工科專業(yè)單片機(jī)課程改革與大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的研究

姚嘉+盧偉+欒積毅+馬麗麗+韓平

（佳木斯大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院， 黑龍江 佳木斯 154007）

[摘 要] 萬眾創(chuàng)業(yè)，全民創(chuàng)新的號(hào)召下，大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)成為了大學(xué)課程改革的引導(dǎo)方針。工科專業(yè)中的單片機(jī)教學(xué)一直處于雞肋的尷尬局面，但電子技術(shù)的便捷可靠的應(yīng)用是工業(yè)發(fā)展進(jìn)程中的不可逆的趨勢(shì)，人才培養(yǎng)必須尊重這一趨勢(shì)，脫離了電子控制的單純的機(jī)械人才的培養(yǎng)跟不上時(shí)代發(fā)展的步伐，面臨淘汰和過時(shí)的局面。因而，機(jī)械電子的有效結(jié)合的實(shí)現(xiàn)尤為重要，工科課程中涉及的單片機(jī)課程如何更好的與學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)相結(jié)合成為了新的命題。文章分析了單片機(jī)教學(xué)的特點(diǎn)，并從課程到實(shí)踐的各個(gè)環(huán)節(jié)都提出合理的方案，通過課程改革的方式促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實(shí)現(xiàn)。

[關(guān)鍵詞] 工科專業(yè)；單片機(jī)課程改革；創(chuàng)新能力；人才培養(yǎng)

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2017. 07. 116

[中圖分類號(hào)] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1673 - 0194（2017）07- 0256- 02

1 單片機(jī)教學(xué)在工科開展的必要性研究

《教育部關(guān)于大力推進(jìn)高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育和大學(xué)生自主創(chuàng)業(yè)工作的意見》指出高等院校積極開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育， 培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神、 創(chuàng)業(yè)意識(shí)和創(chuàng)業(yè)能力的新一代復(fù)合型創(chuàng)業(yè)人才， 鼓勵(lì)學(xué)生自主創(chuàng)業(yè)， 積極建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家。大學(xué)階段對(duì)人才的創(chuàng)新能力培養(yǎng)是一個(gè)關(guān)鍵時(shí)期，各級(jí)各類大專院校都以文件為指導(dǎo)大力抓創(chuàng)新抓創(chuàng)業(yè)。

目前，單片機(jī)控制技術(shù)已經(jīng)越來越多的融入人類社會(huì)。一個(gè)好的產(chǎn)品或生活創(chuàng)意，都少不了單片機(jī)控制來實(shí)現(xiàn)智能化和精確化控制。電子技術(shù)的便捷可靠的應(yīng)用是不可逆的趨勢(shì)，人才培養(yǎng)必須尊重這一趨勢(shì)，單純的脫離了電子控制的純機(jī)械人才的培養(yǎng)跟不上工業(yè)發(fā)展的步伐，面臨淘汰和過時(shí)的局面。綜合所述，即使在工科非計(jì)算機(jī)專業(yè)強(qiáng)化單片機(jī)課程和單片機(jī)創(chuàng)新的教學(xué)模式改革及實(shí)現(xiàn)單片機(jī)技術(shù)融入的創(chuàng)新能力的培養(yǎng)都是大有裨益的。

2 單片機(jī)教學(xué)的特點(diǎn)

單片機(jī)課程作為工科專業(yè)的一門創(chuàng)新實(shí)踐課，課程特點(diǎn)概括如下：

（1）單片機(jī)理論知識(shí)的可接受性較差，在工科專業(yè)專業(yè)（如機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)，汽車專業(yè)和農(nóng)業(yè)工程專業(yè)）開展時(shí)，學(xué)生對(duì)于理論知識(shí)的理解不好。學(xué)生主觀上覺得課程與專業(yè)的相關(guān)性不好，因此，一遇到問題就不想深入學(xué)習(xí)。但是新時(shí)代的技術(shù)發(fā)展是不容忽視電子控制的技術(shù)問題的。

（2）單片機(jī)技術(shù)的實(shí)踐性強(qiáng)，單片機(jī)課程脫離了實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐環(huán)節(jié)，課程就失去了原有的意義，脫離了應(yīng)用，單片機(jī)的教學(xué)無疑成為了紙上談兵。

（3）單片機(jī)控制技術(shù)更新快，單片機(jī)的性能隨著人類科技的進(jìn)步日新月異，理論教學(xué)中要不斷的更新教材，更新講授型號(hào)，才能讓學(xué)生對(duì)單片機(jī)技術(shù)有實(shí)時(shí)的掌握。

（4）單片機(jī)課程綜合性強(qiáng)， 單片機(jī)課程的前序基礎(chǔ)課如“模擬電子技術(shù)”、“數(shù)字電子技術(shù)”、 “計(jì)算機(jī)編程語言” 和 “電子仿真技術(shù)”等，如果前序課程連貫不好，就會(huì)存在很大的障礙。因此單片機(jī)課程的授課教師要求在課堂講授中加強(qiáng)前序課的串聯(lián)。

（5）單片機(jī)技術(shù)的綜合與靈活運(yùn)用，對(duì)于學(xué)生的創(chuàng)新性能力的拓展和實(shí)現(xiàn)意義深遠(yuǎn)，單片機(jī)控制技術(shù)已經(jīng)越來越多的融入人類社會(huì)，因此，一個(gè)好的產(chǎn)品或生活創(chuàng)意，都少不了單片機(jī)控制。

工科專業(yè)如何更好的開設(shè)單片機(jī)課程如何結(jié)合單片機(jī)的教學(xué)更好的提高學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)，這一問題亟待解決。

3 針對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)進(jìn)行的單片機(jī)教學(xué)改革

單片機(jī)的教學(xué)改革要從單片機(jī)的教學(xué)與實(shí)踐流程著手，具體過程見圖1。要強(qiáng)化單片機(jī)課程進(jìn)而培養(yǎng)創(chuàng)新能力，就首先要對(duì)現(xiàn)有的單片機(jī)課程進(jìn)行教學(xué)方法的改革，理論知識(shí)、實(shí)踐環(huán)節(jié)與創(chuàng)新能力是有機(jī)結(jié)合的體系。教學(xué)改革實(shí)踐的具體思路可以概括為：

3.1 課堂教學(xué)環(huán)節(jié)

對(duì)于專業(yè)性強(qiáng)的單片機(jī)課程，教師仍然要在課堂上發(fā)揮主體地位。這并不是強(qiáng)調(diào)教師的一言堂，而是，對(duì)于教師的高要求，做課堂和教學(xué)的引導(dǎo)者和引領(lǐng)者。其次，重理論，理論要講透講通；例如單片機(jī)的硬件組成，由于單片機(jī)的集成化程度高體積小，因此對(duì)其硬件的直觀認(rèn)識(shí)只能通過圖和連線來講解。學(xué)生的相關(guān)單片機(jī)創(chuàng)新立項(xiàng)和參賽成果轉(zhuǎn)化為課堂的教具，通過成功的設(shè)計(jì)的案例共享，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和能動(dòng)性。教師的教學(xué)能力是基礎(chǔ)，是關(guān)鍵。

3.2 課程實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)

單片機(jī)的實(shí)驗(yàn)硬件要實(shí)現(xiàn)學(xué)校內(nèi)部的共享，實(shí)驗(yàn)教師與任課教師之間密切配合，不要孤立實(shí)驗(yàn)與理論，孤立實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新的關(guān)系，有效的開展實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)開展之前，學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)要做什么要學(xué)到什么，把前期的學(xué)生作品的原理和制作過程在實(shí)驗(yàn)課程中演示與分享，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和互動(dòng)式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

3.3 課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)

教師命題要兼顧學(xué)生的單片機(jī)能力的培養(yǎng)和具體的所學(xué)專業(yè)的融合，例如，汽車專業(yè)的學(xué)生，課題可以是設(shè)計(jì)智能停車位，智能遠(yuǎn)程汽車控制系統(tǒng)，智能汽車清洗器等等，農(nóng)業(yè)工程專業(yè)的學(xué)生可以設(shè)計(jì)智能大棚的采光控制器，智能灌溉裝置等。單片機(jī)的課程設(shè)計(jì)要與其他的專業(yè)課程融合交叉，如在單片機(jī)課程設(shè)計(jì)期間以上的項(xiàng)目的機(jī)械圖紙部分設(shè)計(jì)已經(jīng)通過其他的課程設(shè)計(jì)所完成，通過單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，完成智能控制部分的實(shí)現(xiàn)。這樣的設(shè)置避免了讓單片機(jī)課程成為工科學(xué)生心中永遠(yuǎn)與專業(yè)脫節(jié)的高難課程。

3.4 申請(qǐng)創(chuàng)新項(xiàng)目和參加專業(yè)比賽環(huán)節(jié)

完備的理論基礎(chǔ)和編程能力，課程實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的動(dòng)手和實(shí)操能力培養(yǎng)都成為了學(xué)生的巨大財(cái)富，在學(xué)生步入三年級(jí)時(shí)，可以利用自己的積累參與到各級(jí)各類的項(xiàng)目申報(bào)和比賽中去，對(duì)于學(xué)生的創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是重要的。教師應(yīng)該鼓勵(lì)和引導(dǎo)學(xué)生參與項(xiàng)目參加比賽，獲得自身價(jià)值的實(shí)現(xiàn)和創(chuàng)新能力的提升。具體的產(chǎn)品有設(shè)計(jì)有創(chuàng)新，有改進(jìn)有優(yōu)化，反復(fù)的修改完善設(shè)計(jì)和軟件，學(xué)生成員的實(shí)踐能力和創(chuàng)新性思維就能有進(jìn)一步質(zhì)的飛躍。

4 結(jié) 論

總之，教師在單片機(jī)課程和單片機(jī)創(chuàng)新比賽和項(xiàng)目中的作用是積極的，要求工科專業(yè)單片機(jī)教師有著過硬的專業(yè)能力和創(chuàng)新性能力，能夠勝任對(duì)學(xué)生創(chuàng)新素質(zhì)引導(dǎo)和提升的要求。當(dāng)代工科專業(yè)大學(xué)生更應(yīng)該認(rèn)識(shí)到自身在國(guó)家政策的引導(dǎo)下，實(shí)現(xiàn)自身的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)，在競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。依托于單片機(jī)的教學(xué)實(shí)踐改革，促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)新能力和工業(yè)機(jī)電一體化的進(jìn)程實(shí)現(xiàn)是相輔相成的。

主要參考文獻(xiàn)

[1]王焰新. 高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的反思與模式構(gòu)建[J]. 中國(guó)大學(xué)教學(xué)， 2015（4）：4-5.

[2]田蕾. 應(yīng)用型大學(xué)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)[J]. 吉林省教育學(xué)院學(xué)報(bào)， 2015（4）： 54-55.

[3] 陳小虎， 聶影. 新建地方本科高校打造創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育體系的支柱與著點(diǎn)[J]. 金陵科技學(xué)院學(xué)報(bào)：社會(huì)科學(xué)版，2015（9）： 2-4.

[4]張鴿. 高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育及課程研究——以陜西省高校為例[D].西安：西安電子科技大學(xué)，2012：29-35.

[收稿日期]2017-02-28

[基金項(xiàng)目]佳木斯大學(xué)教育教學(xué)研究專項(xiàng)項(xiàng)目（JYZL2015-06）；黑龍江省高等教育學(xué)會(huì)2016年教育科研規(guī)劃課題項(xiàng)目（16G208）；佳木斯大學(xué)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目（cxtd-2016-02）資助。

[作者簡(jiǎn)介]姚嘉（1977-），女，博士，佳木斯大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院副教授，主要研究方向：創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)；盧偉（1973-），男，佳木斯大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院副教授，博士（通訊作者）。