基于課程思政與雙創(chuàng)教育理念的《單片機(jī)原理》課程實(shí)踐教學(xué)體系研究與平臺(tái)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(jī)原理》課程實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)現(xiàn)狀，提出《單片機(jī)原理》課程實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建方案、建設(shè)目標(biāo)、建設(shè)內(nèi)容及具體實(shí)施途徑，以期達(dá)到該課程的綜合育人目標(biāo)，提升學(xué)生的相關(guān)專業(yè)技能、創(chuàng)新意識(shí)及專業(yè)使命感，具有一定的創(chuàng)新點(diǎn)和指導(dǎo)意義。

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

在“大眾創(chuàng)業(yè)，萬眾創(chuàng)新”的新時(shí)代背景下，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)強(qiáng)、專業(yè)技能強(qiáng)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(diǎn)，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(jī)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(shí)代綜合型人才。

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

（一）課程實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)的現(xiàn)狀

《單片機(jī)原理》是一門培養(yǎng)學(xué)生具有數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jī)應(yīng)用于智能儀表、工業(yè)智能控制、家用電器、計(jì)算機(jī)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(shí)踐教學(xué)內(nèi)容包括：單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)組成、軟件開發(fā)方法、單片機(jī)綜合應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)調(diào)試維護(hù)等。

蘭州城市學(xué)院已經(jīng)建立單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室，配套有單片機(jī)開發(fā)實(shí)驗(yàn)箱、單片機(jī)開發(fā)板等基礎(chǔ)設(shè)備，開展《單片機(jī)原理與應(yīng)用》課內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課外競賽、畢業(yè)論文等實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，對于提高課程實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)符合社會(huì)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(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)待解決問題

單片機(jī)原理與應(yīng)用課程的實(shí)踐教學(xué)體系是學(xué)生是否熟練掌握單片機(jī)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(shí)聯(lián)系較生硬

《單片機(jī)原理》課程思政的教學(xué)目標(biāo)：培養(yǎng)專業(yè)技能高、綜合素質(zhì)強(qiáng)、創(chuàng)新意識(shí)強(qiáng)，且具有一定的社會(huì)責(zé)任感的專業(yè)人才，具備一定的創(chuàng)新和設(shè)計(jì)實(shí)踐能力、知識(shí)獲取能力和知識(shí)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(shí)聯(lián)系牽強(qiáng)的問題，學(xué)生普遍關(guān)注點(diǎn)為專業(yè)知識(shí)，而無法深入體會(huì)學(xué)專業(yè)與學(xué)思政的關(guān)聯(lián)，無法很好地達(dá)到思政育人的目標(biāo)。

2.雙創(chuàng)教育理念在課程實(shí)踐實(shí)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(yán)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(tuán)隊(duì)指導(dǎo)學(xué)生參加各級(jí)各類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽，申報(bào)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目等。然而，有限的方式遠(yuǎn)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(shí)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(jī)技術(shù)日新月異，且面向?qū)嶋H應(yīng)用，而實(shí)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(shí)踐教學(xué)過程中，學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)，不能主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問題，學(xué)生思想容易固化，與教師缺少積極互動(dòng)且缺少壓力，難以形成團(tuán)隊(duì)配合意識(shí)[2]。課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)室配備有簡易試驗(yàn)箱，學(xué)生依照教師指導(dǎo)“照貓畫虎”式完成簡單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，由于課內(nèi)實(shí)驗(yàn)時(shí)間有限，且實(shí)驗(yàn)設(shè)備集成度高，使得學(xué)生對于創(chuàng)新型設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)缺少獨(dú)立思考，學(xué)生自主設(shè)計(jì)意識(shí)無法得到拓展，目前，傳統(tǒng)式實(shí)踐教學(xué)模式無法達(dá)到綜合型人才培養(yǎng)的目標(biāo)。

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

（一）搭建思政與雙創(chuàng)的雙平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)協(xié)同育人

將知識(shí)教學(xué)、能力培養(yǎng)和課程思政三個(gè)方面的目標(biāo)構(gòu)成一個(gè)完整的教學(xué)體系，對教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施環(huán)節(jié)起到提綱挈領(lǐng)的作用[3]。《單片機(jī)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(shí)踐能力、創(chuàng)新能力、新產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)能力，同時(shí)培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作、溝通表達(dá)、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(shí)的同時(shí)，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(shí)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(shí)施參考；學(xué)院成立眾創(chuàng)空間，配備專業(yè)指導(dǎo)教師團(tuán)隊(duì)，結(jié)合課程內(nèi)容指導(dǎo)學(xué)生參加各級(jí)各類專業(yè)技能競賽、申報(bào)各類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目等，真正學(xué)有所用，將理論知識(shí)實(shí)踐化；抓好師資隊(duì)伍建設(shè)，建設(shè)一支知識(shí)結(jié)構(gòu)合理，掌握教學(xué)規(guī)律和講課藝術(shù)，同時(shí)具有較高的專業(yè)學(xué)術(shù)水平一流的師資隊(duì)伍。

（三）課程實(shí)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(yàn)，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(jìn)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，同時(shí)建立虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，開發(fā)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)創(chuàng)客硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)等形式，以滿足課程實(shí)驗(yàn)、開放性實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、學(xué)科競賽等各類實(shí)踐需求。

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

將各級(jí)各類學(xué)科競賽、畢業(yè)設(shè)計(jì)與科研項(xiàng)目相結(jié)合；結(jié)合智能科學(xué)與技術(shù)學(xué)科研究熱點(diǎn)和前沿課題，開展課外自選課題研究；對優(yōu)秀學(xué)生進(jìn)行單片機(jī)技術(shù)、手機(jī)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(shí)間參加教師的科研實(shí)踐。指導(dǎo)學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)研究精神、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的創(chuàng)新精神。

（五）促進(jìn)學(xué)生實(shí)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(jī)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(diǎn)，將課程內(nèi)容模塊化，并有力結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，設(shè)計(jì)緊密結(jié)合課程內(nèi)容的實(shí)際項(xiàng)目，動(dòng)員指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)個(gè)人所長，加入到各個(gè)項(xiàng)目中，鼓勵(lì)引導(dǎo)學(xué)生參與項(xiàng)目實(shí)施，培養(yǎng)學(xué)生分析項(xiàng)目需求、尋求項(xiàng)目解決方案、設(shè)計(jì)分析項(xiàng)目方案、實(shí)施驗(yàn)證等，通過一套完整實(shí)際項(xiàng)目的實(shí)施，使學(xué)生真正體會(huì)學(xué)有所用，提高專業(yè)實(shí)踐技能，開發(fā)專業(yè)創(chuàng)新思維，后期鼓勵(lì)學(xué)生以項(xiàng)目實(shí)施成果為基礎(chǔ)開展創(chuàng)業(yè)，帶動(dòng)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(shí)踐教學(xué)體系建設(shè)與平臺(tái)構(gòu)建

（一）課程實(shí)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(jī)原理》課程內(nèi)容實(shí)踐性較強(qiáng)，在教學(xué)過程中，每個(gè)章節(jié)可結(jié)合一個(gè)實(shí)際應(yīng)用，深入挖掘?qū)I(yè)課程內(nèi)容中所蘊(yùn)含的思政元素，在理論教學(xué)與實(shí)踐中，通過自然融入、潛移默化般引導(dǎo)，讓學(xué)生切身體會(huì)到專業(yè)知識(shí)和思政的關(guān)聯(lián)，深刻感受“學(xué)知識(shí)、學(xué)做人”，培養(yǎng)專業(yè)技能過硬、專業(yè)使命感強(qiáng)的新時(shí)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(shí)踐中起到良好的育人效果。

2.“以賽促學(xué)，賽教融合”式實(shí)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(gè)學(xué)生感興趣的切入點(diǎn)，并圍繞其展開研究與探索，設(shè)計(jì)培養(yǎng)模式，從而達(dá)成創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)的目標(biāo)。學(xué)科競賽作為一項(xiàng)有力舉措，可多角度、多層次地進(jìn)行實(shí)踐鍛煉，多維度、多方面地進(jìn)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(shí)實(shí)踐化，在掌握理論知識(shí)的同時(shí)提升動(dòng)腦動(dòng)手能力。探索融入“以賽促學(xué)、賽教融合”思路的比賽激勵(lì)機(jī)制，以學(xué)科競賽作為一項(xiàng)重要手段，將專業(yè)知識(shí)與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育進(jìn)行有效融合，開拓學(xué)生思維，更好地實(shí)施雙創(chuàng)人才教育理念。

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

在課程實(shí)踐環(huán)節(jié)學(xué)習(xí)期間，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)硬件、軟件的設(shè)計(jì)和仿真分析。購置必要的微型計(jì)算機(jī)仿真開發(fā)系統(tǒng)、相關(guān)的數(shù)字電路芯片和小型實(shí)驗(yàn)設(shè)備，讓學(xué)生自己動(dòng)手，創(chuàng)建屬于每一個(gè)學(xué)生的專屬“口袋實(shí)驗(yàn)室”，激發(fā)學(xué)生的參與感與主創(chuàng)意識(shí)，讓學(xué)有余力的學(xué)生隨時(shí)隨地都可以進(jìn)行訓(xùn)練，而不受實(shí)驗(yàn)場所的限制，進(jìn)行針對實(shí)際應(yīng)用的單片機(jī)硬件電路和軟件設(shè)計(jì)與制作實(shí)踐。

4.采用“項(xiàng)目引導(dǎo)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)”的實(shí)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(dòng)”為主的授課方式，構(gòu)建任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)組織模式[4]。以真實(shí)的項(xiàng)目和大作業(yè)為載體，利用任務(wù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)模式，選擇相應(yīng)項(xiàng)目創(chuàng)建學(xué)習(xí)載體，將理論與實(shí)踐相結(jié)合，將學(xué)生分為小組形式，各小組選擇適合的項(xiàng)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(shí)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(gè)結(jié)果的過程中，學(xué)會(huì)思考，學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、進(jìn)而增強(qiáng)自信心、提高學(xué)習(xí)積極性、引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，效果良好[5]。此外，在項(xiàng)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(jìn)行強(qiáng)化，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際操作能力、綜合應(yīng)用能力和團(tuán)隊(duì)精神，注重所學(xué)知識(shí)和社會(huì)需求的一致性。

（二）課程實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)平臺(tái)構(gòu)建方案

1.建立開放式單片機(jī)通用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)

《單片機(jī)原理》課程多使用單片機(jī)開發(fā)綜合實(shí)驗(yàn)箱，多數(shù)設(shè)備陳舊，功能單薄，已無法滿足單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)的高質(zhì)量需求。單片機(jī)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(qiáng)、更先進(jìn)的開放性實(shí)驗(yàn)實(shí)踐平臺(tái)，將最新的技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用加入實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

在現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)裝置基礎(chǔ)上，改進(jìn)優(yōu)化以下內(nèi)容：增加Wi-Fi和ZigBee功能模塊，實(shí)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(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的長距離無線傳輸，亦可結(jié)合手機(jī)APP開發(fā)技術(shù)將數(shù)據(jù)無線發(fā)送至遠(yuǎn)程手機(jī)終端，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的便捷查看及手機(jī)操控；替換更新現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上較落后的傳感裝置，采用最新的先進(jìn)傳感裝置，實(shí)現(xiàn)更加強(qiáng)大的多維傳感功能；在每個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果上生成二維碼信息標(biāo)簽，利用二維碼信息標(biāo)簽可實(shí)時(shí)查看每個(gè)實(shí)驗(yàn)運(yùn)行結(jié)果，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)可視化效果，提高實(shí)驗(yàn)效率；加入簡單的機(jī)器人裝置，讓學(xué)生感受先進(jìn)智能化制造業(yè)的快速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容與時(shí)俱進(jìn)，同快速發(fā)展的智能化技術(shù)保持一致。

2.單片機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)

利用Protues和Keil C軟件，開發(fā)單片機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，完成器件級(jí)、電路級(jí)到系統(tǒng)級(jí)的多層次的仿真實(shí)驗(yàn)；也可將虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和單片機(jī)開發(fā)板相結(jié)合，既節(jié)約成本亦便捷攜帶[6]；同時(shí)，把電子技術(shù)、通信技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、先進(jìn)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(shí)踐教學(xué)過程中，以滿足學(xué)生對新技術(shù)的認(rèn)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(jī)原理》課程實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)體系和平臺(tái)，開展具有課程特色的智能設(shè)備實(shí)踐、編程實(shí)踐教學(xué)等，可用于《單片機(jī)原理》課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目、科技競賽等諸多實(shí)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(shí)踐技能進(jìn)行有機(jī)結(jié)合的教學(xué)策略，將課程學(xué)習(xí)與項(xiàng)目學(xué)習(xí)有效結(jié)合，在傳授知識(shí)和專業(yè)技能的同時(shí)，更注重學(xué)生基于社會(huì)就業(yè)崗位需求的核心能力的培養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生提高綜合能力和學(xué)習(xí)主動(dòng)性，增強(qiáng)合作意識(shí)和工程意識(shí)，從而更好地培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)。

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[6]翟朝霞，劉劍橋等.Protues結(jié)合Keil的虛擬實(shí)驗(yàn)仿真平臺(tái)教學(xué)案例—汽車防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)[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(hào)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(xiàng)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(shí)踐”（課題編號(hào)：GS[2021]GHB1810）；蘭州城市學(xué)院本科教學(xué)研究與改革項(xiàng)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(shí)踐”（項(xiàng)目編號(hào)：2021-jy-35）。