融合“三創(chuàng)”教育的單片機教學改革與實施

李潔 丁雷

[摘 要] 在單片機教學過程中融入創(chuàng)新、創(chuàng)意、創(chuàng)業(yè)教育，從教學模式、教學內容、實踐條件、考核方式等方面開展相關改革工作。實踐證明，通過改革學生運用單片機技術解決實際問題的創(chuàng)新設計能力和工程實踐能力顯著增強，能更好地滿足企業(yè)對單片機應用型人才的需求。

[關鍵詞] 單片機;“三創(chuàng)”教育;教學改革

[基金項目] 2019年第一批產學合作協(xié)同育人項目（201901260005）;2018年第二批產學合作協(xié)同育人項目（201802191010）;2017年濱州學院校級實驗技術研究立項項目（BZXYSYXM201709）;2019年濱州學院校級教學改革項目（BYJYYB201921）

[作者簡介] 李 潔（1982—），女，山東濱州人，碩士，濱州學院，實驗師，主要從事單片機教學與管理、實驗室建設與管理研究。

[中圖分類號] G642? ? [文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）37-0132-03? ? [收稿日期] 2020-03-12

一、引言

單片機技術因其智能化高、控制能力強、性價比高等優(yōu)點，廣泛應用于人工智能、交通運輸、信息工程、工業(yè)控制等領域。為滿足社會需求和生產實際需要，單片機技術已成為電信類、通信類、電氣類等相關專業(yè)的必修課程[1]。因此，在電子科技飛速發(fā)展的時代，單片機技術日新月異的背景下，作為以培養(yǎng)應用型人才為主的地方院校來說，如何教好單片機課程，使我校培養(yǎng)出來的學生更好地滿足企業(yè)用人需求，更好地為社會服務，顯得尤為重要[2]。

我校單片機原理與應用課程為省級精品課程，該課程有完善的理論和實踐教學大綱、教學課件、教案、課程視頻。同時，針對該門課程應用性強的特點，配有單片機原理與應用實驗室及創(chuàng)新實驗中心，可開展相關基礎性、創(chuàng)新性實驗研究。為適應新形勢下對創(chuàng)新型人才的需求，我校加強學生創(chuàng)新設計能力和工程實踐能力培養(yǎng)。結合我校實際，在單片機課程建設和實施中融入“三創(chuàng)”教育理念，從課程教學模式、教學內容、實踐條件、考核方式等方面開展教學改革工作，加強學生創(chuàng)新、創(chuàng)意、創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)。

二、改革與實施具體內容

（一）綜合運用多種教學模式，實現(xiàn)教、學、做一體化

克服灌輸式教學方式，建立注重過程、注重實踐、注重實際效果的教學模式，提升教學效果。在授課過程中能采用實例講解的盡量不用文字說明，能創(chuàng)造條件進行動手操作的盡量不采用理論講解。根據(jù)單片機課程理論性、應用性強的特點，合理運用現(xiàn)代化教學模式，引入項目化教學法、自主實踐教學法、案例教學法等教學方法。將復雜難懂的知識點融入具體實踐項目中，實現(xiàn)教、學、做一體化的教學模式。

例如在完成數(shù)碼管知識點講解后，采取以“模擬交通信號燈”為對象的工程項目教學法。通過該項目學習可使學生更好地掌握數(shù)碼管的工作原理及顯示方法，從而對現(xiàn)實生活中交通燈的工作原理及程序編寫方法有更深的認知。在項目實施過程中，要求學生以小組為單位分工協(xié)作完成項目調研、硬件電路搭建、程序編寫等子項目，鼓勵學生進行創(chuàng)新性思維，提出解決問題的思路和辦法，從而鍛煉學生的自主探索能力和團結協(xié)作能力。同時，以實踐學習貫穿始終，要求學生完成項目的軟件仿真及開發(fā)板驗證，從而鍛煉學生的動手能力和自主實踐能力。經(jīng)實踐證明，與傳統(tǒng)的知識灌輸方式相比，這種教學模式更加注重學生創(chuàng)新、創(chuàng)意能力的培養(yǎng)，有效提升教學效果。

（二）精心設計教學內容，突出應用型特色

結合單片機技術最新發(fā)展，精心設計教學內容，將單片機課程按知識點劃分為硬件設計模塊、軟件設計模塊、接口技術模塊、應用提高模塊4部分[3]。在教學內容中融入實際生活中最新應用案例，針對性地開發(fā)出與4個模塊內容相配套的項目實例，使學生的學習更有針對性、趣味性、實用性。

為更好地滿足企業(yè)用人需求，引進企業(yè)先進教學理念，在教學過程中引入“智能嵌入式”“人工智能”等最新發(fā)展，充分考慮學生的理論知識水平和實踐能力，挑選一些難度適中、工作量適中、有代表性的企業(yè)開發(fā)項目或產品設計類題目充實單片機教學內容，通過此方式即加強了學生創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)又拉近了高校學生培養(yǎng)與企業(yè)人才需求的距離，使培養(yǎng)出來的學生走上工作崗位后能更快適應企業(yè)技術工作[4]。

（三）注重實踐教學，增加工程實踐內容

為有效解決理論課與實驗課相脫離的問題，完善現(xiàn)有單片機原理與應用教學標準和任務書，將單片機理論教學搬入實驗室，理論教學與實驗教學穿插進行。同時，將實驗課時從16學時增加到32學時，使學生邊學邊練，加深對理論知識的理解。

將單片機課程與電子工藝課程相融合，在電子工藝課程中專門設置單片機開發(fā)板組裝焊接內容、學生將自己焊接的開發(fā)板應用于單片機課程學習過程中，配合口袋儀器使用，使學生不受時間、實驗場所限制即可完成基礎實驗操作以及相關程序的編寫;在實驗教學過程中將單一實驗箱教學改為實驗箱與開發(fā)板相互結合，硬件實驗和proteus仿真實驗相結合的方式，使學生從多方面對所學的理論知識進行驗證和進一步深入理解，從而增強學生的自主學習能力和動手能力。

針對單片機課程設計，將課程設計時間延長為兩周，并提前兩周下達課程設計任務要求，給學生充分的時間進行項目調研和實施。為更好地鍛煉學生創(chuàng)新、創(chuàng)意能力，在將學科競賽題目和企業(yè)項目融入課程設計的同時，允許學生根據(jù)自己興趣自主設計題目，指導教師負責把關，對符合課程設計要求的課題，允許學生放手實施。對一些優(yōu)秀、有創(chuàng)意的作品經(jīng)過不斷改進可應用在現(xiàn)實生活中，如學生所做作品“校園電子日歷”“計時用電子沙漏”“展室智能語音解說儀”等已在校內投入使用，使學生體會到創(chuàng)業(yè)的樂趣。同時與濟南華興集團、武漢威士訊公司聯(lián)合開展產學合作協(xié)同育人項目，企業(yè)派專業(yè)技術人員到校協(xié)助指導教師進行學生課程設計指導工作，做到實踐教學與企業(yè)應用實際緊密結合。

（四）共建“三創(chuàng)”教育實驗室，豐富學生實踐平臺

單片機技術是一門實踐性比較強的課程，完成課程學習需要進行大量實踐訓練。學生開展實訓的主要場所是實驗室，受實驗室資源的限制，高校實驗室儀器的先進程度與實踐環(huán)境和企業(yè)生產環(huán)境相比是有很大差距的[5]。為了縮短這個差距，近年來學校與濟南華興集團、北京達盛教育集團等聯(lián)合共建單片機實驗室，企業(yè)給實驗室配備先進的教學儀器設備和相關網(wǎng)絡資源，并定期派遣實踐經(jīng)驗豐富的一線技術人員到校授課。同時，學校也分批安排學生到相關企業(yè)進行專業(yè)實習、學習交流、參與企業(yè)橫向課題。通過校企合作、協(xié)同育人等方式加強學生實習實訓能力訓練，豐富學生實踐平臺，擴展就業(yè)渠道。

（五）完善評價機制，考核方式多元化

本校單片機原理與應用課程培養(yǎng)方案中，明確提出要培養(yǎng)學生單片機最小系統(tǒng)開發(fā)及應用能力、解決簡單工程問題能力。而單純的期末考試成績并不能真實體現(xiàn)學生是否達到能力目標要求，為更好反映學生學習的真實狀況、更好為企業(yè)輸送合適人才，課程組成員通過不斷論證進一步完善評價機制，采取多元化考核方式。

采用“平時成績+項目實施效果+實驗操作成績+期末測試”的考核方式，平時成績避免單純書面作業(yè)，將學生利用在線課程進行的同步學習、定期單元測試成績作為評定因素，重點考查學生自主學習能力;期末測試減小記憶性內容考核，增加程序分析、程序設計題目比例，重點考查學生對理論知識掌握程度及知識綜合應用能力;項目設計、實驗操作成績中關注學生作品的設計和調試過程及答辯時的表達能力，重點考查學生簡單工程問題分析能力及創(chuàng)新實踐能力，從而實現(xiàn)全方位監(jiān)控學生單片機學習的全過程[6]。

三、改革與實施成效

經(jīng)過近幾年摸索和實踐，在單片機課程建設和實施中融入“三創(chuàng)”教育理念，取得了一定成效。

（一）學生層面

對本校4個專業(yè)900余名學生進行單片機教學問卷調查，結果表明學生對本課程的教學改革感到滿意，學習興趣提高、成績有所提升。畢業(yè)設計中，與單片機相關題目占比達80%，畢業(yè)論文的創(chuàng)新性、實用性明顯增強。近三年，學生以單片機為載體申報國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目15項，申請實用新型專利6項、發(fā)表相關論文6篇。參加全國大學生電子設計競賽、節(jié)能減排大賽等獲得國家級獎項8項、省級獎項36項。企業(yè)反饋學生單片機設計開發(fā)能力和適應崗位工作能力增強。

（二）教師層面

課程組成員積極推動單片機原理與應用課程建設與改革，在項目申報、教材建設、發(fā)表論文、申請專利等方面取得多項成果。單片機原理與應用課程被評為省級一流本科課程、省級精品課程、省級高等學校教學改革項目，教學團隊獲得山東省教學成果獎二等獎，出版單片機相關教材兩部，獲批校級教研課題7項，申請教育部產學合作協(xié)同育人項目5項，發(fā)表相關論文10余篇。

四、結語

為了更好培養(yǎng)學生的工程意識和工程素養(yǎng)，提高學生運用單片機技術解決實際問題的創(chuàng)新、創(chuàng)意、創(chuàng)業(yè)能力，課程組成員在課程建設和教學內容等方面進行了探索和實踐，取得了良好的教學效果，基本滿足企業(yè)對單片機應用型人才的需求。同時，實施過程中意識到在加大單片機在線課程建設力度，以實現(xiàn)線上與線下相結合的單片機教學模式;加大“雙師型”教師培訓力度，以提高教師工程實踐能力，是今后課程改革中急需解決的問題。

參考文獻

[1]劉耀明，劉電霆.“單片機原理及應用”課程教學改革探討[J].電氣電子教學學報，2007，29（4）：9-11.

[2]曹建樹，代峰燕，俞建榮，等.應用型工科院校單片機課程教學改革與實踐[J].實驗室研究與探索，2012，31（3）：129-132.

[3]宋躍，余熾業(yè)，胡勝.省級精品單片機課程教學改革探索實驗室研究與探索[J].實驗室研究與探索，2012，31（4）：124-126.

[4]曾衛(wèi)華.“單片機原理及應用”課程的教學改革與實踐[J].電氣電子教學學報，2018，40（5）：65-67.

[5]鄢志丹，王宇紅，廖明燕.基于大學生創(chuàng)新訓練計劃的創(chuàng)新實驗室建設[J].實驗室科學，2013，16（4）：98-103.

[6]林虹.突出雙創(chuàng)能力培養(yǎng)的應用型特色課程教學改革探索[J].專業(yè)與課程建設，2019（10）：33-38.