浅谈面向工程教育专业认证的单片机与嵌入式系统课程改革

1、    浅谈面向工程教育专业认证的单片机与嵌入式系统课程改革    施凯 徐培凤 孙宇新 刁小燕摘要：单片机与嵌入式系统是电类专业一门必修的专业基础课，同时也是工科其他非电类专业的一门专业选修课，在许多专业的工程教育认证标准都被列为一个重要考察指标。针对专业认证的要求，并结合该课程的特点，提出通识、特色和工程教育相结合的课程教学新体系，进一步提高该实践类课程教学的教学水平和教学效果，以满足各专业工程教育认证的要求。关键词：专业认证；单片机与嵌入式系统；教学改革0、引言参照英、美等华盛顿协议成员国的通用做法1，我国于2005年10月正式成立中国工程教育专业

2、认证协会，该协会由工程教育相关的机构和个人组成的全国性社会团体，主要负责我国工程教育认证工作的组织实施，由教育部主管，是中国科协的团体会员2。通过开展工程教育专业认证，提高我国工程教育质量，为工程教育改革和发展服务，为工程教育适应政府、行业和社会需求服务，为提升中国工程教育国际竞争力服务。协会建立了国际实质等效的工程教育认证体系，认证工作得到了国际社会的广泛认可。2016年6月，我国正式加入国际上最具影响力的工程教育学位互认协议华盛顿协议，通过认证协会认证的工程专业，毕业生学位得到华盛顿协议其他组织的认可，极大地提高了我国工程教育的国际影响力3。近年来，工程教育专业认证已在我国逐步发展起来，针

3、对专业认证的要求，各高校均实行了不同程度的专业改革、教学计划改革和课程改革。单片机与嵌入式系统课程是一门电类专业的必修专业基础课，同时也是汽车、机电等其他非电类工科专业的选修专业基础课，它在许多专业的工程教育专业认证标准中都被列为一个重要考察指标。这门课程属于理论知识和实践能力并重的一门课程，对于电类专业而言实践教学比重更大。单片机与嵌入式系统课程内容涉及知识包括单片机的基础知识、嵌入式系统的硬件设计和软件编写知识等多方面，属于多课程知识的交叉融合、应用和实践为一体的产物。学生需要在掌握计算机组成原理、汇编语言和c语言程序设计等多门课程知识的基础上，面向实践和应用能力的学习和拓展，难度较大。此

4、外，经过多年的发展，各学校之间的课程体系不同、学生程度各异、教材风格和内容差别等，也造成了这门课程教学成为了一个比较难以统一的难题。如何在课堂教学、实践教学、教学手段和方法、教学评价体系等方面找到一个平衡点，促进和提高教学效果，同时又符合各专业的工程教育专业认证要求，值得我们去深入思考和探索。1、课程教学中存在的问题1.1教材的使用本课程的相关教材和内容大多偏重于理论和单片机内部结构的介绍，对于单片机与实际结合的应用介绍较少，尤其是案例分析更是缺少，甚至不做任何介绍。此外，教材内容大多滞后于我们现在的电子技术和工业发展，未体现出单片机技术在我国工业生产和应用领域已得到广泛使用的现状。1.2教学

5、方法针对教材内容使用ppt讲解，缺乏具体的案例上学生自己动手，边学边做，造成学生在学习时对单片机与嵌入式系統的使用及实际应用开发等问题无从下手。即便课堂教学的ppt中使用了一定数量的案例，也与实际应用严重脱节，缺乏应用自己所学知识处理实际问题的思路和想法，还停留在照本宣科的状态，无法达到一门实践性较强的专业基础课程的教学目的。1.3教学手段课堂教学以老师讲学生听为主，案例分析时学生始终在跟踪老师的思路和步伐，师生之间没有形成良好的互动和沟通，不能调动学生学习的积极性，造成实践性环节学生无法达到理想的学习效果。1.4成绩评价对学生的成绩评价仍然以考试+平时+实验成绩加权评价为主，缺乏对学生的全面

6、学习成绩的评价手段或体系。2、课程改革与探索2.1辅助教学材料编写目前的教材内容普遍滞后于实际，需针对此现状补充目前的前沿知识，基于地区发展与专业所在行业发展，与教材相结合；此外，教材的内容过于宽泛和理论化，联系实际不够，应定期更新单片机与实际应用结合的案例，多开展案例教学，以提高教材的实用性和可读性。2.2教学方法变革（1）教学中多注重书本知识和实际应用相结合。为了让学生学习单片机与嵌入式系统这门课程时不觉得所学知识过于理论和空洞，多加入学生感兴趣的案例，以鲜活的案例出发，将理论知识与实际应用结合一起，不仅可以增加学生对课程的喜欢度，还能激发他们的积极性，提高学习效果。（2）将理论课与实践课

7、相结合。可以将定时器/计数器、串口通讯等部分课程教学内容放到实践课中讲授，让学生在自己动手的过程中领悟理论知识的重要性，同时又能提高学生对理论知识应用于实践的认识，便于在课后自己自学和拓展课程的学习。（3）将科研的基础内容引入到教学中。针对电气工程和控制工程等领域对于单片机与嵌入式系统课程密切相关的科研领域，举例说明在解决高深、前沿的科学研究时，该课程能够扮演重要角色，不仅可以加深学生对课程重要性的认识，也能促动学生迫切学好课程知识，以便后期投入科研和生产中去。（4）提高电子竞赛或者专题竞赛与课程教学的关联度。让学生在学习中形成比较和竞争，培养他们的好胜心和动手热情，丰富学习环境和氛围，这也是

8、对培养和选拔各专业参加各种竞赛提供了一个很好的途径。2.3教学手段丰富改变目前单一的采用多媒体教室+ppt的教学手段模式，增加视频案例、实践课与部分课堂教学合并统一、特殊的教具等多种模式的教学手段，不仅能够增加学生的新鲜感，增大课程教学的信息量，还能丰富老师的教学思维，全方位的提高教学效果。针对课堂教学用的多媒体课件，应多补充与实际应用密切相关的案例，增加与科研、竞赛、未来工作就业环境中与本课程密切相关的产业或领域等方面的相关知识，丰富多媒体课件的内容。此外，还可以引进雨课堂等智慧教学方案，使得课堂教学更加立体和便捷。2.4成绩评价改进基于学生的课堂学习、实践学习和课外实践，建立多方面相结合的

9、一套完备的成绩评价体系。针对课堂学习，更多注重基础知识的考核，以及对基础知识应用能力的考察，因此应该多加入应用案例，增加系统设计和嵌入式技术开发的内容，体现出课程的特点和发展趋势。针对实践学习，应该完全摒弃以报告和出勤率为依据的考核和评价模式，应该能体现出实践主动性和实践质量的区分，按照多题目、多方案的形式，根据难易程度和学生的思路及解决方案，给出相应的实践学习成绩，既公平公正，又能体现可行性和先进性。针对课外实践类，可以适当加入较少比例的加分环节，鼓励学生在掌握课堂知识的同时，走出课堂，针对单片机与嵌入式系统这类实践性较强的课程，体现实践能力在课程考核中的重要性，让学生能够真正的学到知识、学

10、会知识和掌握知识。3、结语针对工程教育专业认证需求，通过对“单片机与嵌入式系统”课程的改革，将该课程的教材编写、教学内容、教学方法、教学手段与课程实践性较强的特性紧密结合，提出更科学、更合理、更有发展前景的课程教学改革方法。通过教材内容补充或者改编、完善教学内容、增加实践教学、将课程教学和科研相结合、丰富教学手段、以及建立一套完备的成绩评价和考核体系，可以不断完善该课程的教学，提升学生的兴趣和能力，满足工程教育的培养要求。当然，这门课程属于多专业的交叉课程，各专业应该根据自己专业的特色和特殊性，专门定制一些特殊的教学改革方法，以丰富该门课程的教学改革和思路，最终达到开展该门课程的教学目的，提高学生的学习能力和学习效果，为国家培养高质量的工程专业人才。参考文