以培養(yǎng)創(chuàng)新能力為目標(biāo)的單片機(jī)教學(xué)改革探索

摘要：本文以創(chuàng)新的哲學(xué)內(nèi)涵為基礎(chǔ)，從培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維的角度出發(fā)，結(jié)合單片機(jī)在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)專業(yè)中的課程地位和課程教學(xué)的現(xiàn)狀，對單片機(jī)課程教學(xué)的課程設(shè)計、實(shí)訓(xùn)項目和授課模式進(jìn)行了一些改革與探索，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力，將學(xué)生的天生創(chuàng)新潛能轉(zhuǎn)化為顯能，以期望通過教學(xué)方法與教學(xué)內(nèi)容的演進(jìn)來推動單片機(jī)教學(xué)的改革。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)、創(chuàng)新、教學(xué)探索

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）11（a）-0000-00

前言

單片機(jī)技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)類專業(yè)教學(xué)中具有承前啟后的地位。通過單片機(jī)的學(xué)習(xí)可以綜合應(yīng)用相關(guān)電子技術(shù)與編程技術(shù)課程的知識，同時也為后續(xù)的傳感技術(shù)與嵌入式技術(shù)相關(guān)課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。由于該課程在電子信息類專業(yè)中出現(xiàn)的較早的，在教學(xué)模式、方法與內(nèi)容相對成熟，所以在物聯(lián)網(wǎng)這個新興專業(yè)中也一并沿用了傳統(tǒng)的教學(xué)方法與內(nèi)容，但同時也陷入了“止步不前”的尷尬境地?！笆晃濉逼陂g，經(jīng)濟(jì)全球化進(jìn)程仍將加快，綜合國力競爭的焦點(diǎn)將日趨落在人才、智力資源的開發(fā)和使用上。社會的發(fā)展需要一大批具有創(chuàng)新精神和能力的人才。2008年6月廣東省委、省政府在《關(guān)于爭當(dāng)實(shí)踐科學(xué)發(fā)展觀排頭兵的決定》中明確提出“著力提高自主創(chuàng)新能力，建設(shè)創(chuàng)新型廣東”。

從人才培養(yǎng)的需要、國家戰(zhàn)略層面和服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的三個層面來看，在新的形勢下對單片機(jī)的教學(xué)進(jìn)行改革，順應(yīng)科技創(chuàng)新人才培養(yǎng)創(chuàng)新的必然選擇，是增強(qiáng)人才競爭力的現(xiàn)實(shí)要求。

1創(chuàng)新與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

創(chuàng)新從哲學(xué)上說是人的實(shí)踐行為，是人類對于發(fā)現(xiàn)的再創(chuàng)造，是對于物質(zhì)世界矛盾的利用再創(chuàng)造。人類通過對物質(zhì)世界的再創(chuàng)造，制造新的矛盾關(guān)系，形成新的物質(zhì)形態(tài)。從認(rèn)識的角度來說，就是更有廣度、深度地觀察和思考世界，從實(shí)踐的角度說，就是能將這種認(rèn)識作為一種日常習(xí)慣貫穿于具體實(shí)踐活動中。不通過創(chuàng)新性的教學(xué)，啟發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、激活學(xué)生的思維、發(fā)掘?qū)W生的潛能、促進(jìn)學(xué)生的個性發(fā)展就不可能培養(yǎng)出學(xué)生的創(chuàng)造精神和創(chuàng)造能力，要實(shí)現(xiàn)單片機(jī)課程教學(xué)過程中對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，需要遵循創(chuàng)新能力培養(yǎng)的原則，對現(xiàn)有的教學(xué)方法、模式和內(nèi)容的改變。創(chuàng)新能力培養(yǎng)的應(yīng)遵循以人為本的原則、開放性原則、環(huán)境育人原則和激勵性原則。

2以人為本的教學(xué)設(shè)計

以人為本是教育發(fā)展的趨勢，其根本目的在于對于學(xué)習(xí)激情的喚醒和調(diào)動學(xué)習(xí)的積極性，最充分地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造活力，最大限度地發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，激發(fā)潛能，通過合理的教學(xué)設(shè)計將以人為本原則落到實(shí)處。傳統(tǒng)的單片機(jī)教學(xué)大多是以知識點(diǎn)為中心進(jìn)行的編排，按照章節(jié)內(nèi)容順序講授的教學(xué)設(shè)計，這一方式并未完全遵循以人為本的原則，不符合人的認(rèn)知規(guī)律。應(yīng)該以項目驅(qū)動的形式對現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重新設(shè)計，項目的設(shè)計應(yīng)該分基礎(chǔ)理論、應(yīng)用實(shí)踐和綜合設(shè)計三個階段。教學(xué)計劃如表1所示。

（1）基礎(chǔ)理論應(yīng)該從學(xué)情分析出發(fā)，試圖以初學(xué)者的角度來編寫項目內(nèi)容，銘記大道至簡的原則。心理學(xué)研究表明思維往往是從動作開始的，切斷活動與思維的關(guān)系，思維就得不到發(fā)展，要解決理論抽象性與實(shí)踐的形象性之間的矛盾，關(guān)鍵是依靠動手操作并接合簡單的實(shí)踐因此，在基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)階段需要接合簡單的實(shí)踐項目進(jìn)行訓(xùn)練，在初期增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)信心，在這一階段的學(xué)習(xí)也會遇到許多“懸而未決”的問題，學(xué)生會出現(xiàn)“好奇”和“質(zhì)疑”的心態(tài)，這也正是培養(yǎng)創(chuàng)新能力所需要的驅(qū)動因素。

（2）應(yīng)用實(shí)踐項目的設(shè)計應(yīng)源自真實(shí)的生產(chǎn)生活中的案例，教師對于課程教學(xué)大綱以外的知識點(diǎn)進(jìn)行技術(shù)性屏蔽，使學(xué)生只需要關(guān)注其中的一個部分或一個點(diǎn)，以便對指定的技能進(jìn)行訓(xùn)練。應(yīng)用實(shí)踐項目的設(shè)計對于教師個人的綜合素質(zhì)要求較高，需要設(shè)計者具備“雙師”素質(zhì)，這一階段同時也是最關(guān)鍵的一個階段。

（3）綜合設(shè)計項目性、可行性和難度適中的原則。并鼓勵學(xué)生嘗試用不同方法實(shí)現(xiàn)項目功能，通過對比不同實(shí)現(xiàn)方法，增強(qiáng)師生之間的互動，加強(qiáng)學(xué)生之間的協(xié)作與交流，提高學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用能力，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新熱情和成就感。

3開放式教學(xué)的模式

所謂開放式教學(xué)是指在教學(xué)中以學(xué)生為主體，從培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)和實(shí)踐的態(tài)度、思維和能力出發(fā)，以激活學(xué)生主動地去發(fā)現(xiàn)、去想象、去探索，形成科學(xué)品質(zhì)、創(chuàng)新意識和實(shí)踐能力為目標(biāo)的一種教學(xué)實(shí)踐。在充分發(fā)揮學(xué)生主體作用的基礎(chǔ)上，變“學(xué)知”為“知學(xué)”。如何在單片機(jī)教學(xué)中有效地實(shí)行開放，全面提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效益，可以通過開放師生關(guān)系和開放教學(xué)過程進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。這里重點(diǎn)談?wù)勯_放單片機(jī)教學(xué)過程的開放性，要從以教師為中心轉(zhuǎn)向以教師為主導(dǎo)、以學(xué)生為主體，提倡啟發(fā)式、交互式、討論式、探究式教學(xué)方法，強(qiáng)化學(xué)生的主體意識和作用，把學(xué)生看作是充滿活力的知識探索者和潛在的知識創(chuàng)造者，讓知識獲得的過程成為創(chuàng)造能力培養(yǎng)和創(chuàng)新人格養(yǎng)成的過程；以項目3流水燈討論單片機(jī)項目的具體實(shí)施過程。本項目通過4學(xué)時要求學(xué)生掌握CC2530GPIO口的輸出控制，其中2學(xué)時完成開發(fā)板上集成的2盞LED燈點(diǎn)亮、熄滅、閃爍。教師詳細(xì)講解硬件電路原理，軟件編程思想，并鼓勵學(xué)生自主修改delay（）函數(shù)改變閃爍時間，提出能否通過其他方法來改變閃爍時間的疑問，為后續(xù)項目系統(tǒng)時鐘做鋪墊。另2學(xué)時完成控制如圖1的八盞流水燈模塊：教師只提出控制要求，鼓勵學(xué)生自己識讀原理圖，找出擴(kuò)展口，相互探討如何使用杜邦線連接，編寫程序使LED燈按照自己的創(chuàng)意來閃爍。

4環(huán)境育人的多維度教學(xué)模式

環(huán)境對于創(chuàng)新人才的培育和熏陶具有至關(guān)重要的作用，只有優(yōu)化人才成長的物質(zhì)與精神環(huán)境，通過建立三個維度的教育與教學(xué)模式。第一，縱向維度，即教師與學(xué)生，以教師與學(xué)生的知識傳授和學(xué)習(xí)反饋為主要手段，這在個空間上主要完成基礎(chǔ)理論和專業(yè)技能的培養(yǎng)，學(xué)生可以使用單片機(jī)完成如傳感數(shù)據(jù)檢測、電機(jī)控制、模數(shù)處理這些基本的操作單元，教師在學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)上只能起到啟發(fā)和激發(fā)的作用。第二，垂直維度，即學(xué)生的自主學(xué)習(xí)。其主要實(shí)現(xiàn)形式是課程設(shè)計和課程大作業(yè)，在這個空間上，應(yīng)該盡可能的提供更多的學(xué)習(xí)途徑，如網(wǎng)絡(luò)課堂、精品課程學(xué)習(xí)等。第三，橫向維度，即學(xué)生與學(xué)生維度，在這個空間重在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力?？梢酝ㄟ^學(xué)科與專業(yè)競賽等形式進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。如今的很多大學(xué)生科技競賽賽的很多題目都與單片機(jī)系統(tǒng)結(jié)合，比如“賽百特”杯全國大學(xué)生物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新應(yīng)用設(shè)計大賽，“恩智浦”杯全國大學(xué)生智能汽車競賽，全國大學(xué)生物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計競賽等等。

5以激勵為主的多元化考核方式

在傳統(tǒng)的筆試與機(jī)試的形式上拓展更為多元化的考核方式，采取過程性考核與終結(jié)性考核相結(jié)合的方法，特別要構(gòu)建基于競賽獲獎分?jǐn)?shù)置換的考核方法，對于參加全國或省級大學(xué)生電子設(shè)計競賽、全國或省級電子類職業(yè)技能大賽以及其他相關(guān)競賽并獲獎的同學(xué)，單片機(jī)課程可以根據(jù)自己意愿選擇免考，直接進(jìn)行分?jǐn)?shù)置換。具體置換規(guī)則可根據(jù)學(xué)生、學(xué)校的具體情況進(jìn)行定制。

6結(jié)語

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷發(fā)展和軟硬件開發(fā)水平的不斷提高，單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用水平將不斷提高。單片機(jī)應(yīng)用的范圍越來越廣泛，也是電子信息、自動化等專業(yè)的核心課程，因此單片機(jī)的教育教學(xué)改革非常必要。應(yīng)用型本科院校良好的發(fā)展有很多因素，但是在這些因素中，我認(rèn)為學(xué)生的創(chuàng)新能力的訓(xùn)練是重要環(huán)節(jié)，創(chuàng)新也是學(xué)生步入社會后職業(yè)發(fā)展的重要驅(qū)動力。

參考文獻(xiàn)

[1]姜大源.當(dāng)代德國職業(yè)教育主流教學(xué)思想研究：理論、實(shí)踐與創(chuàng)新[M].北京：清華大學(xué)出版社，2007.

[2] 于金霞， 賈宗璞， 湯永利. 以學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)為目標(biāo)的IT類專業(yè)實(shí)踐教學(xué)[J]. 計算機(jī)教育， 2014（22）.

[3] 鄭一力 ， 趙燕東 ， 葛桃桃 ， 陳善安 . 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在單片機(jī)教學(xué)改革中的應(yīng)用 [J]. 實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理 ，2014（09）.

[4] 崔虹云.高等教育人才培養(yǎng)模式中實(shí)踐教學(xué)的改革與探索[J].黑龍江高教研究，2014（2）.

[5] 羅米娜.基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的工科院?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式探討[J].廣州化工，2015（13）.

作者簡介：劉雪花（1984—），女，湖北大冶人，廣州大學(xué)華軟軟件學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)教師，碩士，研究方向：嵌入式系統(tǒng)設(shè)計。