基于“創客教育”的《單片機應用技術》課程教學改革探究

林黎星

摘 要：隨著科技不斷創新，國家出臺“雙創”政策，培養創新創業型高新人才迫在眉睫。創新教育旨在培養學生創新創業思維及其主動思考、分析問題、解決問題的協同合作能力，被廣泛應用于各科學科教學。《單片機技術應用》作為一門控制工程的主要課程，其在培養高規格電氣研發工程師方面有重要的啟蒙作用，是培養高質量、實踐能力強以及擁有創新協作能力的應用型人才的重要途徑。本文以創業教育模式探究該課程的改革模式，以供參考。

關鍵詞：創客教育；單片機技術應用；課程改革

中圖分類號：G71? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? 文章編號：1673-9132（2023）19-0033-04

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2023.19.011

“創客”概念以創新為核心理念，追求創意、設計、制造，有意愿、活力、熱情和能力為自己，同時為全體人類創建一種更美好的生活。創客教育廣義上是一種以培育大眾創客精神為導向的教育形態，狹義上是一種以培養學習者，特別是青少年學習者的創客素養為導向的教育模式，既包含正式學習，也包含貫穿學習者一生的非正式學習。近幾年國內一直研究創客教育模式，謝如、吳俊杰等人提出了新看法：創客教育是創客文化與教育相結合，基于學生興趣，以項目學習的方式，使用數字化工具，倡導造物，鼓勵分享，培養學生跨學科解決問題能力、團隊協作能力和創新能力的一種素質教育。是促使教育由傳統的“知、行”統一進化為“知、行、創”統一的創新教育，真正契合培育創新型人才的需求。

一、中職《單片機技術應用》課程教學存在的問題

《單片機技術應用》是一門綜合電子、計算機、自動控制等技術，具有很強的應用性和實用性的專業基礎課程，是電類專業學習和掌握嵌入式應用系統的入門課程，中職學生在學習該門課程時依舊存在諸多不足，具體如下。

（一）教學內容千篇一律，沒有因材施教

當前市面上的中職《單片機技術應用》教材呈現的內容基本上都是沿用高等院校的模式，內容面廣、難度深，深度講解模擬電子技術、電路原理和微機原理等內容。雖然知識點齊全，但是中職學生的知識層次薄弱，其電路方面的邏輯思維并不健全，難免學習時會產生畏難情緒。教材中可供學生綜合系統實踐的案例或能激發學生熱情創意的引導較少，學生停留于學習表面理論，無法透徹理解知識點，在實踐和運用方面停滯不前，甚至產生抗拒心理，很難培養學生的創新思維。

（二）教學模式過于傳統，教學與生產脫節嚴重

該門課程是一門實訓類課程，目前教學幾乎普遍存在重理論、輕實訓的現象。而受到教學資源及實訓投入等原因影響，實訓教學局限于計算機機房+模擬仿真軟件，僅測試簡單的編程程序。而操作過程中抽象的知識又較多，僅以驗證編程為主，往往是以教師為中心，要求學生在規定的時間內完成編譯和驗證程序，并未真正發揮學生的主動思維，導致學生對學科的興趣大大降低。同時也沒有切合當前的產教融合職業教育理念，教學與實際生產脫節嚴重，學生畢業之后適應崗位的情況較差，應用知識點的應變能力不足。

（三）缺乏系統性整合教學內容的綜合項目引導

目前中職《單片機技術應用》僅僅停留于零散學習知識點，幾乎沒有引導學生形成綜合應用知識點的能力，導致學生在課程結束之后都沒有理解何為基于單片機技術應用開發項目。如何讓學生學會應用知識、培養學生的開放思維、挖掘學生的學科潛力和創新思維是課堂教學的重要任務。當前處于精準培養人才的時代，教師亟待進一步研究如何充分分層教學引導發揮“知識點運用能力強、對該課程有濃厚的學習興趣、富有創新性思維”學生的學科優勢和團隊幫扶能力。

二、基于創客教育的《單片機技術應用》教學改革策略

中職《單片機技術應用》包括理論知識點和實訓實踐操作兩個部分內容，基本可以歸納為五大模塊：工作原理、編程方法、仿真及調試、典型運用程序、綜合應用操作?；趧摽徒逃Ｊ剑處熢O計進階趣味貼近實踐的項目，教師通過預先學習理論課堂知識+發放項目需求+分配學生團隊+設計互聯網發放參考材料+供應原材料+技術輔導過程，將課程研究的主動權還給學生，真正按照學生分組根據項目需求分析解讀任務、合理分工協作，根據參考資料列出項目實施方案，教師指導評估方案撰寫規范及評估安全性，并解決學生的疑惑。即學生在教師營造的創客空間情景里，通過主動探究、開放思維、問題導向、項目體驗及動手實踐等過程探索“做”與“創”的學習樂趣，達到內化與升華知識，從而獲得創新創設的理論基礎，其核心依據就是“玩中做、做中學、學中做、做中創”。教師不要評估學生的設計方案科學、嚴謹與否，僅關注方案是否有違反安全的原則性問題，讓學生盡情開放思維，充分發揮自由積極的創設思維，自己設計、自己實施、自己評估成果，調動主觀能動性，主動參與課堂。教師事后引導各小組學生從科學性、經濟成本、便捷性、創意性、職業素養等方面評估成果，讓學生體會不同設計的不同效應，體驗團隊協作的樂趣，反思各自思維的不足，從而讓下一次的實踐設計更科學、更嚴謹，真正實現做中學、做中進步。

在實施課程的過程中，教師還需細致觀察學生，要引導學生善于體驗生活，主動產生改造社會、創造美好的思維，主動設計產品。基于“創客教育”的高階層次就是拓展知識點，提高開發難度，將自主設計電路加入項目開發過程，以生產實際需求為導向，激發學生創新創設思維，引導有潛力的學生主動提出創意設計并實施。

三、基于創客教育的《單片機技術應用》教學實施路徑

（一）“創客教育”模式基礎理論儲備階段

該階段教師要借助信息化手段以生動活潑的呈現方式給學生推送枯燥的理論知識點，教師可以降低對學生的要求，大部分知識點以讓學生理解專業術語、了解程序應用環境即可，讓學生輕松、愉快地認知單片機基礎知識。教師將理論知識以手冊的形式編制成冊或以微課小視頻的方式發送至互聯網創客空間學習平臺，營造學生“人人皆學、處處能學、時時可學”的創客環境，便于后續隨時查閱。基礎知識具體列表如表1所示。

該階段教師要注重以單片機應用為主因材施教，要靈活把握學生最畏懼的知識點——電路設計，注重激發學生的學習熱情，生動、合理地遞送知識內容，學生根據教師發布的知識共同研討，團隊協作使用Proteus仿真軟件和Keil C51編譯軟件，讓學生初步體驗編程的樂趣，激發學生進入實例實踐的熱情。

（二）在教學過程中具體實施“創客教育”模式

1.班級成員分組。小組成員能力互補、各有優勢，是創設成功的基礎。通過理論知識學習，教師認真觀察評價每個學生的專業優缺點，找出班級中思維發散活潑、點子多的學生，數學邏輯思維強的學生，文字表達功底強的學生以及電路設計連接能力強的學生，讓這四類學生分別自由組隊結成小組，做到每組成員分工明確、能力相當、互補互助。

2.初階創客項目。根據《單片機技術應用》課程的邏輯性和學生的認知架構，提供完善的模塊化單片機開發板（普中科技51單片機開發板STC89C52學習板），提出項目需求，讓學生分組完成設計實施方案：模塊選擇、程序編寫、調試及方案自評。具體的項目需求見表2所示。

教師在發放項目任務時，要注重培養學生團隊合作的能力，分析功能需求，撰寫設計方案，列出任務分工單，讓學生既有小組協作能力，又有獨立思考的能力。初階過程中，教師也要引導學生形成查閱文獻的能力，為學生提供電子版單片機應用設計手冊和知網數據庫賬號（借用廈門市圖書館路徑）、單片機論壇及技術網站，培養學生的科研探究能力。教師在學生操作項目的過程中，要加強自身的引導能力，這對教師的專業能力和全局思維要求更高，需要教師在評閱學生的設計方案時及時預設可能存在或將會發生的故障，根據學生的設計思路讓他們自己完成最后的結果驗證。初階設計時學生可以適當模仿借鑒，甚至直接引用市場已有的設計方案，教師要適度包容學生所犯錯誤，不能一票否決，要讓學生先體驗設計的樂趣，讓他們在錯誤中成長。

3. 進階創客項目。學生利用現有的集成電路板完成模塊應用創意設計之后，教師把學生的設計匯編成冊，考核他們的職業操守、專業知識、安全操作等方面的內容之后，鼓勵對學科有興趣、富有繼續探究學科精神的學生挑戰進階項目，以便為參加電子創新創業大賽做好準備。進階項目中，教師要積極調研企業需求，從實踐中獲取項目設計思路；要明確一支技術精湛的伯樂團隊方可孕育一組富有創新性思維、起點拔高的優秀團隊，因此要大力引入優秀的企業控制工程師和高校研發人員注入指導團隊。通過調研九陽電器公司、智邦醫療器械公司，初步設計以下項目（見表3）。

4. 清單式任務單，明確項目成果。進階階段是充分挖掘學生的潛力，著重培養學生運用知識的能力、向團隊及專家請教溝通的能力、文稿撰寫匯報能力及職業素養精神。學生要明確項目任務，小組長做好項目統籌工作，組織小組做好任務分工及項目策略研究，具體任務單見表4。

四、基于創客教育的教學評價

加強教育評價是提升教育質量的重要環節，教學評價不僅要評價教師實施教學的過程、評價學生的學習成效，還要促進師生、生生之間協同評價。

（一）評價教師

創客教育對專業教師的要求更高，專業教師不僅要深刻研究專業知識，更要熟知實踐應用。要引導挖掘學生的專業潛力，要懂得教學技巧，在推送理論時要結合多種教學方法，讓學生愿意了解專業。在初階挑戰時審時度勢，激發學生的挑戰欲望，巧妙設疑和點撥學生的創造性思維，即評價教師是否做好引導和服務工作。而在高階拔高學生的綜合實力時，更要做好學生的后期保障工作，做好資源調度和材料供應。教師平時工作時必須深入了解企業生產、產教融合，對學生存在的困惑及疑難可以及時給予專家的人力支援。創客教育對教師的考評即考評引導和服務能力。學校應公正合理評價教師的教學過程，鼓勵教師打破傳統課堂，不拘一格嘗試新模式，為教師創造情景、建立考核機制，適當獎勵教師的工作。

（二）評價學生

教師團隊評價學生要關注以下方面：職業操守素養、誠信文明、團隊協作能力、任務分析能力、文獻查閱能力、說明書撰寫能力（內容是否完整、條理是否分明、文字是否順暢、書寫是否工整）、溝通匯報能力、仿真調試結果、實際調試運行結果、設計創新性及經濟效應（高階設計要求），要明確將學生的職業素養和誠信文明放在第一位。學?？山W生創新創設學分獎勵機制，推廣學生的優質成果，提升其創設成就感，鼓勵學生參與創業大賽，走出學校，邁進市場。

（三）學生自評及互評

學生自我反思、共享思維、共同討論是促進他們提升知識架構的重要環節。教師要善于引導學生自我反思創設思路，提出完善的修改意見，通過不斷實踐實現感性認識向理性認識升華的目標。通過學生小組互評發現亮點、找出不足、提出改進意見，通過頭腦風暴的溝通模式集思廣益，碰撞新創意，間接培養學生的團隊合作意識和溝通能力，踐行創客教育培養學生持續實踐、持續反思、樂于分享、堅守創新的理念。

五、結語

隨著科技不斷發展，市場對創新性人才有更高的需求。教育的宗旨是培養適應市場經濟發展的應用型人才，要把中職學生立德樹人的綜合素養排在第一位。教師要營造創客空間，引導學生自主探究學習，注重引導學生的職業素養、誠信文明、團隊協作、創新思維，給學生營造理論聯系實踐的模式，把課堂主體還給學生，讓他們充分體驗創設的樂趣，真正達到育人的目標。

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［責任編輯 呂 媛］