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摘 要：本文基于工程认证的基本理念和思想,从课程目标出发,以支撑毕业要求指标点为导向,基于逆向设计思维 , 从 课程目标、教学活动与评价标准等方面进行了细致、完善课程的设计,一方面发挥单片机原理其核心课程的作用,扩展和外延 课程功能和作用,实现学生工程综合素质和能力的提升 ；另一方面精准定位单片机原理课程目标,实现对毕业要求中多个指标 点的强支撑。课程的改革和建设旨在进一步加强专业核心课程在认证指标点中的强支撑作用,充分体现电子信息工程类专业核 心课程的地位,并为本专业其它核心课程的教学改革提供参考。
关键词：OBE 理念 ；单片机原理 ；课程改革
Research on the Reform Strategy of Principle and Application of SCM Course Based on OBE Concept
ZHAO Ying, MAO Yan
(Harbin College, Harbin Heilongjiang 150076)
【Abstract】：This article is based on the basic concepts and thoughts of engineering certification, starting from the curriculum goals, oriented to support graduation requirements, and based on reverse design thinking, from the aspects of curriculum goals, teaching activities and evaluation standards, a detailed and perfect curriculum design is carried out. On the one hand, play the role of its core curriculum, expand and extend the function and role of the curriculum, and realize the improvement of students' comprehensive quality and ability in engineering; On the other hand, accurately position the curriculum goals to achieve strong support for multiple indicators in the graduation requirements. The reform and construction of courses aims to further strengthen the strong supporting role of professional core courses in the certification index points, fully reflect the status of professional core courses, and provide references for the teaching reform of other professional core courses.
【Key words】：OBE concept;principle of singlechip;curriculum reform
0 前言
目前,高校电子信息工程专业的单片机原理课程往往是以 80C51 单片机或 STM32 单片机等单片机为平台, 从软件、硬件相结合的角度上介绍单片机结构、原理、程序语言、系统扩展方法、接口技术、实施控制应用的一门课程。学好这门课程能够为学生尽快掌握单片机在各个领域的应用打下坚实的基础。单片机原理是电子信息 工程相关专业本科阶段的一门重要的专业核心课程。因此,如何基于工程认证理念,发挥单片机原理课程作为电子信息工程专业核心课程的重要作用。在课程的设计与扩展过程中,如何充分支持毕业要求指标点的达成, 是电子信息工程专业单片机原理课程建设面临的重要问题。
1 当前单片机原理课程存在的问题
（1）当前单片机原理课程的教学方法着重以课堂教 学为主,基于教师主导的课堂的教学方式,对班级的不 同学生水平,教师准备的是一套教学方法和教学内容, 学生需要学习、解决、完成的内容也是同样的,忽视了 对学生个体对课程的吸收程度和水平的不同,这也就忽 略了学生个体能力的培养。
（2）当前单片机原理课程教学内容重点主要放在单片机的基本原理知识和上机实验上,在教学过程中,教 师常以知识点讲解为主要授课内容,缺乏单片机理论知 识与实际应用的联系,在实验环节中多以单一的功能性 实验为主,缺少创新性和解决复杂工程问题能力的培养。
（3）在学生培养过程中,单片机原理课程与其前后序课程往往无法进行有机的结合,单片机原理在电路原理、数字电子技术、模拟电子技术、以及计算机应用基础等先修课程的基础上,重点培养学生在学习过程中使用单片机的能力,对于未修前面所述课程或者前修过该课程但基础较弱以及没有硬件开发经验的同学而言,单片机自身特性决定了该课程知识点庞杂且零碎,基础概 念相对抽象、对学生动手能力要求高,课程内容有较强的实践性 [1],相对嵌入式系统设计等后续课程,又往往 没有相应的实践环节进行跟进,这不利于锻炼学生的创新思维和发挥学生的主观能动性,也不利于进一步锻炼 学生单片机系统的设计、开发、硬件测试和软件调试等能力。
2 工程认证对单片机原理课程的教学要求
OBE 理念注重学习产出,最终强调的是学生通过知 识学习获得相应的学习成果,聚焦于学生通过学习具备 什么能力,毕业生应该满足怎样的毕业要求,这也是工 程认证的核心理念。本文以哈尔滨学院电子信息工程专 业工程认证培养目标为例,结合自身专业发展定位,旨 在立足黑龙江,面向全国,培养理论知识扎实、实践能 力突出,具有良好的人文修养、审美情操、创新思维、团 队精神和终身学习意识,适应电子信息领域发展需求, 能够理解、分析、评价和解决复杂电子工程问题的服务 于基层和生产一线的高级专门应用型人才。如表 1 所示 为单片机原理课程教学目标对毕业要求的关系支撑表。
3 基于 OBE 理念的单片机原理课程改革策略研究
当下指导教师自己提出问题, 自己解决问题, 然后 要求学生照搬的方式,已经不能满足当今社会对电子信 息工程专业毕业生能力的需求。
3.1 项目驱动式教学在单片机原理实践体系中的应用
在单片机原理课程的教学过程中引用项目驱动教学 法是非常有效的一种方式。项目驱动教学法是将学生作 为学习的主体,这种教学方法强调“以人为本”,教师的 教学只是作为学生自主学习的辅助。在教学过程中,教 师应避免生涩的说教,要努力提高课堂氛围,使学生快 乐自主的汲取专业知识,从而激发学生的创新能力。这 种教学方法以提高学生应用能力为目的,将专业知识与 社会应用完美的结合在一起,指导教师作为实践课程项 目任务的设计者和发布者,对各项目小组只进行相应的 指导启发,而非手把手的讲授,让学生有成就感的自我 完成项目任务,从而达到提高学生学习兴趣,激发专业 创造力的作用。
针对单片机原理课程各知识点与面向对象的不同, 将完整的项目任务进行分解,课建立软件开发类项目 群、硬件设计类项目群、电子电路类项目群、控制类项 目群、通讯类项目群等核心项目群。在实验类课程中, 以对应项目群内的基础项目作为实践内容,称为三类项 目 ；在设计类实践课程中,根据课程目标与要求由上述 2-3 个群中的项目作为子项目组成项目进行设计,称为 二类项目 ；在毕业设计和大学生电子竞赛项目时,选取 上述多个群中的项目作为子项目组成项目进行设计,称 为一类项目。这种以工程实践为导向,一个“完整”项 目可由多个相同或不同类别的“子”项目组成的教学活 动,能够使学生通过各类实践课程的相互依托与承接,学以致用,培养提高学生的问题分析能力。
3.2 渐进式教学在单片机原理教学方法中的应用
在项目驱动式教学基础上, 进行渐进式、递进式教 学也是成果导向教育中一项重要的环节。对于电子信息 工程实践类的课程来说,一是要在单一的核心项目群之 内进行渐进式、递进式项目设置与教学,三类项目的设 置主要是依托于课程的基本知识点,学生通过查询 - 假 设 - 实验论证 - 分析等手段自主的学习掌握相关专业知 识,并深入理解,然后在学生能够合理运用某知识点的 基础上,提出新的知识点设置,形成知识点螺旋上升的 实践知识体系,并以此构建三级项目。以单片机实验为 例,以知识点构建实验项目如 LCD1602 显示设计、定 时器秒表设计、DS1302 时钟显示设计等,项目内容形 成层层递进,相辅相成 ；二是要建立各二级项目之间的 渐进关系,以通过复杂工程案例,培养学生具备逐步解 决复杂工程问题的能力 [2]。
3.3 驱动式教学方式对单片机原理教师教学的要求
以项目驱动的教学方法完成单片机课程的教学目标 达成对任课教师提出了新的要求。一是教师要根据单片 机课程的对应指标分解点进行项目分解和组合,有些实 验课程可以将每个具体的实验都设计成一个独立的项 目,有些课程设计则可以设计成一个大项目,再将大项 目分成若干小项目 [3] ；二是指导教师要充分掌握和理解 每个学生的学习能力和知识点应用情况,每个项目中都 包含着需要学生掌握的新旧知识点,指导教师应在项目 题目给出前就能够预估出学生可能会遇到的障碍和难 点,鼓励学生自己提出问题,充分调动学生的求知欲 望,并在适当的时间进行点拨和指导。最终学生学会用 课堂上掌握的理论知识点解决工程实际问题 [4]。
3.4 多种评价策略在单片机原理课程中的评价应用
OBE 理念要求提供多种的评价方式和评价策略,这是为了满足不同学生个体的需求。在学生的学习成效评价中要充分利用直接与间接两种方式 [5]。从多元化的资源中寻找数据对学生进行持续性的评定。我们摒弃原有的现场实验或答辩展示的实践类课程的达成度评价方式, 探索多元化的考核评价体系,主要包括 ：课堂互动、出勤率与课堂贡献度、资料搜索与方案设定、硬件方案设计、软件方案设计、调试测试、各分支项目完成进度、实物展示效果、课题答辩现场表现等,以此建立科学的单片机课程的达成度评价 [6]。
4 结语
新工科教育背景下,单片机原理课程作为专业的核心课程,在电子信息工程学生培养的过程中起着承上启下的作用,一方面是对模拟电子、数字电子、C 语言等课程的进一步强化与应用,另一方面又为学生课程设计和毕业设计打下良好的应用基础。OBE 理念是新时代下推动专业教学改革的前沿理念,强调“以结果为导向” 的人才培养目标与课程体系设计,注重“以学生为中心” 的课堂教学环境,将 OBE 理念应用于单片机原理的课程设计与创新当中,是深化电子信息工程专业教学改革的重要一步。目前我专业在单片机原理的课程教学中通过运用项目式、渐进式等教学方法取得了一定的成绩, 毕业生的单片机开发水平显著提高,能够满足支撑毕业要求指标点,为学生就业创业打下了坚实的基础。
参考文献
[1] 扈国栋,栗军,刘汉平.基于成果导向教育的嵌入式系统课程 教学设计[J].教育教学论坛,2018(12):229-231.
[2] 白恩健,王直杰,张义红.以产出为导向的电子信息与电气工 程类专业项目驱动教学改革[J].高教学刊,2019(7):133-135. [3] 孙仕云.成就驱动型教学法在高职教育中的应用[J].办公自 动化,2010(11):55-56.
[4] 巩建闽,实施基于成果教育OBE的原因及策略[J].国家教育 行政学院学报,2016(6):48-53.
[5] 王武东,李小文,夏建国.工程教育改革发展和新工科建设的 若干问题思考[J].高等工程教育研究,2020(1):52-55.
[6] 韩璐,李鹏.基于慕课的“微型计算机原理与接口技术”教 学模式[J].计算机时代,2018(8):94-96.
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