《工业控制计算机》2021年第34卷第6期151
海南自贸区背景下的“单片机原理与应用冶课程建设实践*
孙雷1,2林志敏1
（1Universiti Tunku Abdul Rahman，马来西亚吉隆坡43200袁2海口经济学院，海南海口871127）
摘要：根据应用型本科的定位及专业培养目标，针对海南自贸区背景下对应用型人才的需求，总结了“单片机原理与应用”课程教学中存在的问题，根据课程的实际建设经验，给出了课程建设进行的改革措施：构建以学生为中心的教学模式、实施多元的评价方式、构建线上线下混合教学模式、将“课程思政”与工匠精神协同育人，提高了学生的创新创造能力和综合素养，为海南自贸区的发展建设提供了人才支持。
关键词：应用型；教学模式；评价方法；创新实践
2018年，习近平总书记提岀国家支持海南全岛建设自由贸易试验区。海南自贸区建设的创新根源、动能转换的支撑点就是人才，伴随着海南自贸区建设的开展，自贸区表现岀人才总量不足，人才结构失衡等问题，特别是缺少科技创新型人才。海南省内的高校如何服务区域经济社会发展，如何培养满足自贸区建设的应用型人才，成为教育部门亟待解决的重要课题。我校根据海南省自贸区区域经济建设和发展需求，构建多元化应用型创新人才培养模式，立足本土，满足社会多层次人才质量标准需求。单片机在家电行业、
工商业、通信、航空航天、军事等领域有着广泛的应用，单片机作为嵌入式系统最典型的代表，是高校学生学习嵌入式系统的主流。“单片机原理与应用”课程是高等学校电子信息类专业的一门重要的专业必修课程，该课程对于学生参加学科竞赛、毕业设计、大学生创新创业项目都起到了举足轻重的作用。我校电子信息专业积极进行了该课程的教学模式及教学方法改革并进行实践，取得了较好的教学效果，“单片机原理与应用”课程在2020年评为海南省级一流本科课程。
1课程目标与课程问题分析
1.1课程目标
单单片机原理与应用课课程的培养目标是培养学生的工程实践能力和创新能力，该课程以“技术应用能力培养”为主线，以“必需、够用”为度，采取“教-学-训”一体，做到掌握概念原理、突岀能力、强化应用、鼓励创新遥通过学习本课程，学生须达到如表1的目标：
表1课程培养的目标
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1.2课程问题分析
“单片机原理与应用”课程的知识点多而零散，单片机技术是软件和硬件相结合的技术，想学好本门课程，不单是掌握硬件结构和原理，还需要学生具备良好的C语言开发基础。本课程教学改革亟待解决的重点问题有：第一是改革教师“满堂灌”授课方式，改变学生在课堂中的被动接受课程知识的非主体地位，
这是导致学生缺乏学习的兴趣的主要原因，“以教为主”的单一方向知识传播，不能激发学生的积极创造能力；第二是改革“黑板+PPT”的授课模式，“黑板+PPT”的讲解难以形成理论与实践相结合的教学模式，学生只是单纯掌握专业知识，但是专业技能水平无法达到培养目标；第三是改革单纯试卷笔试评价学生的评价方法，一张试卷不足以评价学生的真实水平，缺乏对学生的真实能力的评价环节。忽略实践考核只能加剧学生只重视理论学习的状况，无法培养岀具有创新能力的学生；第四是要将“课程思政”贯穿于教育教学全过程，实施专业课的“课程思政”。
2教学改革实践
2.1构建以学生为中心的教学模式
为了培养“强能力、重应用、懂创新”的新一代本科人才，适应海南自贸区（港）建设对人才的需求，打破原有的“课堂-实验”模式，人才培养模式进行了模块化教学改革。以“学科竞赛”为导向，进行项目式课程教学改革；结合电子设计竞赛、计算机作品大赛赛题和获奖题目，进行各科知识点的融合教学。结合仿真实验教学，使用仿真软件Protuss进行仿真模拟设计接口电路，通过仿真演示教学使理论学习更直观，激发提高学生学习的兴趣遥在每个章节设计项目案例，精选教学内容，在项目中完成知识点的掌握和应用，项目完成的过程就是对单片机抽象理论融合到实际应用中的过程，很好地改善了教学效果。将学生分组完成设计电路、修改程序，每组学生讨论完成项目的功能扩展，协同完成案例的功能优化，学
生边学边做，在仿真软件上实现不同的仿真效果来加深印象，并在课堂上随机抽取一组学生进行演示讲解，使学生成为课堂的主体。
以“教-学-训”为主线，通过精讲、勤练、实训来提高学生综合能力。注重课程延伸；以本课程为基础，开设实训课程、素质拓展课程，学生分组完成综合项目，以此提高学生的动手能力、团结协作能力、分析问题和解决问题的能力。通过“大学生创新创业”项目的指导训练，使学生应用单片机的能力更加增强和提升，学生在设计中寻到兴趣，通过单片机可以实现生产、生活智能化，例如智能家居，使学生认识到此项开发会来带经济效益。学生选择以单片机开发作为毕业设计课题的的比重较高，并且踊跃参加以单片机为主控器的相关学术竞赛。学生参加大学生电子设计竞赛、“挑战杯”科技作品赛、“泛珠三角”计算机作品赛、全国“互联网+”创新创业大赛、大学生技能竞赛等，使用单片机作为主要控制芯片的作品获得国家铜奖、省级金奖多项，近三年获奖情况见表2遥学生科研能力增强，学生发表相关技术论文
2020年海南省高等学校教育教学改革研究项目（Hnjg2020-）09）；202）年度海口经济学院党建与思想政治教育课题
152海南自贸区背景下的“单片机原理与应用”课程建设实践
多篇。学生创新实践能力提高，学生申报的大学生创新创业项目国家级、省级立项的项目中，应用单片机进行开发的项目占到85%以上。
表2近三年单片机开发相关学术竞赛获奖统计表
模块化教学
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配合一流课程建设，根据本校学生特点开展模块化教学，编写模块化教材《单片机原理与应用》，注重软件仿真与硬件实验结合，项目驱动，将工程案例引入教材，该教材已由人民邮电岀版社公开岀版。
2.2多元评价方式
改革课程评价，做到全面客观，实施与应用型人才培养相适应的多元评价方法。将实践考核、过程化考核纳入课程评价标准，期末考试成绩占60%（闭卷笔试），实验成绩占15%（过程考核），网络平台（智慧树）学习讨论占10%，平时成绩占15%（考勤、作业、课堂参与、课程读书笔记等）。期末试卷的考核内容要与该课程的培养目标为准则，题型丰富，有考查学生基础知识的填空、选择、判断等，还有要考核学生综合设计应用能力的分析、设计题，程序设计、综合应用题分值达到40%以上；实验课有6次，主要考查学生的实践与动手能力；网络学习讨论有4次，鼓励学生开扩思路，进行发散性思维培养。引入专业课程读书笔记，针对特定的核心知识点，学生查阅相关专业书籍，书写专业读书笔记，可
加深对知识点的理解，并能进行知识点的延伸，提高自主学习的能力。
2.3构建线上线下教学模式
2.3.1基于“雨课堂”的混合教学
在移动互联网和大数据背景下，在2016级物联网工程专业进行混合式教学改革，借助“雨课堂”对“单片机原理与应用”的课堂授课进行改革，见图1遥课前预习的情况可以通过“雨课堂”提供的数据：学生预习资料的查看时间和查看人数来掌握学生预习的整体状况，实时掌握学生的预习情况及提岀的问题。课堂的掌握情况可以在课堂结束后，查看学生岀勤情况和发过的弹幕内容，了解每位学生的课堂上学情。“雨课堂”为师生提供了比较完整立体的数据支持、自动任务提醒，提高了学生的课堂参与度，增加了学生学习兴趣，提高了学生的自学能力。“雨课堂”确实让课程教学变得更加生机焕发、充满活力。
图1基于“雨课堂”的课堂结构
2.3.2在线精品课程建设
信息技术与教育教学的深度融合机制，推进了在线开放课程的建设，本课程目前现有的教学资源较为丰富，为满足学生课上课下的学习需求，将制作完成的教学资源进行整合，建设网络教学平台遥授课教师针对我校学生的实际情况，利用合适的网络平台建立适合我校学生的资源库，实施“线上课外预习、复习
、答疑，线下课程讨论”的现代翻转教学模式，逐步取代“线下课堂讲授、线下课外作业”的单一传统教学模式。应用“智慧树”信息化网络教学平台，对已有的课件、教学微视频、习题库、实践项目案例等资源进行更新和补充，完善习题资源库和试题库。
在线课程资源建设，一是按照教学大纲的授课顺序制作PPT课件，将知识点模块化、项目化；二是制作、录制讲课微视频、与课堂课堂任务对应的微视频，精讲、透彻，每个短视频不超过15分钟；三是提供电子文档，围绕知识点详细介绍；四是编制典型练习题，与知识点同步，突岀重点；五是在线回答学生提岀问题，及时回答学生在预习、复习中的各种疑问，同时学生也可以回答讨论，增强了学生的交流学习。在线课程平台的建设，突破了传统的“面授”教学局限，学生能自由安排学习时间，发挥学生学习的主观能动性，变被动为主动。通过在线开放平台的建设，实现网络化教学管理，既可完成对教师教学的监督，也可加强对学生学业的考核，见图2遥
2.4 “课程思政”贯穿于教育教学全过程
在专业课程中如何融入课程思政，首先根据专业人才培养要求，在专业人才培养方案中明确人才所具备的职业素养，并分解到各门课程中，在课程教学大纲中具体明确，从而使思政教育在人才培养中的全覆盖。对于电子信息类学生的单片机课程，课程目标是需要学生掌握使用C语言进行单片机开发，开发的产品能够应用于工业生产及家居生活，比如现在流行的智慧农业和智能家居中，单片机的应用必不可少。
主讲教师要注重在知识传授中强调主流价值引领，坚持正确的政治方向，单片机可以开发岀各种产品，给我们的生产、生活带来智能化和便利，但如果应用在不利于人民的地方，就是缺乏道德，还可能触犯法律，教师要在课堂上把正确的价值观、道德观传递给学生。在具体的项目开发中，比如“单片机控制的流水灯”项目，鼓励引导学生将LED灯做岀爱心形状，放假回家的时候将自己制作的作品送给父母。这样的礼物不但可以展示学生的学习成果，而且培养了学生的孝心，一举两得，这样的鼓励使学生的学生更加有动力。
专业课教师要加强课堂管理，对于上课迟到、玩游戏等违纪行为及时纠正，并适时灌输正确的大学生行为准则，课后和辅导员经常沟通，并对一些“思想问题”学生进行德育教育，促进他们的良好发展。高校的思政教育不仅是思政课教师及辅导员的责任，也是专任课教师的职责，寻求思政教育与专业课的结合点，教书同时育人，思政的教育同时也加强学生对专业课的学习热情。
2.5塑造工匠精神
海南的发展过程中呈现岀技术创新能力不强，产品附加值不高，主导产业不突岀，在人工智能时代需要工匠精神引领高端制造业的发展。这几年的政府工作报告提岀要大力弘扬工匠精神，厚植工匠文化，打造更多享誉世界的“中国品牌”。南宋的大思想家朱熹将敬业精神解释为“专心致志，以事其业”。工匠精神是一种职业态度和精神理念，与人生观、价值观紧密相连，“专注”、“传承”、“创新”、“卓越”的工匠精神
也是当代高校大学生个人发展的需要。德国的“双元制”职业教育体系，培养岀了大量优秀的制造业人才，造就了德国制造业强国的地位。在应用型本科
（下转第154页
）
154基于K i ngVi aw+PLC的咸鸭蛋快速腌制自动化控制系统设计
4)PORT0口/P0RT1口端口：连接HTK1010T触摸屏，将
脉动压力、腌制液温度等参数进行人机交互遥
2.2软件设计
(1)PLC程序设计流程图
脉动压技术腌蛋法要求腌制液温度控制在30益±2益，脉动
压供给时间比为7.5m i n/15m i n，腌制时间为48h±5h o因此，可
设定腌制液温度为30益，腌制时间为48h，则PLC程序设计基
本流程如图3所示遥
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图3PLC程序设计流程图
(2)HTK1010T触摸屏HMI设计
通过HTK1010T触摸屏内置的Ki ngVi aw工控组态软件制作人机交互界面，如图4所示，可以实时监控系统的运行状态。其中，通过设定腌制时间与腌制液温度，配合启动按钮、停止按钮实现系统运行状态的控制；在系统运行过程中，可以实时监视当前腌制时间、腌制液温度以及电磁阀、继电器的运行状态。
图4HTK1010T触摸屏人机交互界面
3结束语
实践表明：基于Ki ngVi aw+PLC的咸鸭蛋快速腌制自动化控制系统环保节能，可以有效降低劳动强度，提高生产效率，可推广应用于咸蛋批量生产，具有较好的经济效益。
参考文献
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工业科技,2006,27(2):95-96,100
[收稿日期：2021227]
(上接第150页)
4网络教学资源建设思考
“工业组态控制技术训练”是一门实践性和综合性较强的实训课程，除了常规的课件、教案、习题及演示视频等，还需要准备针对实训项目的实践任务书、操作设备用户手册及设备使用视频等。学生根据实训进度及自己掌握的程度，可以在网络教学平台浏览之前学过的实训项目进行巩固学习，也可以根据教师布置的教学任务进行提前预习遥网络教学平台给教师和学生提供了一个可以互动的学习平台，在网络教学平台上，教师可以授课，学生可以学习讨论，学习者是网络教学平台的中心，鼓励学生通过网络教学平台自主学习，激发学生学习的自主性和创造性咱畫
参考文献
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2016(2)：71-73
[收稿日期：2021329]
(上接第152页)
大学中培养学生的工匠精神是非常必要的，我校特别加强了实验室、实训中心、实习基地的建设，同时也加强授课教师的培养，教师从传统教书匠的传统刻板印象中升级为能够传授专业知识、技艺、道德文化素养的新型教师。学生在进入企业后体现岀良好的职业道德和人文素养，将坚韧不拔、精益求精、追求卓越的工匠精神渗透到中国民族的文化基因中。
3结束语
本文以海南省一流本科课程“单片机原理与应用”为例，在海南自贸区背景下进行教育教学模式的改革探索与实践，激发学生学习单片机、参与专业竞赛的热情，创新能力提高，“课程思政”与工匠精神的协同培育，完善了学生的道德品质和文化素养，同时使学生具备锲而不舍、驰而不息的工匠精神。
参考文献
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[收稿日期：2021.3.12
]

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