基于课程思政与双创教育理念的《单片机原理》课程实践教学体系研究与平台构建

石蕊 刘海涛 闫英琪

[摘 要]本文基于课程思政与双创教育理念，针对本校智能科学与技术专业《单片机原理》课程实践环节教学现状，提出《单片机原理》课程实践教学体系的构建方案、建设目标、建设内容及具体实施途径，以期达到该课程的综合育人目标，提升学生的相关专业技能、创新意识及专业使命感，具有一定的创新点和指导意义。

[关键词]赛教融合；双创教育；课程思政；实践教学体系

在“大众创业，万众创新”的新时代背景下，培养创新意识强、专业技能强的综合高素质人才已成为各高校的专业教育改革的重点，随着“课程思政”与“双创教育”理念的有效融入，有利于专业教育取得一定的成效。《单片机原理》课程作为智能控制类专业的基础课程，在教学过程中，将课程思政理念与创新创业教育有效结合，采取多元化的教学方式，力争培养具有高尚情操、拼搏精神、专业技能高的新时代综合型人才。

一、课程实践环节教学体系与平台构建研究背景

（一）课程实践环节教学的现状

《单片机原理》是一门培养学生具有数字系统设计与开发能力的重要技术基础课，是通信工程、电子信息工程、智能科学等专业的基础主干课程。单片机应用于智能仪表、工业智能控制、家用电器、计算机网络通信、医用设备制造等众多領域[1]。因此，课程实践教学内容包括：单片机硬件结构组成、软件开发方法、单片机综合应用系统设计开发、单片机应用系统调试维护等。

兰州城市学院已经建立单片机实验室，配套有单片机开发实验箱、单片机开发板等基础设备，开展《单片机原理与应用》课内实验教学、课外竞赛、毕业论文等实践教学内容，对于提高课程实践教学质量、培养符合社会需求的通信工程、智能化控制等专业综合应用型人才具有重要的指导意义。

（二）课程实践环节教学待解决问题

单片机原理与应用课程的实践教学体系是学生是否熟练掌握单片机原理的关键。目前，按本专业现状分析，存在一些亟待解决的问题。

1.思政教育与专业知识联系较生硬

《单片机原理》课程思政的教学目标：培养专业技能高、综合素质强、创新意识强，且具有一定的社会责任感的专业人才，具备一定的创新和设计实践能力、知识获取能力和知识工程能力。但目前的传统思政教育内容较生硬枯燥，无法很好地提起学生兴趣，存在思政教育与专业知识联系牵强的问题，学生普遍关注点为专业知识，而无法深入体会学专业与学思政的关联，无法很好地达到思政育人的目标。

2.双创教育理念在课程实践实施过程中存在“表层化”现象

随着高校学生人数不断增长，带来了异常严峻的大学生就业问题。各大高校竭力开展创新创业教育，全校范围内开设专门创业课程，成立众创空间，建立专任教师团队指导学生参加各级各类创新创业竞赛，申报创新创业训练项目等。然而，有限的方式远不能满足当代大学生创业能力的需求，高校创新创业教育中仍存在一定程度的“形式化”和“表层化”的趋势。

3.设备陈旧，实践内容较老套，无法和发展迅速的信息类内容挂钩

单片机技术日新月异，且面向实际应用，而实践课程内容已无法赶上新技术发展节奏。目前，在实践教学过程中，学生被动接受知识，不能主动发现问题，学生思想容易固化，与教师缺少积极互动且缺少压力，难以形成团队配合意识[2]。课内实验，实验室配备有简易试验箱，学生依照教师指导“照猫画虎”式完成简单的验证性实验，由于课内实验时间有限，且实验设备集成度高，使得学生对于创新型设计型实验缺少独立思考，学生自主设计意识无法得到拓展，目前，传统式实践教学模式无法达到综合型人才培养的目标。

二、课程实践环节教学体系的建设目标

（一）搭建思政与双创的双平台，实现协同育人

将知识教学、能力培养和课程思政三个方面的目标构成一个完整的教学体系，对教学设计与实施环节起到提纲挈领的作用[3]。《单片机原理》课程培养学生理论、方法、能力三方面能力，使学生具备一定的实践能力、创新能力、新产品设计开发能力，同时培养团队协作、沟通表达、职业道德与规范等综合素质。在课程教学过程中，通过思政元素的有效融入，使学生在学习专业知识的同时，具备相应的专业使命感；通过双创教育思维的切入，提高学生的创新思维和创新能力。

（二）多层次多角度提升师生的课程获得感

构建多层次人才培养模式，应提高本科生的实践能力、创新能力和综合素质；设置典型专业课程为思政先锋课，完善教学体系建设，为其他课程提供实施参考；学院成立众创空间，配备专业指导教师团队，结合课程内容指导学生参加各级各类专业技能竞赛、申报各类创新创业项目等，真正学有所用，将理论知识实践化；抓好师资队伍建设，建设一支知识结构合理，掌握教学规律和讲课艺术，同时具有较高的专业学术水平一流的师资队伍。

（三）课程实践环节形式多样，内容更加丰富

优化教学内容，总结教改经验，追踪最新技术发展与功能器件研发，满足高素质人才培养及市场需求，丰富教学资源库；开发优化改进现有实验教学平台，同时建立虚拟实验平台，开发创新创业创客硬件实验平台等形式，以满足课程实验、开放性实验、课程设计、毕业设计、学科竞赛等各类实践需求。

（四）以科研促教学，紧密结合各级各类学生学科竞赛

将各级各类学科竞赛、毕业设计与科研项目相结合；结合智能科学与技术学科研究热点和前沿课题，开展课外自选课题研究；对优秀学生进行单片机技术、手机APP开发、电脑可视化界面及智能控制技术等方面的培训；利用课余时间参加教师的科研实践。指导学生科技创新活动，培养学生的科学研究精神、严谨求实的创新精神。

（五）促进学生实践技能的提高和对智能控制类人才的培养

充分发挥《单片机原理与应用》课程的先锋带头作用，根据学科专业的特点，将课程内容模块化，并有力结合实际应用，设计紧密结合课程内容的实际项目，动员指导学生根据个人所长，加入到各个项目中，鼓励引导学生参与项目实施，培养学生分析项目需求、寻求项目解决方案、设计分析项目方案、实施验证等，通过一套完整实际项目的实施，使学生真正体会学有所用，提高专业实践技能，开发专业创新思维，后期鼓励学生以项目实施成果为基础开展创业，带动学生就业，真正做到产学研一体式教学，提高专业人才培养质量。

三、课程实践教学体系建设与平台构建

（一）课程实践环节教学体系建设方案

1.思政教育与专业教育的自然融入

《单片机原理》课程内容实践性较强，在教学过程中，每个章节可结合一个实际应用，深入挖掘专业课程内容中所蕴含的思政元素，在理论教学与实践中，通过自然融入、潜移默化般引导，让学生切身体会到专业知识和思政的关联，深刻感受“学知识、学做人”，培养专业技能过硬、专业使命感强的新时代专业型人才，通过思政教育与专业教育的自然融入，在教学和实践中起到良好的育人效果。

2.“以赛促学，赛教融合”式实践教学模式探索

在专业创新创业人才培养的过程中，需要找到一个学生感兴趣的切入点，并围绕其展开研究与探索，设计培养模式，从而达成创新创业人才培养的目标。学科竞赛作为一项有力举措，可多角度、多层次地进行实践锻炼，多维度、多方面地进行能力提升，既对学生有较大的吸引力，又能将专业知识实践化，在掌握理论知识的同时提升动脑动手能力。探索融入“以赛促学、赛教融合”思路的比赛激励机制，以学科竞赛作为一项重要手段，将专业知识与创新创业教育进行有效融合，开拓学生思维，更好地实施双创人才教育理念。

3.以工程技术教育为导向，实践课程教学方式改革

在课程实践环节学习期间，鼓励学生进行单片机系统硬件、软件的設计和仿真分析。购置必要的微型计算机仿真开发系统、相关的数字电路芯片和小型实验设备，让学生自己动手，创建属于每一个学生的专属“口袋实验室”，激发学生的参与感与主创意识，让学有余力的学生随时随地都可以进行训练，而不受实验场所的限制，进行针对实际应用的单片机硬件电路和软件设计与制作实践。

4.采用“项目引导、任务驱动”的实践教学模式

充分体现“以学生为中心”的教学理念，采用“任务驱动”为主的授课方式，构建任务驱动式教学组织模式[4]。以真实的项目和大作业为载体，利用任务驱动的教学模式，选择相应项目创建学习载体，将理论与实践相结合，将学生分为小组形式，各小组选择适合的项目，力求体现“做中学，学中做”的学习理念。通过这种方式，教师不再将现成知识技能传递给学生，而是让学生将所见、所闻、所做结合起来，学生在寻找某个结果的过程中，学会思考，学会发现问题、解决问题、进而增强自信心、提高学习积极性、引导学生主动学习，效果良好[5]。此外，在项目化任务完成过程中，可对学生的职业能力和职业素养进行强化，培养学生的实际操作能力、综合应用能力和团队精神，注重所学知识和社会需求的一致性。

（二）课程实践环节教学平台构建方案

1.建立开放式单片机通用实验平台，加强实验实践教学

《单片机原理》课程多使用单片机开发综合实验箱，多数设备陈旧，功能单薄，已无法满足单片机实践教学的高质量需求。单片机作为智能化技术的工具类课程，在基于工程教育的背景下，开发出通用性更强、更先进的开放性实验实践平台，将最新的技术发展和应用加入实验平台。

在现有的实验装置基础上，改进优化以下内容：增加Wi-Fi和ZigBee功能模块，实现数据的短距离无线传输，使数据传输不再受制于有线方式，更加便利快捷；增加无线通信模块，实现数据的长距离无线传输，亦可结合手机APP开发技术将数据无线发送至远程手机终端，实现数据的便捷查看及手机操控；替换更新现有实验平台上较落后的传感装置，采用最新的先进传感装置，实现更加强大的多维传感功能；在每个实验结果上生成二维码信息标签，利用二维码信息标签可实时查看每个实验运行结果，增强实验可视化效果，提高实验效率；加入简单的机器人装置，让学生感受先进智能化制造业的快速发展，实现实践教学内容与时俱进，同快速发展的智能化技术保持一致。

2.单片机虚拟实验教学平台建设

利用Protues和Keil C软件，开发单片机虚拟实验平台，完成器件级、电路级到系统级的多层次的仿真实验；也可将虚拟实验平台和单片机开发板相结合，既节约成本亦便捷携带[6]；同时，把电子技术、通信技术、机器人技术、计算机技术、先进制造技术、传感技术等最新技术不断地加入课程的实践教学过程中，以满足学生对新技术的认知。

结束语

结合课程思政与双创教育理念，构建《单片机原理》课程实践环节教学体系和平台，开展具有课程特色的智能设备实践、编程实践教学等，可用于《单片机原理》课程实验教学、课程设计、生产实习、学生科技创新项目、科技竞赛等诸多实践教学环节。探索双创教育与课程思政协同育人模式，采用把课堂的理论教学内容和实践技能进行有机结合的教学策略，将课程学习与项目学习有效结合，在传授知识和专业技能的同时，更注重学生基于社会就业岗位需求的核心能力的培养，促进学生提高综合能力和学习主动性，增强合作意识和工程意识，从而更好地培养学生的综合实践能力和创新意识。

参考文献

[1]贡益明，徐信，陈聪.“课程思政”在单片机原理及应用课程教学中的建设与实践[J].现代职业教育，2021（13）：34-35.

[2]张国栋，祁瑞敏，宋东亚.基于工程认证和课程思政的混合式教学研究：以单片机原理及应用为例[J].绿色科技，2022，24（1）：246-248.

[3]尚任.单片机原理及应用课程思政的实践探索：以“单片机的存储器结构”知识点讲解为例[J].吉林化工学院学报，2021，38（10）：32-36.

[4]姜忠爱，蔡卫国，牛春亮.单片机原理与应用教学模式与课程思政改革研究[J].高教学刊，2020（9）：129-131.

[5]石蕊，张明，任志国.单片机原理课程思政元素挖掘与德育目标建设研究[J].甘肃高师学报，2023，28（2）：100-103.

[6]翟朝霞，刘剑桥等.Protues结合Keil的虚拟实验仿真平台教学案例—汽车防盗报警系统设计[J].数码世界，2021（3）：207-208.

作者简介：石蕊（1983— ），女，汉族，陕西蒲城人，兰州城市学院信息工程学院，讲师，硕士。

研究方向：信号与信息系统。

刘海涛（1975— ），男，汉族，甘肃静宁人，兰州城市学院信息工程学院，副教授，博士。

研究方向：博弈论。

闫英琪（1976— ），女，汉族，甘肃白银人，兰州城市学院信息工程学院，教授，硕士。

研究方向：信息技术与教育。

基金项目：甘肃省教育科学“十四五”规划2021年度课题“课程思政与双创教育融合的智能科学专业人才培养模式探索与实践”（课题编号：GS[2021]GHB1810）；兰州城市学院本科教学研究与改革项目“新工科背景下思政教育与双创教育融合的智能科学专业人才培养模式探索与实践”（项目编号：2021-jy-35）。