基于課程思政與雙創(chuàng)教育理念的《單片機原理》課程實踐教學(xué)體系研究與平臺構(gòu)建

石蕊 劉海濤 閆英琪

[摘 要]本文基于課程思政與雙創(chuàng)教育理念，針對本校智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)《單片機原理》課程實踐環(huán)節(jié)教學(xué)現(xiàn)狀，提出《單片機原理》課程實踐教學(xué)體系的構(gòu)建方案、建設(shè)目標、建設(shè)內(nèi)容及具體實施途徑，以期達到該課程的綜合育人目標，提升學(xué)生的相關(guān)專業(yè)技能、創(chuàng)新意識及專業(yè)使命感，具有一定的創(chuàng)新點和指導(dǎo)意義。

[關(guān)鍵詞]賽教融合；雙創(chuàng)教育；課程思政；實踐教學(xué)體系

在“大眾創(chuàng)業(yè)，萬眾創(chuàng)新”的新時代背景下，培養(yǎng)創(chuàng)新意識強、專業(yè)技能強的綜合高素質(zhì)人才已成為各高校的專業(yè)教育改革的重點，隨著“課程思政”與“雙創(chuàng)教育”理念的有效融入，有利于專業(yè)教育取得一定的成效。《單片機原理》課程作為智能控制類專業(yè)的基礎(chǔ)課程，在教學(xué)過程中，將課程思政理念與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育有效結(jié)合，采取多元化的教學(xué)方式，力爭培養(yǎng)具有高尚情操、拼搏精神、專業(yè)技能高的新時代綜合型人才。

一、課程實踐環(huán)節(jié)教學(xué)體系與平臺構(gòu)建研究背景

（一）課程實踐環(huán)節(jié)教學(xué)的現(xiàn)狀

《單片機原理》是一門培養(yǎng)學(xué)生具有數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)能力的重要技術(shù)基礎(chǔ)課，是通信工程、電子信息工程、智能科學(xué)等專業(yè)的基礎(chǔ)主干課程。單片機應(yīng)用于智能儀表、工業(yè)智能控制、家用電器、計算機網(wǎng)絡(luò)通信、醫(yī)用設(shè)備制造等眾多領(lǐng)域[1]。因此，課程實踐教學(xué)內(nèi)容包括：單片機硬件結(jié)構(gòu)組成、軟件開發(fā)方法、單片機綜合應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)、單片機應(yīng)用系統(tǒng)調(diào)試維護等。

蘭州城市學(xué)院已經(jīng)建立單片機實驗室，配套有單片機開發(fā)實驗箱、單片機開發(fā)板等基礎(chǔ)設(shè)備，開展《單片機原理與應(yīng)用》課內(nèi)實驗教學(xué)、課外競賽、畢業(yè)論文等實踐教學(xué)內(nèi)容，對于提高課程實踐教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)符合社會需求的通信工程、智能化控制等專業(yè)綜合應(yīng)用型人才具有重要的指導(dǎo)意義。

（二）課程實踐環(huán)節(jié)教學(xué)待解決問題

單片機原理與應(yīng)用課程的實踐教學(xué)體系是學(xué)生是否熟練掌握單片機原理的關(guān)鍵。目前，按本專業(yè)現(xiàn)狀分析，存在一些亟待解決的問題。

1.思政教育與專業(yè)知識聯(lián)系較生硬

《單片機原理》課程思政的教學(xué)目標：培養(yǎng)專業(yè)技能高、綜合素質(zhì)強、創(chuàng)新意識強，且具有一定的社會責(zé)任感的專業(yè)人才，具備一定的創(chuàng)新和設(shè)計實踐能力、知識獲取能力和知識工程能力。但目前的傳統(tǒng)思政教育內(nèi)容較生硬枯燥，無法很好地提起學(xué)生興趣，存在思政教育與專業(yè)知識聯(lián)系牽強的問題，學(xué)生普遍關(guān)注點為專業(yè)知識，而無法深入體會學(xué)專業(yè)與學(xué)思政的關(guān)聯(lián)，無法很好地達到思政育人的目標。

2.雙創(chuàng)教育理念在課程實踐實施過程中存在“表層化”現(xiàn)象

隨著高校學(xué)生人數(shù)不斷增長，帶來了異常嚴峻的大學(xué)生就業(yè)問題。各大高校竭力開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，全校范圍內(nèi)開設(shè)專門創(chuàng)業(yè)課程，成立眾創(chuàng)空間，建立專任教師團隊指導(dǎo)學(xué)生參加各級各類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽，申報創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目等。然而，有限的方式遠不能滿足當(dāng)代大學(xué)生創(chuàng)業(yè)能力的需求，高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育中仍存在一定程度的“形式化”和“表層化”的趨勢。

3.設(shè)備陳舊，實踐內(nèi)容較老套，無法和發(fā)展迅速的信息類內(nèi)容掛鉤

單片機技術(shù)日新月異，且面向?qū)嶋H應(yīng)用，而實踐課程內(nèi)容已無法趕上新技術(shù)發(fā)展節(jié)奏。目前，在實踐教學(xué)過程中，學(xué)生被動接受知識，不能主動發(fā)現(xiàn)問題，學(xué)生思想容易固化，與教師缺少積極互動且缺少壓力，難以形成團隊配合意識[2]。課內(nèi)實驗，實驗室配備有簡易試驗箱，學(xué)生依照教師指導(dǎo)“照貓畫虎”式完成簡單的驗證性實驗，由于課內(nèi)實驗時間有限，且實驗設(shè)備集成度高，使得學(xué)生對于創(chuàng)新型設(shè)計型實驗缺少獨立思考，學(xué)生自主設(shè)計意識無法得到拓展，目前，傳統(tǒng)式實踐教學(xué)模式無法達到綜合型人才培養(yǎng)的目標。

二、課程實踐環(huán)節(jié)教學(xué)體系的建設(shè)目標

（一）搭建思政與雙創(chuàng)的雙平臺，實現(xiàn)協(xié)同育人

將知識教學(xué)、能力培養(yǎng)和課程思政三個方面的目標構(gòu)成一個完整的教學(xué)體系，對教學(xué)設(shè)計與實施環(huán)節(jié)起到提綱挈領(lǐng)的作用[3]。《單片機原理》課程培養(yǎng)學(xué)生理論、方法、能力三方面能力，使學(xué)生具備一定的實踐能力、創(chuàng)新能力、新產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)能力，同時培養(yǎng)團隊協(xié)作、溝通表達、職業(yè)道德與規(guī)范等綜合素質(zhì)。在課程教學(xué)過程中，通過思政元素的有效融入，使學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)知識的同時，具備相應(yīng)的專業(yè)使命感；通過雙創(chuàng)教育思維的切入，提高學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。

（二）多層次多角度提升師生的課程獲得感

構(gòu)建多層次人才培養(yǎng)模式，應(yīng)提高本科生的實踐能力、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)；設(shè)置典型專業(yè)課程為思政先鋒課，完善教學(xué)體系建設(shè)，為其他課程提供實施參考；學(xué)院成立眾創(chuàng)空間，配備專業(yè)指導(dǎo)教師團隊，結(jié)合課程內(nèi)容指導(dǎo)學(xué)生參加各級各類專業(yè)技能競賽、申報各類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目等，真正學(xué)有所用，將理論知識實踐化；抓好師資隊伍建設(shè)，建設(shè)一支知識結(jié)構(gòu)合理，掌握教學(xué)規(guī)律和講課藝術(shù)，同時具有較高的專業(yè)學(xué)術(shù)水平一流的師資隊伍。

（三）課程實踐環(huán)節(jié)形式多樣，內(nèi)容更加豐富

優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，總結(jié)教改經(jīng)驗，追蹤最新技術(shù)發(fā)展與功能器件研發(fā)，滿足高素質(zhì)人才培養(yǎng)及市場需求，豐富教學(xué)資源庫；開發(fā)優(yōu)化改進現(xiàn)有實驗教學(xué)平臺，同時建立虛擬實驗平臺，開發(fā)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)創(chuàng)客硬件實驗平臺等形式，以滿足課程實驗、開放性實驗、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計、學(xué)科競賽等各類實踐需求。

（四）以科研促教學(xué)，緊密結(jié)合各級各類學(xué)生學(xué)科競賽

將各級各類學(xué)科競賽、畢業(yè)設(shè)計與科研項目相結(jié)合；結(jié)合智能科學(xué)與技術(shù)學(xué)科研究熱點和前沿課題，開展課外自選課題研究；對優(yōu)秀學(xué)生進行單片機技術(shù)、手機APP開發(fā)、電腦可視化界面及智能控制技術(shù)等方面的培訓(xùn)；利用課余時間參加教師的科研實踐。指導(dǎo)學(xué)生科技創(chuàng)新活動，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)研究精神、嚴謹求實的創(chuàng)新精神。

（五）促進學(xué)生實踐技能的提高和對智能控制類人才的培養(yǎng)

充分發(fā)揮《單片機原理與應(yīng)用》課程的先鋒帶頭作用，根據(jù)學(xué)科專業(yè)的特點，將課程內(nèi)容模塊化，并有力結(jié)合實際應(yīng)用，設(shè)計緊密結(jié)合課程內(nèi)容的實際項目，動員指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)個人所長，加入到各個項目中，鼓勵引導(dǎo)學(xué)生參與項目實施，培養(yǎng)學(xué)生分析項目需求、尋求項目解決方案、設(shè)計分析項目方案、實施驗證等，通過一套完整實際項目的實施，使學(xué)生真正體會學(xué)有所用，提高專業(yè)實踐技能，開發(fā)專業(yè)創(chuàng)新思維，后期鼓勵學(xué)生以項目實施成果為基礎(chǔ)開展創(chuàng)業(yè)，帶動學(xué)生就業(yè)，真正做到產(chǎn)學(xué)研一體式教學(xué)，提高專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量。

三、課程實踐教學(xué)體系建設(shè)與平臺構(gòu)建

（一）課程實踐環(huán)節(jié)教學(xué)體系建設(shè)方案

1.思政教育與專業(yè)教育的自然融入

《單片機原理》課程內(nèi)容實踐性較強，在教學(xué)過程中，每個章節(jié)可結(jié)合一個實際應(yīng)用，深入挖掘?qū)I(yè)課程內(nèi)容中所蘊含的思政元素，在理論教學(xué)與實踐中，通過自然融入、潛移默化般引導(dǎo)，讓學(xué)生切身體會到專業(yè)知識和思政的關(guān)聯(lián)，深刻感受“學(xué)知識、學(xué)做人”，培養(yǎng)專業(yè)技能過硬、專業(yè)使命感強的新時代專業(yè)型人才，通過思政教育與專業(yè)教育的自然融入，在教學(xué)和實踐中起到良好的育人效果。

2.“以賽促學(xué)，賽教融合”式實踐教學(xué)模式探索

在專業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)的過程中，需要找到一個學(xué)生感興趣的切入點，并圍繞其展開研究與探索，設(shè)計培養(yǎng)模式，從而達成創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)的目標。學(xué)科競賽作為一項有力舉措，可多角度、多層次地進行實踐鍛煉，多維度、多方面地進行能力提升，既對學(xué)生有較大的吸引力，又能將專業(yè)知識實踐化，在掌握理論知識的同時提升動腦動手能力。探索融入“以賽促學(xué)、賽教融合”思路的比賽激勵機制，以學(xué)科競賽作為一項重要手段，將專業(yè)知識與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育進行有效融合，開拓學(xué)生思維，更好地實施雙創(chuàng)人才教育理念。

3.以工程技術(shù)教育為導(dǎo)向，實踐課程教學(xué)方式改革

在課程實踐環(huán)節(jié)學(xué)習(xí)期間，鼓勵學(xué)生進行單片機系統(tǒng)硬件、軟件的設(shè)計和仿真分析。購置必要的微型計算機仿真開發(fā)系統(tǒng)、相關(guān)的數(shù)字電路芯片和小型實驗設(shè)備，讓學(xué)生自己動手，創(chuàng)建屬于每一個學(xué)生的專屬“口袋實驗室”，激發(fā)學(xué)生的參與感與主創(chuàng)意識，讓學(xué)有余力的學(xué)生隨時隨地都可以進行訓(xùn)練，而不受實驗場所的限制，進行針對實際應(yīng)用的單片機硬件電路和軟件設(shè)計與制作實踐。

4.采用“項目引導(dǎo)、任務(wù)驅(qū)動”的實踐教學(xué)模式

充分體現(xiàn)“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念，采用“任務(wù)驅(qū)動”為主的授課方式，構(gòu)建任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)組織模式[4]。以真實的項目和大作業(yè)為載體，利用任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)模式，選擇相應(yīng)項目創(chuàng)建學(xué)習(xí)載體，將理論與實踐相結(jié)合，將學(xué)生分為小組形式，各小組選擇適合的項目，力求體現(xiàn)“做中學(xué)，學(xué)中做”的學(xué)習(xí)理念。通過這種方式，教師不再將現(xiàn)成知識技能傳遞給學(xué)生，而是讓學(xué)生將所見、所聞、所做結(jié)合起來，學(xué)生在尋找某個結(jié)果的過程中，學(xué)會思考，學(xué)會發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、進而增強自信心、提高學(xué)習(xí)積極性、引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)，效果良好[5]。此外，在項目化任務(wù)完成過程中，可對學(xué)生的職業(yè)能力和職業(yè)素養(yǎng)進行強化，培養(yǎng)學(xué)生的實際操作能力、綜合應(yīng)用能力和團隊精神，注重所學(xué)知識和社會需求的一致性。

（二）課程實踐環(huán)節(jié)教學(xué)平臺構(gòu)建方案

1.建立開放式單片機通用實驗平臺，加強實驗實踐教學(xué)

《單片機原理》課程多使用單片機開發(fā)綜合實驗箱，多數(shù)設(shè)備陳舊，功能單薄，已無法滿足單片機實踐教學(xué)的高質(zhì)量需求。單片機作為智能化技術(shù)的工具類課程，在基于工程教育的背景下，開發(fā)出通用性更強、更先進的開放性實驗實踐平臺，將最新的技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用加入實驗平臺。

在現(xiàn)有的實驗裝置基礎(chǔ)上，改進優(yōu)化以下內(nèi)容：增加Wi-Fi和ZigBee功能模塊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的短距離無線傳輸，使數(shù)據(jù)傳輸不再受制于有線方式，更加便利快捷；增加無線通信模塊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的長距離無線傳輸，亦可結(jié)合手機APP開發(fā)技術(shù)將數(shù)據(jù)無線發(fā)送至遠程手機終端，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的便捷查看及手機操控；替換更新現(xiàn)有實驗平臺上較落后的傳感裝置，采用最新的先進傳感裝置，實現(xiàn)更加強大的多維傳感功能；在每個實驗結(jié)果上生成二維碼信息標簽，利用二維碼信息標簽可實時查看每個實驗運行結(jié)果，增強實驗可視化效果，提高實驗效率；加入簡單的機器人裝置，讓學(xué)生感受先進智能化制造業(yè)的快速發(fā)展，實現(xiàn)實踐教學(xué)內(nèi)容與時俱進，同快速發(fā)展的智能化技術(shù)保持一致。

2.單片機虛擬實驗教學(xué)平臺建設(shè)

利用Protues和Keil C軟件，開發(fā)單片機虛擬實驗平臺，完成器件級、電路級到系統(tǒng)級的多層次的仿真實驗；也可將虛擬實驗平臺和單片機開發(fā)板相結(jié)合，既節(jié)約成本亦便捷攜帶[6]；同時，把電子技術(shù)、通信技術(shù)、機器人技術(shù)、計算機技術(shù)、先進制造技術(shù)、傳感技術(shù)等最新技術(shù)不斷地加入課程的實踐教學(xué)過程中，以滿足學(xué)生對新技術(shù)的認知。

結(jié)束語

結(jié)合課程思政與雙創(chuàng)教育理念，構(gòu)建《單片機原理》課程實踐環(huán)節(jié)教學(xué)體系和平臺，開展具有課程特色的智能設(shè)備實踐、編程實踐教學(xué)等，可用于《單片機原理》課程實驗教學(xué)、課程設(shè)計、生產(chǎn)實習(xí)、學(xué)生科技創(chuàng)新項目、科技競賽等諸多實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。探索雙創(chuàng)教育與課程思政協(xié)同育人模式，采用把課堂的理論教學(xué)內(nèi)容和實踐技能進行有機結(jié)合的教學(xué)策略，將課程學(xué)習(xí)與項目學(xué)習(xí)有效結(jié)合，在傳授知識和專業(yè)技能的同時，更注重學(xué)生基于社會就業(yè)崗位需求的核心能力的培養(yǎng)，促進學(xué)生提高綜合能力和學(xué)習(xí)主動性，增強合作意識和工程意識，從而更好地培養(yǎng)學(xué)生的綜合實踐能力和創(chuàng)新意識。

參考文獻

[1]貢益明，徐信，陳聰.“課程思政”在單片機原理及應(yīng)用課程教學(xué)中的建設(shè)與實踐[J].現(xiàn)代職業(yè)教育，2021（13）：34-35.

[2]張國棟，祁瑞敏，宋東亞.基于工程認證和課程思政的混合式教學(xué)研究：以單片機原理及應(yīng)用為例[J].綠色科技，2022，24（1）：246-248.

[3]尚任.單片機原理及應(yīng)用課程思政的實踐探索：以“單片機的存儲器結(jié)構(gòu)”知識點講解為例[J].吉林化工學(xué)院學(xué)報，2021，38（10）：32-36.

[4]姜忠愛，蔡衛(wèi)國，牛春亮.單片機原理與應(yīng)用教學(xué)模式與課程思政改革研究[J].高教學(xué)刊，2020（9）：129-131.

[5]石蕊，張明，任志國.單片機原理課程思政元素挖掘與德育目標建設(shè)研究[J].甘肅高師學(xué)報，2023，28（2）：100-103.

[6]翟朝霞，劉劍橋等.Protues結(jié)合Keil的虛擬實驗仿真平臺教學(xué)案例—汽車防盜報警系統(tǒng)設(shè)計[J].數(shù)碼世界，2021（3）：207-208.

作者簡介：石蕊（1983— ），女，漢族，陜西蒲城人，蘭州城市學(xué)院信息工程學(xué)院，講師，碩士。

研究方向：信號與信息系統(tǒng)。

劉海濤（1975— ），男，漢族，甘肅靜寧人，蘭州城市學(xué)院信息工程學(xué)院，副教授，博士。

研究方向：博弈論。

閆英琪（1976— ），女，漢族，甘肅白銀人，蘭州城市學(xué)院信息工程學(xué)院，教授，碩士。

研究方向：信息技術(shù)與教育。

基金項目：甘肅省教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2021年度課題“課程思政與雙創(chuàng)教育融合的智能科學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)模式探索與實踐”（課題編號：GS[2021]GHB1810）；蘭州城市學(xué)院本科教學(xué)研究與改革項目“新工科背景下思政教育與雙創(chuàng)教育融合的智能科學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)模式探索與實踐”（項目編號：2021-jy-35）。