基于《單片機原理及應用》課程創新創業能力培養研究

施明登 韓清華

摘? 要：高校設立大學生創新創業基金項目的目的是激發大學生實踐創新熱情，鍛煉學生的實踐能力和創新能力，培養高校“厚基礎、強能力、寬適應”的高素質人才。文章以塔里木大學信息工程學院以《單片機原理及應用》實踐教學為基礎，以學院創新創業項目為引導，分析了《單片機原理及應用》創新實踐教學現狀;提出了課程創新創業能力培養研究途徑;說明了創新創業項目與課程實踐教學結合的優勢，闡述了《單片機原理及應用》課程創新實踐教學取得的效果。文章對《單片機原理及應用》課程創新創業能力培養進行研究，這對于提高實踐教學質量，培養學生的實踐動手能力和綜合設計能力有重要的意義。

關鍵詞：實踐教學;單片機原理及應用;創新創業

中圖分類號：G642? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2020）25-0042-03

Abstract： The purpose of setting up a college student innovation and entrepreneurship fund project is to stimulate college students' enthusiasm for innovation in practice， training students' practical ability and innovation ability， and cultivating high-quality talents with "thick foundation， strong ability， and wide adaptation". Based on the practical teaching of "principles and applications of microcontroller"， based on the School of Information Engineering of Tarim University， and guided by the college's innovation and entrepreneurship project， this article analyzes the current status of innovative practical teaching of "principles and applications of microcontroller"; proposes research methods for cultivating innovative and entrepreneurial abilities in the curriculum. The advantages of combining innovation and entrepreneurship projects with curriculum practical teaching are explained， and the effect of innovative practical teaching of the course "principles and applications of microcontroller" is explained. This article researches the cultivation of the ability of innovation and entrepreneurship in the course "principles and applications of microcontroller"， which is of great significance to improve the quality of practical teaching and cultivate students' practical ability and comprehensive design ability.

Keywords： practical teaching; principles and applications of microcontroller; innovation and entrepreneurship

引言

2017年2月，教育部提出了新工科（Emerging Engineering Education，3E）概念[1-2]，并積極推進新工科的建設與部署，先后形成了“復旦共識”“天大行動”和“北京指南”等文件[3]，引領我國高等教育改革，優化教育結構，探索工程教育的新模式，倡導傳統的工科高校進行實踐教學創新與升級，培養出滿足當前社會需求、具有開拓意識和創新理念及實踐經驗的專業人才[4-5]，塔里木大學以新工科建設為契機，信息工程學院物聯網專業著力提高實踐教學水平，以培養學生動手實踐能力和綜合設計能力為目標，幫助學生掌握理論知識并將理論知識運用到實踐中。

塔里木大學處于應用型高校轉型的關鍵期，為了更好地實現轉型發展，實現高素質的應用型人才培養目標，塔里木大學信息工程學院物聯網相關專業負責人對人才培養方案做了修改，同時申請了塔里木大學物聯網專業綜合改革試點項目，在立項以來，課題組成員通過調研、討論等方式對專業的課程群建設、教學資源庫建設、實踐教學共享平臺建設以及教學管理改革進行了研究，并取得了一定的研究成果。

《單片機原理及應用》課程作為我校信息工程學院物聯網專業、計算機專業、通信專業的必修課程，同時也是承接傳感器設計、嵌入式開發設計等課程的橋梁，提高其實踐教學的質量，培養學生的實踐動手能力和綜合設計能力，對于塔里木大學信息工程學院物聯網專業的本科生具有重要的意義。

一、塔里木大學物聯網專業《單片機原理及應用》創新實踐教學現狀

（1）目前物聯網創新實驗條件還不夠完善，對于《單片機原理及應用》課程的實踐教學學時少，導致學生一沒有足夠的時間去自主設計實踐實驗，二學生自主性不高，平時的訓練中只是為了完成學分任務，完成簡單的仿真驗證性實驗，綜合性設計實驗很少有學生能完整的做完。

（2）學生申請創新創業項目的積極性不高，有些是教師把題目擬定好，根據學生平時的學習狀況，選擇一個題目，學生按照題目的要求開展，在項目開展的過程中，學生遇到任何知識上的難點，從不主動去查閱資料、思考問題，而是直接向教師請教，有些問題甚至是教師在課堂上反復強調注意的問題，學生還是記不住，這樣勢必會導致學校難以培養出真正獨立思考、自主設計實踐實驗的優秀人才[6]。

（3）學院設立的大學生創新創業項目的周期一般不長，校級的項目周期為一年，國家級的項目周期為兩年，在這樣時間下，學生更多的是想著如何在規定時間內結項，如何盡快的發論文、申請專利，而不是推敲項目里面哪些技術用的不好或者哪些步驟做的不好，甚至有些學生為了盡快畢業，將前面學生申請過的項目，大體改改接著申請。或者會將國家級項目的周期縮短為一年，草草結項，這樣創新性大打折扣，且有些項目是沒有必要的重復，這與學校設立大學生創新創業的初衷不符。

（4）學生實際參與程度不足，對于一些難度較大的項目，需要學生進行多次仿真調試，而學生總會以專業課程任務繁重以及考研壓力大為由，實際自己動手鍛煉的次數很少。

二、《單片機原理及應用》課程創新創業能力培養研究途徑

（一）課程群建設

學生之所以學習成績不高、自主性不強，一方面由于物聯網專業課程難度高，最重要的是學生沒能將相關課程進行融合貫通，立足“大課程”的布局，突破按學科組織課程的傳統方式，整合主題相通、內容相近的相關課程，突出內在的邏輯統一，由單門課程轉化為課程群內部的銜接，使相近課程由原來的相互隔離轉變為相互貫通，相互重疊轉變為相互補充。

（二）專業資源庫的建設

提高學生積極性，不僅僅依靠課上，塔里木大學信息工程學院利用課下、線上、線下，實現在校師生的精品資源共享，不僅可以加快教學進度，學生在參加創新創業設計以及課程設計時，不僅可以查閱教材里面沒有的芯片功能，也可以直接閱讀原版的芯片手冊和硬件原理圖，與課堂教學內容相互補充，相互參考，提升學生學習的積極性和興趣，逐步提升教學質量[8]。

（三）實踐教學平臺建設

強化實踐教學環節，加強學生的實踐創新能力，在開展《單片機原理及應用》實踐性較強的課程中，以實際工程項目為導向的模塊式教學，學院采用的方式一是與企業聯合，使用企業現有的設備，發揮企業技術人員和專業教師的作用，提供學生實訓任務;二是參加各類競賽，強化學生的參賽水平，以賽促學，進一步提高學生學習的積極性。把理論與實踐、動腦與動手、方法訓練與技能培養、教學與生產緊密的結合起來，將大學生工程素質、實踐能力、創新能力的培養較好地整合在一起，建成以物聯網工程本科專業為特色，以工程意識、工程技能和創新能力培養為內容的實踐性創新教學基地。

（四）教學改革管理

為了支撐綜合改革試點專業建設，更新有利于學生全面發展和個性發展相輔相成的管理制度和評價方法，建立健全嚴格的管理制度，鼓勵在專業建設的重要領域進行創新性試驗探索。

三、《單片機原理應用》創新實踐教學與創新創業項目相結合

大學生創新創業項目是以學生為主體，以教師適當引導的方式來開展，目的是讓學生將自己所感興趣的轉化為知識上一定程度的創新，這為培養新一代“創新型、復合型”人才提供重要平臺。以信息工程學院優秀的創新創業項目為例，分別從項目選題、項目實施、項目結題闡述了創新創業項目與實踐創新教學的融合的優勢。

（一）題目為《基于物聯網技術的南疆遠程智慧醫療設計》

有些同學使用STM32開發板，有些是用AT89C51開發板，不管使用哪一種開發板，里面多是一些指令代碼和程序設計，學生自己通過查閱資料、分析里面所用到的技術，認為既是自己所感興趣的，同時運用所學的知識可以完成的題目，在項目開展的過程中，學生對于結果不斷地進行調試，在用到單片機定時器、計數器控制知識時，重新將書本知識進行復習，這樣既提高了實踐動手能力，也將基礎知識進行鞏固，在后續設計一些小裝置也得心應手，比如：門禁卡裝置、智能孵蛋裝置、智能澆花裝置、大棚種植裝置。

（二）題目為《基于視覺疲勞檢測的高效閱讀裝置的設計》

該題目是自己學生根據平時的觀察，結合自己的想法，設計自己感興趣的題目，項目開展過程中，學生分模塊進行，了解單個模塊的基本結構和基本功能，再對其進行討論，分析其實驗的可行性，包括對演示系統的基本結構的闡述、對系統的初步分析和評價以及在原有的系統上有哪些可以改進以及創新的地方。就如何簡化眼部特征提取算法和獲取幀間間隔時間的問題，查閱相關資料，進行多次測試，同時在項目結項時多加了改變字號、背景顏色、下劃線跟讀、有聲閱讀等功能。這樣學生會把上機實踐與理論課程相結合，加深學生對知識點的掌握，可以起到事半功倍的效果，培養學生自己動手能力和創新能力。

（三）題目為《基于測速的全自動車輛破胎裝置設計》

該題目同樣是自己學生根據平時的觀察，結合自己的想法，設計自己感興趣的題目，該項目綜合了《數字信號處理》《單片機原理及應用》等所學課程的基礎方法和理論，該項目的研究組成員分為兩組，一組開展核心控制器的開發;另一組負責速度信號的采集與計算，兩組成員分工合作，在規定的時間內實現了車輛測速、限值設定、超速報警、應急通過等功能，實現了項目所預期目標。這樣不僅提高學生的學習成績，更能引導學生積極主動拓寬學習范圍。