融合“三創(chuàng)”教育的單片機(jī)教學(xué)改革與實施

李潔 丁雷

[摘 要] 在單片機(jī)教學(xué)過程中融入創(chuàng)新、創(chuàng)意、創(chuàng)業(yè)教育，從教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容、實踐條件、考核方式等方面開展相關(guān)改革工作。實踐證明，通過改革學(xué)生運用單片機(jī)技術(shù)解決實際問題的創(chuàng)新設(shè)計能力和工程實踐能力顯著增強，能更好地滿足企業(yè)對單片機(jī)應(yīng)用型人才的需求。

[關(guān)鍵詞] 單片機(jī);“三創(chuàng)”教育;教學(xué)改革

[基金項目] 2019年第一批產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項目（201901260005）;2018年第二批產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項目（201802191010）;2017年濱州學(xué)院校級實驗技術(shù)研究立項項目（BZXYSYXM201709）;2019年濱州學(xué)院校級教學(xué)改革項目（BYJYYB201921）

[作者簡介] 李 潔（1982—），女，山東濱州人，碩士，濱州學(xué)院，實驗師，主要從事單片機(jī)教學(xué)與管理、實驗室建設(shè)與管理研究。

[中圖分類號] G642? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）37-0132-03? ? [收稿日期] 2020-03-12

一、引言

單片機(jī)技術(shù)因其智能化高、控制能力強、性價比高等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于人工智能、交通運輸、信息工程、工業(yè)控制等領(lǐng)域。為滿足社會需求和生產(chǎn)實際需要，單片機(jī)技術(shù)已成為電信類、通信類、電氣類等相關(guān)專業(yè)的必修課程[1]。因此，在電子科技飛速發(fā)展的時代，單片機(jī)技術(shù)日新月異的背景下，作為以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為主的地方院校來說，如何教好單片機(jī)課程，使我校培養(yǎng)出來的學(xué)生更好地滿足企業(yè)用人需求，更好地為社會服務(wù)，顯得尤為重要[2]。

我校單片機(jī)原理與應(yīng)用課程為省級精品課程，該課程有完善的理論和實踐教學(xué)大綱、教學(xué)課件、教案、課程視頻。同時，針對該門課程應(yīng)用性強的特點，配有單片機(jī)原理與應(yīng)用實驗室及創(chuàng)新實驗中心，可開展相關(guān)基礎(chǔ)性、創(chuàng)新性實驗研究。為適應(yīng)新形勢下對創(chuàng)新型人才的需求，我校加強學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計能力和工程實踐能力培養(yǎng)。結(jié)合我校實際，在單片機(jī)課程建設(shè)和實施中融入“三創(chuàng)”教育理念，從課程教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容、實踐條件、考核方式等方面開展教學(xué)改革工作，加強學(xué)生創(chuàng)新、創(chuàng)意、創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)。

二、改革與實施具體內(nèi)容

（一）綜合運用多種教學(xué)模式，實現(xiàn)教、學(xué)、做一體化

克服灌輸式教學(xué)方式，建立注重過程、注重實踐、注重實際效果的教學(xué)模式，提升教學(xué)效果。在授課過程中能采用實例講解的盡量不用文字說明，能創(chuàng)造條件進(jìn)行動手操作的盡量不采用理論講解。根據(jù)單片機(jī)課程理論性、應(yīng)用性強的特點，合理運用現(xiàn)代化教學(xué)模式，引入項目化教學(xué)法、自主實踐教學(xué)法、案例教學(xué)法等教學(xué)方法。將復(fù)雜難懂的知識點融入具體實踐項目中，實現(xiàn)教、學(xué)、做一體化的教學(xué)模式。

例如在完成數(shù)碼管知識點講解后，采取以“模擬交通信號燈”為對象的工程項目教學(xué)法。通過該項目學(xué)習(xí)可使學(xué)生更好地掌握數(shù)碼管的工作原理及顯示方法，從而對現(xiàn)實生活中交通燈的工作原理及程序編寫方法有更深的認(rèn)知。在項目實施過程中，要求學(xué)生以小組為單位分工協(xié)作完成項目調(diào)研、硬件電路搭建、程序編寫等子項目，鼓勵學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新性思維，提出解決問題的思路和辦法，從而鍛煉學(xué)生的自主探索能力和團(tuán)結(jié)協(xié)作能力。同時，以實踐學(xué)習(xí)貫穿始終，要求學(xué)生完成項目的軟件仿真及開發(fā)板驗證，從而鍛煉學(xué)生的動手能力和自主實踐能力。經(jīng)實踐證明，與傳統(tǒng)的知識灌輸方式相比，這種教學(xué)模式更加注重學(xué)生創(chuàng)新、創(chuàng)意能力的培養(yǎng)，有效提升教學(xué)效果。

（二）精心設(shè)計教學(xué)內(nèi)容，突出應(yīng)用型特色

結(jié)合單片機(jī)技術(shù)最新發(fā)展，精心設(shè)計教學(xué)內(nèi)容，將單片機(jī)課程按知識點劃分為硬件設(shè)計模塊、軟件設(shè)計模塊、接口技術(shù)模塊、應(yīng)用提高模塊4部分[3]。在教學(xué)內(nèi)容中融入實際生活中最新應(yīng)用案例，針對性地開發(fā)出與4個模塊內(nèi)容相配套的項目實例，使學(xué)生的學(xué)習(xí)更有針對性、趣味性、實用性。

為更好地滿足企業(yè)用人需求，引進(jìn)企業(yè)先進(jìn)教學(xué)理念，在教學(xué)過程中引入“智能嵌入式”“人工智能”等最新發(fā)展，充分考慮學(xué)生的理論知識水平和實踐能力，挑選一些難度適中、工作量適中、有代表性的企業(yè)開發(fā)項目或產(chǎn)品設(shè)計類題目充實單片機(jī)教學(xué)內(nèi)容，通過此方式即加強了學(xué)生創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)又拉近了高校學(xué)生培養(yǎng)與企業(yè)人才需求的距離，使培養(yǎng)出來的學(xué)生走上工作崗位后能更快適應(yīng)企業(yè)技術(shù)工作[4]。

（三）注重實踐教學(xué)，增加工程實踐內(nèi)容

為有效解決理論課與實驗課相脫離的問題，完善現(xiàn)有單片機(jī)原理與應(yīng)用教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)和任務(wù)書，將單片機(jī)理論教學(xué)搬入實驗室，理論教學(xué)與實驗教學(xué)穿插進(jìn)行。同時，將實驗課時從16學(xué)時增加到32學(xué)時，使學(xué)生邊學(xué)邊練，加深對理論知識的理解。

將單片機(jī)課程與電子工藝課程相融合，在電子工藝課程中專門設(shè)置單片機(jī)開發(fā)板組裝焊接內(nèi)容、學(xué)生將自己焊接的開發(fā)板應(yīng)用于單片機(jī)課程學(xué)習(xí)過程中，配合口袋儀器使用，使學(xué)生不受時間、實驗場所限制即可完成基礎(chǔ)實驗操作以及相關(guān)程序的編寫;在實驗教學(xué)過程中將單一實驗箱教學(xué)改為實驗箱與開發(fā)板相互結(jié)合，硬件實驗和proteus仿真實驗相結(jié)合的方式，使學(xué)生從多方面對所學(xué)的理論知識進(jìn)行驗證和進(jìn)一步深入理解，從而增強學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和動手能力。

針對單片機(jī)課程設(shè)計，將課程設(shè)計時間延長為兩周，并提前兩周下達(dá)課程設(shè)計任務(wù)要求，給學(xué)生充分的時間進(jìn)行項目調(diào)研和實施。為更好地鍛煉學(xué)生創(chuàng)新、創(chuàng)意能力，在將學(xué)科競賽題目和企業(yè)項目融入課程設(shè)計的同時，允許學(xué)生根據(jù)自己興趣自主設(shè)計題目，指導(dǎo)教師負(fù)責(zé)把關(guān)，對符合課程設(shè)計要求的課題，允許學(xué)生放手實施。對一些優(yōu)秀、有創(chuàng)意的作品經(jīng)過不斷改進(jìn)可應(yīng)用在現(xiàn)實生活中，如學(xué)生所做作品“校園電子日歷”“計時用電子沙漏”“展室智能語音解說儀”等已在校內(nèi)投入使用，使學(xué)生體會到創(chuàng)業(yè)的樂趣。同時與濟(jì)南華興集團(tuán)、武漢威士訊公司聯(lián)合開展產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項目，企業(yè)派專業(yè)技術(shù)人員到校協(xié)助指導(dǎo)教師進(jìn)行學(xué)生課程設(shè)計指導(dǎo)工作，做到實踐教學(xué)與企業(yè)應(yīng)用實際緊密結(jié)合。

（四）共建“三創(chuàng)”教育實驗室，豐富學(xué)生實踐平臺

單片機(jī)技術(shù)是一門實踐性比較強的課程，完成課程學(xué)習(xí)需要進(jìn)行大量實踐訓(xùn)練。學(xué)生開展實訓(xùn)的主要場所是實驗室，受實驗室資源的限制，高校實驗室儀器的先進(jìn)程度與實踐環(huán)境和企業(yè)生產(chǎn)環(huán)境相比是有很大差距的[5]。為了縮短這個差距，近年來學(xué)校與濟(jì)南華興集團(tuán)、北京達(dá)盛教育集團(tuán)等聯(lián)合共建單片機(jī)實驗室，企業(yè)給實驗室配備先進(jìn)的教學(xué)儀器設(shè)備和相關(guān)網(wǎng)絡(luò)資源，并定期派遣實踐經(jīng)驗豐富的一線技術(shù)人員到校授課。同時，學(xué)校也分批安排學(xué)生到相關(guān)企業(yè)進(jìn)行專業(yè)實習(xí)、學(xué)習(xí)交流、參與企業(yè)橫向課題。通過校企合作、協(xié)同育人等方式加強學(xué)生實習(xí)實訓(xùn)能力訓(xùn)練，豐富學(xué)生實踐平臺，擴(kuò)展就業(yè)渠道。

（五）完善評價機(jī)制，考核方式多元化

本校單片機(jī)原理與應(yīng)用課程培養(yǎng)方案中，明確提出要培養(yǎng)學(xué)生單片機(jī)最小系統(tǒng)開發(fā)及應(yīng)用能力、解決簡單工程問題能力。而單純的期末考試成績并不能真實體現(xiàn)學(xué)生是否達(dá)到能力目標(biāo)要求，為更好反映學(xué)生學(xué)習(xí)的真實狀況、更好為企業(yè)輸送合適人才，課程組成員通過不斷論證進(jìn)一步完善評價機(jī)制，采取多元化考核方式。

采用“平時成績+項目實施效果+實驗操作成績+期末測試”的考核方式，平時成績避免單純書面作業(yè)，將學(xué)生利用在線課程進(jìn)行的同步學(xué)習(xí)、定期單元測試成績作為評定因素，重點考查學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力;期末測試減小記憶性內(nèi)容考核，增加程序分析、程序設(shè)計題目比例，重點考查學(xué)生對理論知識掌握程度及知識綜合應(yīng)用能力;項目設(shè)計、實驗操作成績中關(guān)注學(xué)生作品的設(shè)計和調(diào)試過程及答辯時的表達(dá)能力，重點考查學(xué)生簡單工程問題分析能力及創(chuàng)新實踐能力，從而實現(xiàn)全方位監(jiān)控學(xué)生單片機(jī)學(xué)習(xí)的全過程[6]。

三、改革與實施成效

經(jīng)過近幾年摸索和實踐，在單片機(jī)課程建設(shè)和實施中融入“三創(chuàng)”教育理念，取得了一定成效。

（一）學(xué)生層面

對本校4個專業(yè)900余名學(xué)生進(jìn)行單片機(jī)教學(xué)問卷調(diào)查，結(jié)果表明學(xué)生對本課程的教學(xué)改革感到滿意，學(xué)習(xí)興趣提高、成績有所提升。畢業(yè)設(shè)計中，與單片機(jī)相關(guān)題目占比達(dá)80%，畢業(yè)論文的創(chuàng)新性、實用性明顯增強。近三年，學(xué)生以單片機(jī)為載體申報國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目15項，申請實用新型專利6項、發(fā)表相關(guān)論文6篇。參加全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽、節(jié)能減排大賽等獲得國家級獎項8項、省級獎項36項。企業(yè)反饋學(xué)生單片機(jī)設(shè)計開發(fā)能力和適應(yīng)崗位工作能力增強。

（二）教師層面

課程組成員積極推動單片機(jī)原理與應(yīng)用課程建設(shè)與改革，在項目申報、教材建設(shè)、發(fā)表論文、申請專利等方面取得多項成果。單片機(jī)原理與應(yīng)用課程被評為省級一流本科課程、省級精品課程、省級高等學(xué)校教學(xué)改革項目，教學(xué)團(tuán)隊獲得山東省教學(xué)成果獎二等獎，出版單片機(jī)相關(guān)教材兩部，獲批校級教研課題7項，申請教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項目5項，發(fā)表相關(guān)論文10余篇。

四、結(jié)語

為了更好培養(yǎng)學(xué)生的工程意識和工程素養(yǎng)，提高學(xué)生運用單片機(jī)技術(shù)解決實際問題的創(chuàng)新、創(chuàng)意、創(chuàng)業(yè)能力，課程組成員在課程建設(shè)和教學(xué)內(nèi)容等方面進(jìn)行了探索和實踐，取得了良好的教學(xué)效果，基本滿足企業(yè)對單片機(jī)應(yīng)用型人才的需求。同時，實施過程中意識到在加大單片機(jī)在線課程建設(shè)力度，以實現(xiàn)線上與線下相結(jié)合的單片機(jī)教學(xué)模式;加大“雙師型”教師培訓(xùn)力度，以提高教師工程實踐能力，是今后課程改革中急需解決的問題。

參考文獻(xiàn)

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