陈奕梅

（天津工业大学 电气工程与自动化学院，中国 天津 300387）

0 引言

我国于2010年推出重大教育改革计划 “卓越工程师教育培养计划”[1]（以下简称“卓越计划”）。“卓越计划”的目标是培养一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量工程技术人才，为国家走新型工业化发展道路、创建新兴国家和人才强国战略服务。“卓越计划”为我国工程教育的改革和发展，为工程人才培养模式的创新和突破提供了明确清晰的指导思想、主要目标、总体思路、重点任务和保障措施。同时“卓越计划”的实施也是一个复杂的系统工程，是我们面临的重要课题和长期任务。2011年我校自动化专业获批成为教育部 “卓越计划”试点专业，并已于当年招收了一个卓越工程师试点班。

针对卓越工程师的特点，我们确定了以工程能力素质培养为主线的自动化专业人才培养模式，而以单片机为主体的嵌入式系统开发技术，是自动化工程能力培养的主要项目之一，因此，根据卓越工程师培养方案，我们对单片机实践教学进行了改革与探索。

多年以来，按照传统的教学体系，我专业传统的单片机课程在学完电路、微机原理之后开设，一般开在第六、七学期。而大量的学科竞赛都是以单片机为核心，参加的多为大二、大三年级的学生。这样就带来了一个矛盾，学生必须在低年级自己积累单片机的相关知识才能参与竞赛与各种选拔，而到了高年级开设的课上，不少同学已经掌握了单片机的基本开发技能，对课堂的知识已经不再感兴趣。

1 全过程多层次的培养体系

针对课程特点以及相关专业的学习，我们建立了单片机实践的全过程多层次培养体系，采取如下措施：

一年级通过参观实验室和科研室，让学生“感受科研”，了解前沿科技，激发学生的求知欲。同时在第一学期学完C语言的基础上，第二学期开设《单片机基础》课程，课程深入浅出，主要讲授单片机的基本模块，包括输入输出、定时A/D转换等。通过学习让学生了解单片机的基本原理并熟练掌握上述基本模块的功能及程序的编写。二年级在电路、数电等相关课程学习完毕，开设《嵌入式综合实践》课程，扩展外设，将单片机应用到通信、检测、控制等与专业相关的领域，了解常用传感器的基本原理以及电机控制的基本方法。并通过积极参与暑期实践和电子设计创新大赛等比赛，夯实基础，锻炼技能。三年级开设《嵌入式创新实践》课程，该课程要求学生选作两个项目进行设计，每个项目只给出具体要求，单片机的选型、硬件电路、系统开发等自行设计，要求学生在一定时间内设计完成。同时并进入专业实验室和创新实验室，并作为主力参加智能车竞赛、电子大赛、单片机大赛等各类竞赛，提高学生的创新能力。四年级进入研究性实验室参加教师科研工作或进行自主创新性的实验和各类大学生创新课题；毕业设计选题与教师的科研项目和生产实际相结合，提高工程实践能力。

围绕着该课程体系，进一步，结合Freescale实验室的全面开放，同时建立具有层次的实验课程体系，由浅入深分别为：课程实验——综合设计性实验——系统性实验——工程性案例实验。与课程体系紧密配合，相得益彰。

2 两个课堂相结合，构建学生科技活动体系与平台

两个课堂相结合的人才培养思路，强调教师的责任不仅在课内而且在课外，强调学生的学习由单一的课堂灌输应向激发学生的自主性和创新性转变。

第一课堂以教与学方式的改革引导学生自主学习。通过《单片机基础》、《嵌入式综合实践》、《嵌入式创新实践》三门课程的学习，使学生深入浅出地掌握单片机及其相关的基础知识、外围扩展以及在自动化领域的主要应用。在课堂教学的基础上重点强调学生的动手实践能力。同时推动案例驱动教学的改革，每个实验都是一个实际项目或项目的一部分[2]。案例驱动教学的内容仍然基于该课程的教学大纲。与传统教学方法的不同在于授课的方式和授课的思路。传统的授课过程是“先理论后应用”，注重告诉学生“能做什么”。而案例驱动的授课过程是“先应用后理论”，注重培养学生“怎么做”的解决问题能力。案例驱动使学生首先对问题具有了感性认识，提高了学生学习的兴趣，这样大大调动了学生们的自主学习的积极性。

第二课堂以知识的进一步学习和实践活动引导学生自我发展。围绕参加各种大赛和竞赛（智能车大赛、电子大赛、盛群单片及竞赛等），从大二开始，引导学生参加各种课外实践活动，充分调动学生的主观能动性实现专业知识的学习和实践技能的训练。通过组织课外兴趣学习小组，由有经验又有较高理论水平的教师指导，在课堂教学的基础上，拓宽课堂教学内容，加强专业基础知识的学习和应用，为今后的进一步深造打下了良好的基础。

3 配套学习平台的开发

围绕我们的培养体系，我们编写了教材 《MC68单片机入门与实践》与《Freescale Flexis系列微控制器入门及开发》应用于不同阶段的教学，并编写了《单片机原理实验讲义》、《嵌入式系统实验讲义》作为相应课程的配套讲义，在使用中不断完善。自编教材及讲义均取了较好的教学效果。同时，我们自主开发了与教材相配套的的实验设备“MC68HC908QY4 实验系统”（图 1）、“TGFSYS 教学实验系统”（图 2）、“MC9S08GT16实验系统”等教学仪器[3]，对于卓越班的学生做到了人手一套，更方便学生的课余学习，真正将实验室搬到了宿舍。

图1 MC68HC908QY4实验系统

图2 TGFSYS教学实验系统

4 结论

本文围绕“卓越计划”培养目标以及自动化卓越工程师的培养方案，针对自动化专业的专业基础课——自动控制原理，在课程的教学内容、教学方法、实践环节以及第二课堂等方面的建设进行了探索与改革。首届招生的卓越班共有学生30人，迄今为止参加与单片机相关“飞思卡尔智能车”、“机器人大赛”等各类竞赛的人数达52人次，获教育部组织的学生科技竞赛全国二等奖1项，省部级一等奖3项、二等奖4项，三等奖1项；获得市级及以上竞赛奖12人次。实践表明，改革增强了学生的实践能力，并为后续的学习以及下一步的升学就业做了很好的准备。

［1］中华人民共和国教育部.《教育部关于实施卓越工程师教育培养计划的若干意见》（教高[2011]1号）北京[OL].http://www.moe.edu.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/s3860/201102/115066.html，2011.

［2］修春波.单片机课程的案例驱动教学方法研究[J].科技信息,2013(5)：197.

［3］陈奕梅.基于Flexis QE128微控制器的实验系统开发[J].电气电子教学学报,2010,32(3):62-64.