融合“三创”教育的单片机教学改革与实施

李洁 丁雷

[摘 要] 在单片机教学过程中融入创新、创意、创业教育，从教学模式、教学内容、实践条件、考核方式等方面开展相关改革工作。实践证明，通过改革学生运用单片机技术解决实际问题的创新設计能力和工程实践能力显著增强，能更好地满足企业对单片机应用型人才的需求。

[关键词] 单片机;“三创”教育;教学改革

[基金项目] 2019年第一批产学合作协同育人项目（201901260005）;2018年第二批产学合作协同育人项目（201802191010）;2017年滨州学院校级实验技术研究立项项目（BZXYSYXM201709）;2019年滨州学院校级教学改革项目（BYJYYB201921）

[作者简介] 李 洁（1982—），女，山东滨州人，硕士，滨州学院，实验师，主要从事单片机教学与管理、实验室建设与管理研究。

[中图分类号] G642    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）37-0132-03    [收稿日期] 2020-03-12

一、引言

单片机技术因其智能化高、控制能力强、性价比高等优点，广泛应用于人工智能、交通运输、信息工程、工业控制等领域。为满足社会需求和生产实际需要，单片机技术已成为电信类、通信类、电气类等相关专业的必修课程[1]。因此，在电子科技飞速发展的时代，单片机技术日新月异的背景下，作为以培养应用型人才为主的地方院校来说，如何教好单片机课程，使我校培养出来的学生更好地满足企业用人需求，更好地为社会服务，显得尤为重要[2]。

我校单片机原理与应用课程为省级精品课程，该课程有完善的理论和实践教学大纲、教学课件、教案、课程视频。同时，针对该门课程应用性强的特点，配有单片机原理与应用实验室及创新实验中心，可开展相关基础性、创新性实验研究。为适应新形势下对创新型人才的需求，我校加强学生创新设计能力和工程实践能力培养。结合我校实际，在单片机课程建设和实施中融入“三创”教育理念，从课程教学模式、教学内容、实践条件、考核方式等方面开展教学改革工作，加强学生创新、创意、创业能力的培养。

二、改革与实施具体内容

（一）综合运用多种教学模式，实现教、学、做一体化

克服灌输式教学方式，建立注重过程、注重实践、注重实际效果的教学模式，提升教学效果。在授课过程中能采用实例讲解的尽量不用文字说明，能创造条件进行动手操作的尽量不采用理论讲解。根据单片机课程理论性、应用性强的特点，合理运用现代化教学模式，引入项目化教学法、自主实践教学法、案例教学法等教学方法。将复杂难懂的知识点融入具体实践项目中，实现教、学、做一体化的教学模式。

例如在完成数码管知识点讲解后，采取以“模拟交通信号灯”为对象的工程项目教学法。通过该项目学习可使学生更好地掌握数码管的工作原理及显示方法，从而对现实生活中交通灯的工作原理及程序编写方法有更深的认知。在项目实施过程中，要求学生以小组为单位分工协作完成项目调研、硬件电路搭建、程序编写等子项目，鼓励学生进行创新性思维，提出解决问题的思路和办法，从而锻炼学生的自主探索能力和团结协作能力。同时，以实践学习贯穿始终，要求学生完成项目的软件仿真及开发板验证，从而锻炼学生的动手能力和自主实践能力。经实践证明，与传统的知识灌输方式相比，这种教学模式更加注重学生创新、创意能力的培养，有效提升教学效果。

（二）精心设计教学内容，突出应用型特色

结合单片机技术最新发展，精心设计教学内容，将单片机课程按知识点划分为硬件设计模块、软件设计模块、接口技术模块、应用提高模块4部分[3]。在教学内容中融入实际生活中最新应用案例，针对性地开发出与4个模块内容相配套的项目实例，使学生的学习更有针对性、趣味性、实用性。

为更好地满足企业用人需求，引进企业先进教学理念，在教学过程中引入“智能嵌入式”“人工智能”等最新发展，充分考虑学生的理论知识水平和实践能力，挑选一些难度适中、工作量适中、有代表性的企业开发项目或产品设计类题目充实单片机教学内容，通过此方式即加强了学生创业能力的培养又拉近了高校学生培养与企业人才需求的距离，使培养出来的学生走上工作岗位后能更快适应企业技术工作[4]。

（三）注重实践教学，增加工程实践内容

为有效解决理论课与实验课相脱离的问题，完善现有单片机原理与应用教学标准和任务书，将单片机理论教学搬入实验室，理论教学与实验教学穿插进行。同时，将实验课时从16学时增加到32学时，使学生边学边练，加深对理论知识的理解。

将单片机课程与电子工艺课程相融合，在电子工艺课程中专门设置单片机开发板组装焊接内容、学生将自己焊接的开发板应用于单片机课程学习过程中，配合口袋仪器使用，使学生不受时间、实验场所限制即可完成基础实验操作以及相关程序的编写;在实验教学过程中将单一实验箱教学改为实验箱与开发板相互结合，硬件实验和proteus仿真实验相结合的方式，使学生从多方面对所学的理论知识进行验证和进一步深入理解，从而增强学生的自主学习能力和动手能力。

针对单片机课程设计，将课程设计时间延长为两周，并提前两周下达课程设计任务要求，给学生充分的时间进行项目调研和实施。为更好地锻炼学生创新、创意能力，在将学科竞赛题目和企业项目融入课程设计的同时，允许学生根据自己兴趣自主设计题目，指导教师负责把关，对符合课程设计要求的课题，允许学生放手实施。对一些优秀、有创意的作品经过不断改进可应用在现实生活中，如学生所做作品“校园电子日历”“计时用电子沙漏”“展室智能语音解说仪”等已在校内投入使用，使学生体会到创业的乐趣。同时与济南华兴集团、武汉威士讯公司联合开展产学合作协同育人项目，企业派专业技术人员到校协助指导教师进行学生课程设计指导工作，做到实践教学与企业应用实际紧密结合。

（四）共建“三创”教育实验室，丰富学生实践平台

单片机技术是一门实践性比较强的课程，完成课程学习需要进行大量实践训练。学生开展实训的主要场所是实验室，受实验室资源的限制，高校实验室仪器的先进程度与实践环境和企业生产环境相比是有很大差距的[5]。为了缩短这个差距，近年来学校与济南华兴集团、北京达盛教育集团等联合共建单片机实验室，企业给实验室配备先进的教学仪器设备和相关网络资源，并定期派遣实践经验丰富的一线技术人员到校授课。同时，学校也分批安排学生到相关企业进行专业实习、学习交流、参与企业横向课题。通过校企合作、协同育人等方式加强学生实习实训能力训练，丰富学生实践平台，扩展就业渠道。

（五）完善评价机制，考核方式多元化

本校单片机原理与应用课程培养方案中，明确提出要培养学生单片机最小系统开发及应用能力、解决简单工程问题能力。而单纯的期末考试成绩并不能真实体现学生是否达到能力目标要求，为更好反映学生学习的真实状况、更好为企业输送合适人才，课程组成员通过不断论证进一步完善评价机制，采取多元化考核方式。

采用“平时成绩+项目实施效果+实验操作成绩+期末测试”的考核方式，平时成绩避免单纯书面作业，将学生利用在线课程进行的同步学习、定期单元测试成绩作为评定因素，重点考查学生自主学习能力;期末测试减小记忆性内容考核，增加程序分析、程序设计题目比例，重点考查学生对理论知识掌握程度及知识综合应用能力;项目设计、实验操作成绩中关注学生作品的设计和调试过程及答辩时的表达能力，重点考查学生简单工程问题分析能力及创新实践能力，从而实现全方位监控学生单片机学习的全过程[6]。

三、改革与实施成效

經过近几年摸索和实践，在单片机课程建设和实施中融入“三创”教育理念，取得了一定成效。

（一）学生层面

对本校4个专业900余名学生进行单片机教学问卷调查，结果表明学生对本课程的教学改革感到满意，学习兴趣提高、成绩有所提升。毕业设计中，与单片机相关题目占比达80%，毕业论文的创新性、实用性明显增强。近三年，学生以单片机为载体申报国家级大学生创新创业项目15项，申请实用新型专利6项、发表相关论文6篇。参加全国大学生电子设计竞赛、节能减排大赛等获得国家级奖项8项、省级奖项36项。企业反馈学生单片机设计开发能力和适应岗位工作能力增强。

（二）教师层面

课程组成员积极推动单片机原理与应用课程建设与改革，在项目申报、教材建设、发表论文、申请专利等方面取得多项成果。单片机原理与应用课程被评为省级一流本科课程、省级精品课程、省级高等学校教学改革项目，教学团队获得山东省教学成果奖二等奖，出版单片机相关教材两部，获批校级教研课题7项，申请教育部产学合作协同育人项目5项，发表相关论文10余篇。

四、结语

为了更好培养学生的工程意识和工程素养，提高学生运用单片机技术解决实际问题的创新、创意、创业能力，课程组成员在课程建设和教学内容等方面进行了探索和实践，取得了良好的教学效果，基本满足企业对单片机应用型人才的需求。同时，实施过程中意识到在加大单片机在线课程建设力度，以实现线上与线下相结合的单片机教学模式;加大“双师型”教师培训力度，以提高教师工程实践能力，是今后课程改革中急需解决的问题。

参考文献

[1]刘耀明，刘电霆.“单片机原理及应用”课程教学改革探讨[J].电气电子教学学报，2007，29（4）：9-11.

[2]曹建树，代峰燕，俞建荣，等.应用型工科院校单片机课程教学改革与实践[J].实验室研究与探索，2012，31（3）：129-132.

[3]宋跃，余炽业，胡胜.省级精品单片机课程教学改革探索实验室研究与探索[J].实验室研究与探索，2012，31（4）：124-126.

[4]曾卫华.“单片机原理及应用”课程的教学改革与实践[J].电气电子教学学报，2018，40（5）：65-67.

[5]鄢志丹，王宇红，廖明燕.基于大学生创新训练计划的创新实验室建设[J].实验室科学，2013，16（4）：98-103.

[6]林虹.突出双创能力培养的应用型特色课程教学改革探索[J].专业与课程建设，2019（10）：33-38.