劉鈺 郭本振 王曉晶

摘要：該文在分析電子信息工程專業(yè)單片機(jī)課程與傳感器原理課程教學(xué)過程中存在的現(xiàn)實問題基礎(chǔ)上提出基于項目的課程融合教學(xué)改革思路。從培養(yǎng)方案改革入手構(gòu)建課程融合體系方法，在實際教學(xué)中采用企業(yè)規(guī)范的項目開發(fā)流程完成單片機(jī)與傳感器原理課程的項目式教學(xué)。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)；傳感器原理；項目；課程融合

中圖分類號：G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）23-5493-03

1 概述

單片機(jī)課程與傳感器原理課程是電子類本科專業(yè)兩門很重要的專業(yè)課。兩門課程知識在實際工程中有著廣泛應(yīng)用，是構(gòu)成電子類本科生知識體系的重要一環(huán)。目前，各類高校針對電子類學(xué)生普遍開設(shè)了該兩門課程，在本科畢業(yè)設(shè)計、工程實踐、各類電子競賽中單片機(jī)與各類傳感器的應(yīng)用都十分普遍[1]。與此同時，在單片機(jī)與傳感器原理課程的實際教學(xué)過程中存在實踐教學(xué)內(nèi)容較欠缺、課程內(nèi)容相互割裂、無法真正做到培養(yǎng)學(xué)生綜合能力等不足。針對這種現(xiàn)象，提出基于項目的課程融合教學(xué)改革的思路，構(gòu)建課程融合改革體系，在實際實施中引入企業(yè)規(guī)范項目開發(fā)流程，切實提高學(xué)生專業(yè)綜合素質(zhì)水平。

2 現(xiàn)有課程教學(xué)中存在的問題

2.1 課程內(nèi)容偏重理論知識

普通高等教育與職業(yè)教育不同，其自產(chǎn)生以來就采取了學(xué)校教學(xué)的形式，學(xué)生根據(jù)教師的講授以記憶

理解知識為主；職業(yè)教育源于古代學(xué)徒制，以模仿和實踐為主。雖然近年來普通高等教育為滿足國家應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需求加大了相關(guān)專業(yè)課實驗課以及實踐類課程的比重但是仍滿足不了社會對于人才綜合素質(zhì)的要求。

單片機(jī)課程和傳感器原理課程是工程實踐性質(zhì)特別強(qiáng)的兩門典型課程，教學(xué)過程包括理論教學(xué)與實驗兩部分，兩者學(xué)時數(shù)約為3：1，理論教學(xué)學(xué)時比例過大。在單片機(jī)課程理論教學(xué)中，學(xué)生們著重于單片機(jī)內(nèi)部構(gòu)成原理與寄存器的學(xué)習(xí)記憶，單片機(jī)編程方面將學(xué)習(xí)的重點難點放在單片機(jī)匯編語言指令的記憶和運用上。傳感器原理課程中教學(xué)重點是各種傳感器的物理原理。在實驗教學(xué)學(xué)時中多安排的是演示性實驗，創(chuàng)新應(yīng)用性實驗比重較少。實踐環(huán)節(jié)的薄弱導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)完兩門課程后并不能利用單片機(jī)完成一個完整的電子控制系統(tǒng)也沒有動手實現(xiàn)過某類傳感器的具體工程應(yīng)用。

2.2 單片機(jī)課程與傳感器原理課程相互割裂

單片機(jī)課程與傳感器原理課程作為兩門獨立的專業(yè)課授課教師不同、教學(xué)計劃不同有時甚至授課教師來自不同的學(xué)院。在這種情況下授課教師之間缺乏有效溝通，教學(xué)過程相互割裂，不能對兩門課中的共有知識進(jìn)行融合教學(xué)。

另一方面，單片機(jī)課程與傳感器原理課程的融合教學(xué)又是十分必要的。在一個完整的電子產(chǎn)品中，普遍可以分為采集、處理、執(zhí)行三大組成部分。而物理量和數(shù)據(jù)的采集離不開傳感器知識，數(shù)字量的處理絕大多數(shù)可以由單片機(jī)完成。兩門課程的割裂教學(xué)造成學(xué)生知識的孤立，最終導(dǎo)致教學(xué)質(zhì)量的低下，學(xué)生不能形成系統(tǒng)的專業(yè)知識技能。

2.3 無法培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力

培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的目標(biāo)是把學(xué)生培養(yǎng)成社會所需要的職業(yè)人，在高等教育教學(xué)中要樹立能力本位的教育觀[2]。所謂能力本位教育觀，就是強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)主題通過行動實現(xiàn)能力的內(nèi)化與運用，綜合能力體現(xiàn)在學(xué)生的專業(yè)能力、方法能力和社會能力三個要素的整合上。

目前的單片機(jī)課程與傳感器原理課程由于各自實驗教學(xué)環(huán)節(jié)較薄弱并且教學(xué)過程相互割裂最終很難實現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)能力要求更談不上綜合能力的開發(fā)與培養(yǎng)。采用項目化教學(xué)、融合教學(xué)的方法使學(xué)生完成具體的電子產(chǎn)品開發(fā)任務(wù)，在完成任務(wù)過程中學(xué)生會熟練運用單片機(jī)課程和傳感器原理課程知識，攻關(guān)項目過程中遇到的技術(shù)難題鍛煉學(xué)生的方法能力，項目過程中的技術(shù)交流、文檔評審鍛煉學(xué)生與人交往的社會能力。總之，在以項目為基礎(chǔ)的課程融合教學(xué)過程中與普通教學(xué)過程相比更有助于提高學(xué)生綜合素質(zhì)水平。

3 基于項目的課程融合體系構(gòu)建

基于項目的單片機(jī)課程與傳感器原理課程融合教學(xué)需要從思想觀念、培養(yǎng)方案、教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)等各方面進(jìn)行改革。在項目化課程運行過程中引入企業(yè)規(guī)范化項目管理方式也是十分必要的。

3.1 轉(zhuǎn)變思想觀念

首先學(xué)校教學(xué)部門、任課教師以及學(xué)生都要突破傳統(tǒng)的教育、學(xué)習(xí)觀念。學(xué)校主管教學(xué)部門應(yīng)修訂改革相應(yīng)文件優(yōu)化現(xiàn)有的教師教學(xué)質(zhì)量評價體系，鼓勵教師打破傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式，采用靈活多樣的教學(xué)方法。任課教師要適應(yīng)項目化的、融合化的單片機(jī)與傳感器教學(xué)形式，積極提高自身知識、業(yè)務(wù)水平，學(xué)習(xí)培養(yǎng)項目化教學(xué)中所需要的管理統(tǒng)籌能力以及技術(shù)攻關(guān)的方式方法。任課教師間充分溝通交流，使兩門課程在充分融合的前提下展開。學(xué)生應(yīng)在教師引導(dǎo)下積極適應(yīng)新的教學(xué)方法，有的學(xué)生面對有挑戰(zhàn)的項目任務(wù)難免有逆反情緒，教師應(yīng)予以積極溝通引導(dǎo)。

3.2 培養(yǎng)方案優(yōu)化

培養(yǎng)方案包括了相關(guān)專業(yè)本科教學(xué)的培養(yǎng)目標(biāo)、主要課程以及課程安排等內(nèi)容。實現(xiàn)單片機(jī)課程與傳感器原理課程項目化的融合教學(xué)必須要從培養(yǎng)方案上進(jìn)行優(yōu)化。以我院電子信息工程專業(yè)為例，應(yīng)將兩門課程的教學(xué)安排在一個學(xué)期進(jìn)行，這是進(jìn)行融合教學(xué)的前提條件。在教學(xué)形式上可采取理論課單獨進(jìn)行、實驗課統(tǒng)一進(jìn)行的方式，這是融合教學(xué)的形式基礎(chǔ)。另外在教學(xué)過程融合基礎(chǔ)上兩門課程的教學(xué)評價體系也應(yīng)該相互融合，學(xué)生可以在完成一個整體設(shè)計項目的前提下通過兩門課程的聯(lián)合考核。

3.3 引入企業(yè)項目管理模式

以項目為基礎(chǔ)的單片機(jī)課程與傳感器原理課程的融合必須以工作任務(wù)作為兩門課程內(nèi)容的核心，在明確實際項目運行過程的基礎(chǔ)上結(jié)合學(xué)生能力水平對項目內(nèi)容和執(zhí)行流程進(jìn)行合理編排。不同于傳統(tǒng)的教學(xué)與學(xué)習(xí)，學(xué)生的學(xué)習(xí)對某一門學(xué)科是不完整的，但對每一個行動來說卻是完整的[3]。項目的執(zhí)行作為一個完整的行動必須在一定的規(guī)范下進(jìn)行。普通教師不具有公司工作經(jīng)驗與項目管理經(jīng)驗，但是一些公司的產(chǎn)品開發(fā)規(guī)范性流程文檔還是可以進(jìn)行借鑒與學(xué)習(xí)的。在項目化課程中融入企業(yè)規(guī)范開發(fā)流程有助于學(xué)生培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)工作作風(fēng)，使學(xué)生提前熟悉實際產(chǎn)品開發(fā)，有利于保證項目課程的高質(zhì)量完成也切實有助于提高學(xué)生綜合能力水平[4]。

4 基于項目的課程融合實施

在思想觀念轉(zhuǎn)變、培養(yǎng)方案優(yōu)化基礎(chǔ)上將基于項目的單片機(jī)課程與傳感器課程融合教學(xué)擬在我院電子信息工程專業(yè)進(jìn)行試點實施。

4.1 教學(xué)實施

單片機(jī)課程和傳感器原理課程安排在電子信息工程專業(yè)大二下學(xué)期進(jìn)行，兩門課程都為72學(xué)時，其中理論學(xué)時54，實驗學(xué)時18。依據(jù)項目化的單片機(jī)與傳感器原理課程融合教學(xué)的要求，調(diào)整理論學(xué)時為36，基礎(chǔ)實驗+課程設(shè)計共36學(xué)時，大大增加課程中實踐動手環(huán)節(jié)的課時量。兩門課程任課教師在開課前共同制定教學(xué)資料，包括教案、教學(xué)計劃等，充分溝通使兩門課程相互銜接、環(huán)環(huán)相扣。理論教學(xué)與基礎(chǔ)實驗由各任課教師單獨組織，課程設(shè)計階段兩門課程任課教師要共同指導(dǎo)學(xué)生完成。

4.2 項目確定

課程設(shè)計是課程教學(xué)的重要部分，該階段體現(xiàn)了單片機(jī)課程和傳感器原理課程的充分融合，也是提高學(xué)生綜合能力水平的重要環(huán)節(jié)。課程設(shè)計的過程是以項目為基礎(chǔ)的，所謂項目是指一系列獨特的、復(fù)雜的并相互關(guān)聯(lián)的活動，這些活動有著一個明確的目標(biāo)或目的，必須在特定的時間、預(yù)算、資源限定內(nèi)，依據(jù)規(guī)范完成。課程設(shè)計階段要求學(xué)生完成特定的題目，在開始實施前要進(jìn)行開題答辯，答辯要包括題目的意義與目標(biāo)、項目進(jìn)度安排、物料預(yù)算、重要風(fēng)險評估[5]。通過開題答辯避免學(xué)生帶著疑問盲目開工，教師也可以對學(xué)生錯誤的思路進(jìn)行及時糾正。

項目題目教師應(yīng)給出一定數(shù)量的參考題目，學(xué)生可以以參考題目為基礎(chǔ)進(jìn)行擴(kuò)展，當(dāng)然參考題目應(yīng)能盡可能多的涵蓋單片機(jī)課程以及傳感器原理課程的重要知識點。例如我們給學(xué)生的參考題目之一是“基于單片機(jī)的可燃?xì)怏w報警器設(shè)計”，學(xué)生在該題目基礎(chǔ)上擴(kuò)展并通過答辯確定了“家庭空氣環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計”，與參考題目相比學(xué)生自己增加了空氣溫濕度傳感器、PM2.5傳感器。這種方法有助于提高學(xué)生積極性與自主性，從選題開始就讓學(xué)生積極參與其中。

4.3 企業(yè)規(guī)范化項目流程實施

項目的實施過程都依據(jù)企業(yè)的規(guī)范化項目流程進(jìn)行。這包括人員分配與崗位職責(zé)、項目流程文檔、項目過程監(jiān)督等。我們引入華為公司IPD產(chǎn)品開發(fā)流程，在此流程基礎(chǔ)上根據(jù)學(xué)校與學(xué)生實際進(jìn)行了合理簡化。一個完整的電子項目項目組包括項目組長、硬件開發(fā)人員、軟件開發(fā)人員、測試人員這幾個基本角色。我們將學(xué)生按5-6人進(jìn)行分組，每個學(xué)生按其能力水平分配不同的角色。將整個項目分為概念、開發(fā)、測試幾個階段，每個階段都需要相應(yīng)的規(guī)范化文檔進(jìn)行質(zhì)量保證。例如在項目開發(fā)階段需要學(xué)生輸出產(chǎn)品詳細(xì)設(shè)計文檔、產(chǎn)品測試用例文檔等。通過項目文檔并配合項目組例會等活動鍛煉了學(xué)生溝通合作的能力，也打?qū)崋纹瑱C(jī)和傳感器課程的專業(yè)知識。

4.4 課程評價體系

課程評價中課程設(shè)計環(huán)節(jié)占整個課程的40%。學(xué)生完成課程設(shè)計后需要進(jìn)行結(jié)課答辯，實際對作品進(jìn)行演示。教師根據(jù)學(xué)生作品的完整性與答辯情況給予項目組等級評分。優(yōu)秀的作品將作為展示品進(jìn)行學(xué)院展覽，讓學(xué)生在整個過過程中獲得一種成就感。項目進(jìn)行中以學(xué)生動手解決問題為主，教師只在項目進(jìn)行不下去時給予指導(dǎo)。

5 結(jié)束語

基于項目的單片機(jī)課程和傳感器原理課程融合教學(xué)代表了以行動為導(dǎo)向教學(xué)模式下的一種核心教學(xué)理念，真正發(fā)揮了學(xué)生作為學(xué)習(xí)主體的教學(xué)思想。該模式課程改革的探索符合科學(xué)發(fā)展觀的要求，滿足了電子信息工程專業(yè)課程改革實踐的深層次要求，有助于提高單片機(jī)課程和傳感器原理課程教學(xué)質(zhì)量，有助于全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)水平，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

參考文獻(xiàn)：

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