面向建筑智能化的单片机课程教学改革与实践

在“新基建”与“双碳”目标背景下，建筑智能化已成为行业转型与升级的关键方向，所以，对单片机应用型人才的需求也呈现出旺盛的趋势。可是，传统单片机课程内容都是通用的，并未充分结合建筑行业的智能化场景，导致学生知识结构单一，难以适应智慧建筑、绿色建筑等新兴领域的技术要求。对此，高等院校想要增强学生的核心就业竞争能力，就必须以“行业需求”为牵引，将建筑智能化的核心模块融入教学内容，通过“案例导入－问题拆解－技术实现－系统整合”的教学逻辑，引导学生从底层硬件到上层应用的全流程开发，如此，就可实现产业与教育的有效衔接。

1.面向建筑智能化的单片机课程教学改革的重要意义

1.1 深化专业内涵，提升人才培养质量

传统单片机课程内容固化，多局限于芯片内部结构与指令集，与建筑智能化等前沿应用场景脱节，这就使得学生无法应对复杂的职场情境，影响了校企的深度合作。通过教学改革，引入物联网、传感器网络与嵌入式系统设计等跨学科知识，能够打破原有的专业壁垒，构建“硬件+软件 + 应用”的复合型知识体系，让学生在建筑智能化为背景的教学内容下强化对单片机核心技术的理解，培养系统思维与集成设计能力，从而全面提升人才培养质量。

1.2 对接产业需求，增强学生就业竞争力

随着智慧城市与绿色建筑的快速发展，产业界对具备单片机应用与系统集成能力的复合型人才需求激增。课程改革正是对这一市场需求的积极回应。通过将企业真实项目案例引入课堂，并邀请企业导师进行讲座与指导，能够让学生提前熟悉技术标准与工作流程[1]。同时，学生还可在智能安防、环境监测等完整的系统开发中累积丰富的经验，缩短从校园到职场的过渡期，有效增强在就业市场中的核心竞争力。

1.3 引领课程创新，服务智慧城市建设

单片机课程改革不仅是教学内容的更新，更是教育理念与模式的创新实践，可推动课程从理论导向向应用导向、从知识传授向能力培养发生根本性变化，为其他工科领域提供参考。最为关键的是，课程改革后培养出来的一批批具备扎实功底与创新精神的人才，也能够直接服务于国家新型城镇化战略，为构建更安全、高效、绿色的智慧城市源源不断地提供智力支持与技术动能。

2.面向建筑智能化的单片机课程教学改革与实践的措施研究

2.1 重构课程内容，对接行业技术前沿

为使课程内容与行业技术前沿无缝对接，教师需要构建“基础层－技术层－应用层”的三维立体课程体系[2]。首先，在基础层，应以C语言为核心编程工具，系统性地为学生讲解数据结构、算法及嵌入式系统设计原则，为学生打下坚实的软件基础。其次，在技术层，要则聚焦于物联网领域的核心技术，将Wi-Fi、蓝牙、ZigBee等无线通信协议，以及MQTT、CoAP等应用层通信协议作为重点内容，并引入FreeRTOS等实时操作系统，培养学生问题解决能力。最后，在应用层，完全围绕建筑智能化场景展开教学，设置如“智能环境监测”“安防报警系统”“智能家居控制”等模块化项目，引导学生在真实应用背景下整合所学知识。另外，也要将边缘计算、低功耗设计、人工智能算法等前沿技术融入案例教学，确保能够学到最为实用的技术，成为直接服务产业发展的复合型人才。

2.2 创新教学模式，强化工程实践能力

教师要全面推行“线上 ⋅⁺ 线下、理论 ^⋅+ 实践、虚拟 + 实体”相融合的混合式教学模式。首先，在线上，必须利用慕课平台与虚拟仿真软件，让学生可以随时随地学习理论知识，并通过虚拟实验平台进行电路搭建与代码调试，弥补学校硬件资源不足的短板，降低学生实践风险与学习成本；在线下，实施“翻转课堂”，将知识的传授过程前置，课堂时间则用于项目研讨、问题解答与团队协作指导。其次，建立“项目工作坊”制度，将课程内容分解为若干个递进式的小项目，让学生在教师的引导下，自主完成需求分析、方案设计、硬件选型、软件开发、系统联调的全过程，以充分发挥学生的主体性，让他们如同工程师一般思考与工作，在反复的实践中锻炼系统思维、创新能力与团队协作等能力，以实现从知识接收者到问题解决者的转变。

2.3 搭建实践平台，推动项目驱动教学

通过打造“基础验证平台－综合开发平台－创新应用平台”三级递进的实践体系，教师可以顺利地实施项目驱动教学，强化学生综合能力。首先，基础验证平台应配备标准化的实验箱与开发板，用于验证单片机的基础原理与经典外设驱动，以确保学生掌握核心技术要点。其次，综合开发平台为开放的硬件创新实验室，专门给学生提供各类传感器（如温湿度、光照、红外、气体等）、执行器（继电器、电机、舵机等）以及多种通信模块，如此，学生就可根据项目自行选择展开硬件系统的二次开发与集成。最后，创新应用平台是通过与校外企业合作，引入真实的企业级项目作为课程大作业或毕业设计题目，让学生可在校内导师与企业导师的共同指导下，参与从原型设计到产品化的全过程，进而实现“纸上谈兵”到“真刀实枪”的成长。

2.4 完善评价体系，激发学生学习潜能

教师需要构建多维度、全过程的综合评价体系，以全面激发学生的学习潜能[3]。该体系应包含四个核心评价维度：理论知识掌握度（ 20% ）、项目实践能力（ 40% ）、团队协作与创新精神（ 30% ）、职业素养（ 10% ）。首先，理论知识掌握度可通过开卷考试、随堂测验与线上问答等形式进行全面考察，重在了解学生的概念理解与应用能力。其次，项目实践能力要贯穿整个学期，根据项目方案、设计文档、代码质量、系统功能实现以及最终演示效果进行综合评定。再次，团队协作与创新精神通过项目日志、组内互评、教师观察以及学生创新来评估。最后，职业素养则考察学生的沟通表达能力、时间管理能力与解决问题的毅力，并将考核过程与学习过程紧密结合，通过持续性的反馈与激励，引导学生将注意力从追求高分转向提升综合能力，鼓励他们在项目中大胆尝试、勇于探索，从而真正激发其内在学习动力与创造性思维，成长为具备持续学习能力与创新精神的优秀工程师。

结束语

综上所述，在建筑智能化的时代背景下，教师需要通过单片机课程教学的内容重构、模式创新与平台搭建等措施，去提升课程教学质量与学生工程素养，如此，不仅是对传统教学模式的突破，更是为智慧城市建设培养高素质技术人才的关键所在。

参考文献

[1]尹爱兵.面向工程应用的“单片机”课程教学改革[J].电气电子教学学报,2020,42(04):64-66+76.

[2]王春梅.工程教育背景下单片机课程混合式教学的设计与实施策略[J].家电维修,2025,(06):64-66.

[3]叶青,李泽,马海英.工程教育专业认证背景下《单片机原理及应用》教学改革探索[J].模具制造,2025,25(02):89-91.

作者简介：王臻卓，1985 年3 月，女，汉族，硕士，河南南阳人，教授，研究方向：电气控制。