为教学内容项目化（任务式、案例化等），是指将单片机实践课程内容进行项目化编排，形成一系列既独立，又相互紧密联系的项目。教学安排以项目为单位进行组织，这也是大多数学校对单片机教学改革的主要手段。笔者在此基础上，进行了更加深入的改革，提出了以实际产品（应用）为背景的项目管理方式，突出项目的地位，以项目为核心，知识技能服务于项目的教学理念。在具有实际应用背景的基础上，每个项目都按照基本需求、扩展需求、创新设计三个层次进行编排，既能满足不同层次学生的学习要求，也能构建更加完善的学习空间。

在项目编排中要体现应用背景，以应用需求确定项目需求，进而实现不同需求的分级。项目是教学的核心，单片机技能学习要辅助于项目实施，教学的重点是项目完成，而不是关注项目实施中的单片机应用知识点。以电子琴项目为例，现实中有很多类似电子琴的产品，如玩具电子琴、可弹奏的电子琴乐器等。以玩具电子琴产品为例，简单的功能和要求包括可以播放简单乐谱，提供7个音阶按键等，复杂的功能包括可以播放多首乐曲，可提供更多的播放功能等。基于实际产品的应用背景，对应电子琴项目，可提出简单需求、提高需求和创新设计要求。高一层次的开发将要面对更复杂的设计要求（包括功能、可靠性等），从而可为学生的不同学习需求提供较大的空间。在电子琴项目实施中，提倡学生按照自己的技术擅长运用单片机的知识点，不从知识点和技能上做更多的限制，以强调项目完成的核心地位。

（二）开放式教学

在项目化课程内容编排之后，如何将项目在教学中实施是更加重要的问题。针对如何实现项目化教学，许多研究者进行了一些改革尝试，有的提出“过程考核法”，主张改变教学中的期末一张试卷考核制度；有的提出改变教学中的师生角色，突出学生的自主学习地位，教师发挥辅导和监督作用等；也有的提出采取开放式教学，即根据实验室条件向学生开放教学场所，提供更加充分的学习环境。笔者结合自身教学条件，在基于上述改革成果的基础上，提出结合企业的电子产品研发过程及经验，在企业化项目式管理的基础上，进行开放式教学实施。开放式教学表现为自由的项目实施形式与严格的项目考核机制相结合。

自由的项目实施形式 项目实施的自由度表现在要求学生自由组队（队员人数自由，但有上限），按照团队形式合作完成项目。项目设置完成时间点，在规定时间点内完成项目的可以提前结束本项目教学，提前离开教室（实验室）。项目实施过程可以在实验室、教室、宿舍进行，实验室在正常上课之外，由学生自主使用，24小时开放。在项目完成的过程中，鼓励团队间相互参考，更鼓励通过网络资源等各种途径寻找参考资料和帮助。鼓励项目团队完成力所能及的项目和对应的需求级别。在完成通用的几个项目之后，鼓励团队重做原有项目，力争达到项目的最高需求级别（创新需求）。教学过程的主体是学生团队，教师的作用是讲解项目、分析项目需求、指导项目实施过程中的关键点。自由的项目实施形式可实现几个基本教学目的：（1）自由组队可提高学生间的合作意向，人数不限可包容各种形式的团队组合。团队合作也能充分发挥学生间水平高低互补的作用。（2）制定项目的三个需求级别（基本、提高、创新），可让项目团队根据自身实力选择性地完成某个级别，避免全班“一刀切”。（3）在规定项目完成时间内，鼓励完成项目的团队可选择继续完成高难度的需求或者提前完成该项目课堂学习，便于学生抓紧课堂时间，体验超值学习的成就感。（4）采取相互借鉴形式的项目实施，可解除学习束缚感，极大地刺激学生的好奇欲望，进而引发学生的学习兴趣。学生会通过模仿其他团队，或者从网上寻找类似项目的代码和设计方案完成自己的项目。（5）相互借鉴方式的项目实施的本质是借鉴已有的智慧和成果，通过消化、吸收、改造和应用的形式，移植到自身项目的实施上。这种项目实施符合基于单片机的电子产品（项目）开发流程，也是很多电子企业的常规开发思路。

严格的项目考核机制 在充分自由学习的氛围中，如果没有严格的考核机制，将导致整个教学组织过程散漫无序，会使教学效果显著降低。在教学考核中，应调整平时成绩与期末考试成绩的比例系数，侧重于平时考核。在平时的项目考核中，可引入企业项目考核机制，实施一票否决制与倒扣起评分式考核机制。所谓一票否决制是指所实施的项目只有在规定的时间点内完成才能参加考核，如果超时完成则要降低考核起评分。考核要由学生团队主动提出，教师处在被动的地位，被动式考核的意义在于可给团队以无形的压力。倒扣起评分制是指对项目的三个级别（基本需求、提高需求、创新设计）制定三个起评分等级（基本需求对应60～70分，提高需求对应75～85分，创新设计按照每个创新点加10～15分）。对基本需求和提高需求的考核，按照起评分倒扣，即起评分为最高分，考核过程中对团队的任何一个队员提出三个问题，每个问题对应10分，不能回答的问题从起评分中扣分，直到扣除全部三个问题的分值（实际为考核不合格）。一票否决制是针对项目团队整体而言的，倒扣起评分则是针对团队中每个队员进行考核，通过这样的考核机制，既可以解决团队相互借鉴项目与自身实力不符的问题，又能解决团队合作过程中个别队员不作为的问题，激励团队相互配合，提高团队合作效率。

（三）教师的作用

项目的设计和编排是教师在该教学模式中的主要工作，教师需要查找和整理大量的项目素材（一般会脱离教材），并结合实际的产品和应用背景设计项目。整个教学过程的各个项目之间既要相互独立，又要紧密联系，后面的项目要适当综合前面的项目。项目涉及的单片机应用知识点要适当，但不得以单片机知识点的应用为必要条件，在任何一个项目的实施过程中，都不能强调对特定知识点的应用，而是应鼓励学生自由决定，选择自己最擅长的技术。在项目讲解过程中，要能够以实际产品或者应用引导学生思考该项目的必要性，要能够用已经完成的项目设计方案演示给学生参考，让学生自己决定是否能够做到或能够超越教师所演示的方案（可从网上搜索）。

项目的设计和编排将占用教学过程近一半的工作量，而项目考核是另一项主要工作。教师在考核过程中要坚持按照被动考核方式进行，不主动对团队的项目实施进行考核，只有在团队提出请求时才进行考核。教师在考核中首先要关注该项目的实施级别（基本需求、提高需求）和完成情况，如果完成则开始考核，否则拒绝进行考核。在考核时，首先要求团队对项目进行演示，观察演示效果，并亲自验证效果的正确性、合理性和可靠性等；根据演示效果，确定具体的起评分，然后开始对每个队员进行考核，即三个问题式考核，参照具体的设计细节（硬件电路、软件设计等）进行询问，且每个队员的问题一般不重复。回答正确不加分，回答不正确的从起评分倒扣。在考核完团队成员后，询问是否有创新设计，并进行验证和评分。一个创新设计的评分在10～15分左右，且团队整体加分，对创新设计不加限制，鼓励团队通过创新设计的形式取得高分。

如果在项目实施点不能完成设计，则给该团队0分处理，但鼓励该团队继续完成该项目，同时降低项目起评分。鼓励团队继续完成项目的意义在于鼓励团队能够坚持努力，通过真实项目的成功实施获得成就感和自信心；降低起评分则是为了提出适当的警告，要求团队加强学习和合作，按时完成项目。

项目设计和项目考核是教师的主要工作，在教学过程中，对项目的介绍和技术点讲解以及在项目实施过程的监督和指导也是较为重要的工作。其中，实施过程的监督与指导侧重于监督团队能否完成项目，并进行必要的引导和提示，但不得参与团队的实际工作。按照“不问不答，有问必答”的原则进行指导，实施最低限的监督，即维护教学秩序和教学纪律，不得干涉团队的项目实施活动，不得主动干预和影响团队的项目活动，以保持学生在项目实施过程中的自由度。

与传统教学模式的比较

详细比较开放式项目化实践课程教学模式与传统教学模式的区别（见表1），可以发现开放式教学模式在教学内容、学生的学习活动过程、教学过程与效果等方面比传统教学模式有了较大的改进，能够更好地培养高职电子技术专业学生的学习能力、实践能力、团队合作能力和创新能力。

从实际产品和应用中提炼适合单片机实践课程教学的项目，以企业的电子产品项目开发流程为项目实施模式，采用企业化项目考核方式，形成自由的项目实施形式与严格的项目考核相结合的教学模式，既能充分调动学生的学习积极性，又能在考核中及时引导和管理学习进度。该教学模式的核心是引导学生自助式学习。该教学模式在我校电子信息专业两年的教学实践中取得了非常突出的成效，建立了高效的分级学习体系，初步实现了自助式学习机制。同时，开放式项目化教学模式开始逐步应用于我校电信专业其他实践课程，也取得了很好的成效，并为电子类专业的人才培养模式改革提供了新的思路和方向。

参考文献：

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[7]唐湘桃，刘冬香，赵华军.高职院校“工学交替”模式下实践教学体系的构建[J].教育与职业，2012（3）.

作者简介：

刘成尧（1980—），男，安徽滁州人，硕士，浙江工业职业技术学院讲师，研究方向为嵌入式技术。

王海娜（1981—），女，浙江宁波人，硕士，浙江工业职业技术学院讲师，研究方向为职业教育。