物聯(lián)網(wǎng)嵌入式技術(shù)教學(xué)改革與實(shí)踐

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摘要：緊扣傳感網(wǎng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)職業(yè)技能“1+X”證書(shū)考核標(biāo)準(zhǔn)，立足“物聯(lián)網(wǎng)嵌入式技術(shù)”實(shí)施課程改革的必要性，從明確課程目標(biāo)、重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容、實(shí)施教法改革、變革評(píng)價(jià)方法等方面對(duì)課程教學(xué)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與探索。

關(guān)鍵詞：“1+X”證書(shū)制度；傳感網(wǎng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)；教學(xué)改革

2019年2月，國(guó)務(wù)院頒布《國(guó)家職業(yè)教育改革實(shí)施方案》，部署啟動(dòng)了“學(xué)歷證書(shū)+若干職業(yè)技能等級(jí)證書(shū)”（簡(jiǎn)稱“1+X”證書(shū)）制度試點(diǎn)工作，［1］同年10月公布的第二批1+X證書(shū)制度試點(diǎn)證書(shū)中，傳感網(wǎng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)職業(yè)技能等級(jí)證書(shū)被列入試點(diǎn)范圍，筆者所在的重慶城市職業(yè)學(xué)院成功入選傳感網(wǎng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)（中級(jí)）證書(shū)項(xiàng)目試點(diǎn)。《職業(yè)教育提質(zhì)培優(yōu)行動(dòng)計(jì)劃（2020-2023年）》提出要推動(dòng)職業(yè)學(xué)校‘課堂革命’，進(jìn)一步細(xì)化了課程改革的要求。本文以“1+X”職業(yè)技能等級(jí)證書(shū)為導(dǎo)向，將“傳感網(wǎng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)”職業(yè)技能等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和專業(yè)教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)融合，針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)核心課程“物聯(lián)網(wǎng)嵌入式技術(shù)”進(jìn)行教學(xué)改革探索。

一、“物聯(lián)網(wǎng)嵌入式技術(shù)”課程改革的必要性

（一）滿足傳感網(wǎng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)崗位群職業(yè)技能培養(yǎng)需要隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速迭代和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造升級(jí)的不斷深入，對(duì)人才的技術(shù)技能和創(chuàng)新能力提出了更高要求。［2］傳感網(wǎng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)崗位群包含的嵌入式開(kāi)發(fā)工程師、傳感器工程師、硬件測(cè)試工程師、單片機(jī)工程師等崗位是最具物聯(lián)網(wǎng)特征的專業(yè)技術(shù)崗位，是物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈中基礎(chǔ)性、關(guān)鍵性崗位。傳感網(wǎng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)職業(yè)技能等級(jí)證書(shū)標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)性強(qiáng)化了學(xué)生職業(yè)崗位能力和學(xué)習(xí)創(chuàng)新能力。職業(yè)技能分為3個(gè)等級(jí)，依次為初級(jí)、中級(jí)、高級(jí)，高級(jí)別涵蓋低級(jí)別職業(yè)技能要求。［3］每個(gè)等級(jí)對(duì)應(yīng)不同的崗位群，傳感網(wǎng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)（中級(jí)）主要面向研發(fā)助理、部品開(kāi)發(fā)、品質(zhì)管理、產(chǎn)品測(cè)試、技術(shù)支持等崗位，從事編碼實(shí)現(xiàn)、功能驗(yàn)證、系統(tǒng)調(diào)試等工作。（二）職業(yè)技能等級(jí)目標(biāo)和專業(yè)教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)有機(jī)配合“物聯(lián)網(wǎng)嵌入式技術(shù)”是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)核心課程，具有較強(qiáng)的專業(yè)性與實(shí)踐性，是由軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)構(gòu)成的綜合體，要求學(xué)生對(duì)理論知識(shí)有系統(tǒng)認(rèn)知，并具備實(shí)踐操作技能，能將軟硬件系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。［4］按照傳統(tǒng)的授課內(nèi)容及授課方式教學(xué)，容易出現(xiàn)知識(shí)結(jié)構(gòu)不系統(tǒng)、學(xué)科間的交叉知識(shí)點(diǎn)無(wú)法有效疊加、難以利用所學(xué)知識(shí)解決具體實(shí)際問(wèn)題。［5］因此，教學(xué)效果不理想，很難達(dá)到傳感網(wǎng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)職業(yè)資格等級(jí)證書(shū)所要求的能力標(biāo)準(zhǔn)，參加工作后很難滿足用人單位的需求。“1+X”證書(shū)制度下，技能標(biāo)準(zhǔn)偏向滿足企業(yè)用人需求，將傳感網(wǎng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)職業(yè)技能等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和專業(yè)教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)有機(jī)融合，重構(gòu)課程內(nèi)容，整合技能證書(shū)應(yīng)試要求與原有課程知識(shí)點(diǎn)，將“1+X”證書(shū)制度與模塊化教學(xué)有機(jī)融合，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力；以“證”促教、以“證”幫教，有效監(jiān)督教學(xué)改革的實(shí)施，從而提升教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生就業(yè)創(chuàng)業(yè)能力，為物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)培養(yǎng)更多高素質(zhì)技術(shù)技能人才。

二、“物聯(lián)網(wǎng)嵌入式技術(shù)”教學(xué)改革設(shè)計(jì)

（一）明確課程教學(xué)目標(biāo)緊扣“傳感網(wǎng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)”“1+X”證書(shū)考核標(biāo)準(zhǔn)和專業(yè)教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，重新梳理課程知識(shí)要求、能力要求和素質(zhì)要求，明確課程教學(xué)目標(biāo)。知識(shí)目標(biāo)：掌握由模·教學(xué)改革·61塊構(gòu)成項(xiàng)目的方法；掌握STM32最小系統(tǒng)構(gòu)成；掌握STM32的3種開(kāi)發(fā)方式；掌握GPIO相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫(kù)函數(shù)和HAL庫(kù)函數(shù)的使用；掌握中斷處理過(guò)程和配置過(guò)程；掌握USART標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫(kù)異步模式的配置方法；掌握開(kāi)發(fā)DMA應(yīng)用程序的方法；掌握通用定時(shí)器延時(shí)工作原理和SysTick定時(shí)器定時(shí)功能；掌握ADC轉(zhuǎn)換過(guò)程和ADC開(kāi)發(fā)。能力目標(biāo)：能夠從ST官網(wǎng)下載相應(yīng)芯片的數(shù)據(jù)手冊(cè)、用戶手冊(cè)等官方文檔；能夠使用KEILMDK和STM32CUBEMX編程軟件，對(duì)STM32單片機(jī)進(jìn)行編程、調(diào)試或者二次開(kāi)發(fā)。素質(zhì)目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、一絲不茍的工作作風(fēng)；敢于拼搏、勇于創(chuàng)新的創(chuàng)新精神和實(shí)干精神；愛(ài)崗敬業(yè)、精益求精的工匠精神和職業(yè)素養(yǎng)。（二）構(gòu)建模塊化教學(xué)內(nèi)容為了深度對(duì)接“傳感網(wǎng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)”“1+X”證書(shū)，參考“傳感網(wǎng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)”（中級(jí)）配套教材，將技能證書(shū)應(yīng)試要求與原有課程知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行整合，同時(shí)結(jié)合企業(yè)實(shí)踐項(xiàng)目案例分析典型崗位工作任務(wù)，最終形成模塊化教學(xué)內(nèi)容。（三）實(shí)施“問(wèn)題導(dǎo)向”教學(xué)法結(jié)合“1+X”證書(shū)制度的人才培養(yǎng)目標(biāo)，依據(jù)企業(yè)對(duì)于實(shí)際崗位技能需求，“物聯(lián)網(wǎng)嵌入式技術(shù)”課程所涉及的“傳感網(wǎng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)”職業(yè)技能等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于中級(jí)嵌入式知識(shí)、技能的相關(guān)要求，緊密圍繞問(wèn)題提出、問(wèn)題分析、問(wèn)題解決的主線，實(shí)施以學(xué)生為中心的“問(wèn)題導(dǎo)向”教學(xué)法（見(jiàn)圖1），在問(wèn)題解決過(guò)程中提升專業(yè)技能、創(chuàng)新能力、綜合素質(zhì)。利用現(xiàn)代化信息技術(shù)開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)資源。通過(guò)學(xué)習(xí)通APP、智慧樹(shù)等教學(xué)平臺(tái)，動(dòng)態(tài)分析學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)決策數(shù)據(jù)化、評(píng)價(jià)反饋即時(shí)化、交流互動(dòng)立體化、資源推送智能化、學(xué)習(xí)泛在化。同時(shí)，將“傳感網(wǎng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)”考試訓(xùn)練題上傳到學(xué)習(xí)平臺(tái)供學(xué)生自學(xué)，充分發(fā)揮每個(gè)學(xué)生的自主能動(dòng)性，促進(jìn)學(xué)生個(gè)性化成長(zhǎng)。（四）建立多元課程考核評(píng)價(jià)模式以企業(yè)實(shí)際崗位技能需求和傳感網(wǎng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)職業(yè)技能等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中的嵌入式開(kāi)發(fā)中級(jí)技能標(biāo)準(zhǔn)為參考依據(jù)，全面改革傳統(tǒng)課程考核評(píng)價(jià)模式，建立突出學(xué)生綜合素質(zhì)、融入產(chǎn)業(yè)科學(xué)管理元素的多元化課程考核評(píng)價(jià)模式（如圖2）。一是考核內(nèi)容多元化。改變一卷定分?jǐn)?shù)的做法，學(xué)生成績(jī)由理論考試、實(shí)訓(xùn)操作考核、項(xiàng)目學(xué)習(xí)考核等內(nèi)容組成。二是考核指標(biāo)多元化。將產(chǎn)業(yè)科學(xué)管理元素，如質(zhì)量元素、創(chuàng)新元素、團(tuán)隊(duì)元素、職業(yè)道德元素等融入課程學(xué)習(xí)考核，形成多元化KPI指標(biāo)。三是考核評(píng)價(jià)人員多元化。由專業(yè)教師評(píng)價(jià)、企業(yè)教師評(píng)價(jià)、學(xué)生自評(píng)互評(píng)等多方面組成，確保考核評(píng)價(jià)的科學(xué)性、客觀性。

三、“物聯(lián)網(wǎng)嵌入式技術(shù)”教學(xué)改革實(shí)踐

以多功能電子時(shí)鐘中的任務(wù)2——獲取RTC時(shí)間為例，對(duì)“物聯(lián)網(wǎng)嵌入式技術(shù)”的教學(xué)過(guò)程進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)施。（一）任務(wù)解讀任務(wù)解讀主要是理清思路。首先，任務(wù)描述主要描述任務(wù)的背景信息以及必須完成的任務(wù)。以案例為切入點(diǎn)，增強(qiáng)學(xué)生的求知欲望；其次，提出問(wèn)題，各小組交流后選代表回答。再次，歸納總結(jié)，明確任務(wù)思路和實(shí)現(xiàn)路徑。（二）新知探索新知探索主要講解該任務(wù)背后承載的理論知識(shí)。比如多功能電子時(shí)鐘這個(gè)項(xiàng)目要教授的是RTC驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)和數(shù)據(jù)采集相關(guān)知識(shí)，包括RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘、RTC工作過(guò)程、PCF8563功能和寄存器。通過(guò)動(dòng)畫(huà)演示引入、問(wèn)題引導(dǎo)歸納總結(jié)、講練結(jié)合實(shí)時(shí)反饋的方法完成本部分任務(wù)。（三）任務(wù)計(jì)劃包括兩個(gè)部分：一是主要描述該項(xiàng)目任務(wù)相關(guān)分析，使學(xué)生深入理解完成任務(wù)的方法和目標(biāo)，用以幫助學(xué)生計(jì)劃決策；二是讓學(xué)生自己做實(shí)施計(jì)劃，鍛煉他們制定計(jì)劃的能力以及對(duì)任務(wù)的理解，在任務(wù)計(jì)劃制定完成后，學(xué)生展示并由教師指導(dǎo)完成。（四）任務(wù)實(shí)施首先，讓學(xué)生準(zhǔn)備完成該任務(wù)所需工具，培養(yǎng)其管理工具、收納工具的意識(shí)；其次，教師利用操作演示或視頻演示示范關(guān)鍵實(shí)施步驟。學(xué)生在掌握STM32獲取RTC數(shù)據(jù)的編程方法后完成本任務(wù)。（五）評(píng)價(jià)總結(jié)完成任務(wù)后，進(jìn)行任務(wù)檢查與評(píng)價(jià)。各組選拔代表描述主要操作思路以及遇到的問(wèn)題，分享實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，并參照評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)完成自評(píng)和互評(píng)。（六）歸納反思利用思維導(dǎo)圖的方式將任務(wù)所涉及的知識(shí)、技能進(jìn)行總結(jié)（見(jiàn)圖3）。

四、結(jié)論

在“1+X”證書(shū)制度提出并確立試點(diǎn)的大背景下，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)核心課程進(jìn)行教學(xué)改革十分必要。通過(guò)一系列的改革舉措，使課程標(biāo)準(zhǔn)精準(zhǔn)對(duì)接最新職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和崗位規(guī)范，教學(xué)內(nèi)容精準(zhǔn)對(duì)接產(chǎn)業(yè)崗位需求，教學(xué)過(guò)程精準(zhǔn)對(duì)接企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，使學(xué)生的職業(yè)能力符合企業(yè)相關(guān)崗位需求，為后續(xù)考取技能等級(jí)證書(shū)和職業(yè)生涯打下基礎(chǔ)。

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作者：張建平 曾小玲 單位：重慶城市職業(yè)學(xué)院 重慶電信職業(yè)學(xué)院