單片機應用技術實踐創新能力培養的探索

徐昕

【摘要】為了提升人才培養質量，大學課程需要培養學生的實踐創新能力。在單片機應用技術課程教學中，通過采用“四化”課堂的混合式教學模式;開展實踐擴展練習;采用便攜式實驗設備，開放實驗環境;將理論應用于比賽實戰等四個層次，構建“四層一體”教學模式。實踐結果表明，該教學模式顯著提高了學生的實踐創新能力，適應經濟發展的的迫切需求，推動了高等教育的發展。

【關鍵詞】單片機應用技術;實踐能力;創新能力

1、職業院校創新實踐教育的必然性

現階段，中國高等教育正處于新發展階段，尤其是在“雙一流”建設背景下，如何提升人才培養質量，推動高等教育高質量發展尤為重要。在創新意識和實踐創新能力的指引下，大學生有能力在畢業之后，利用各種有利條件，根據所從事的工作不斷完善自身的知識和能力結構，更好地達到完善自我和適應社會的目的，從而為終身教育打下堅實的基礎。創新意識和實踐創新能力是大學生素質教育的核心，同時也是大學生獲取知識的關鍵。在知識經濟時代，知識的增長率加快，知識的陳舊周期不斷縮短，知識轉化的速度猛增。在這種情形下，知識的接受變得并不重要，重要的是知識的選擇、整合、轉換和操作。

2、培養單片機應用技術實踐創新能力的改革;

《單片機應用技術》是面向電氣信息類專業的工科專業核心基礎課，該課程具有很強的工程性和實踐性。學生成長于互聯網時代，信息獲取能力強，獲得新知識和經驗的途徑，更傾向于觀察和實際動作操作，他們好奇心強，喜歡新鮮和變化著的事物，因此，對單片機設計很感興趣。但他們在學習過程當中，容易對簡單知識淺嘗輒止、不求甚解（輕）;對復雜知識感覺高不可攀，存在畏難心理（懼）;對抽象知識頗感頭疼，缺乏學習興趣（厭）;同時，具有很強的學習目標性（重）?？偟膩碚f，對單片機的學習常常感覺無從下手，學生的自主學習能力、實踐創新能力，特別是工程應用能力的培養還略顯不足。因此，無論是在教學還是實踐及創新環節都應該打破固有模式，激發學生興趣，化被動為主動，實現自主實踐創新的目標。

3、實踐創新能力的思路的構建

單片機系統是軟硬件結合的電子綜合系統。要想學好這門課程，既要掌握單片機系統硬件知識，又要掌握軟件知識。其中包括電路基礎、電子線路分析與應用的電子電路設計部分，和編程相關基礎知識。單片機的應用都是在一定應用背景和需求下，通過實踐設計和創造出來的。因此要實現實踐創新能力的培養首先要鞏固好以上基礎知識，然后通過具體實踐進行應用創新。為了讓學生能夠學以致用，融會貫通，達到自主創新，筆者認為課 程教學應做好每個環節采用“四層一體”原則：

第一層次：夯實基礎。首先需要教師在教學模式上實現創新。針對出現的“輕”“懼”“厭”“重”四大特點設計以“四化”課堂為中心的教學理念，以學生為主體，教師為主導，學法采用自主學習法和小組合作法，教法采用任務驅動法，混合教學法，配合情境創設的方式，采用信息化教學手段，使學生在四化課堂當中，反復感知、理解、運用同一知識點，進而增強知識遷移、拓展應用能力，真正實現以學生為主體，做中學、學中做的教學模式，激發學生興趣，打好學習基礎。

第二層次：開闊視野。雖然掌握了單片機基本知識，學生并不知道如何去應用。因此在授課的同時介紹國內自動控制領域單片機產品，包括常用的比如可以用來發短信等日常應用，也包括國際知名最新應用到單片機的產品，鼓勵學生課外進一步自主學習相關知識。

第三層次：打破環境。打造“便攜實驗室”，是指將實驗設備微型化、便于攜帶，允許實驗者自選場合、自選時間進行實驗的一種 實驗教學模式，是一種全新的自主教學理念。目前，我國已有少數高校的課程開始引進“便攜實驗箱”教學和管理理念，創建開放式實踐空間。

第四層次：比賽打磨。當前為了培養大學生的創新意識和創新能力，積極讓學生們參加創新創業類比賽，研發出創新產品，應用于實踐。

4、實踐創新能力培養的實施

第一層次采用的“四化”教學模式應用效果較好，現已經運用到教學做評一體化相關理實際一體課程當中，這里不再過多強調。

第二層次包括兩個方面（1）對編程設計進行擴展。（2）在講解靜態顯示和動態顯示之前首先講該理論知識的應用場合，顯示器，鐘表和各種家用電器中，以及點陣式顯示屏的擴展應用，感興趣的學生再進行課外自學。

第三層次打造開放的學習環境。2014年，便攜式試驗箱這一概念由斯坦福大學克利夫頓 （Pocket Lab 創始人兼首席執行官）首次提出，旨在設計一款能夠滿足教師和學生在課堂上方便學習和使用的實驗裝置，這一概念一經提出就得到了耶魯大學、斯坦福大學和TI公司的大力支持和響應，完成了多款 產品的設計、研發并開始推廣應用。利用便攜式試驗箱把實驗過程從固定時間、固定地點的實驗室搬移到自習室、圖書館、寢室等其他場合，在開放的空間和環境下，隨時隨地進行實驗，鞏固課堂學習內容，主動學習和實驗，邊學邊練，提高發現問題、思考問題、解決問題的能力。

第四層參加比賽培養實戰能力。當前國家鼓勵大學生創新創業的浪潮下，學校擁有比賽的各方面資源，引導學生參加各類創新創業比賽及一些創新的科技活動。通過對單片機課程的改革與實施，現已形成了“以應用為主線，項目引導，任務驅動”的單片機課程特色，教學團隊參加創新創業系列比賽累計了很多獎項。通過比賽激發學生對單片機應用技術領域的學習和熱情，培養學生實踐技能、創新創業能力和團隊協作精神。

結語：經過多年的單片機應用技術教學實踐，我們發現，教學模式的優化對學生了解單片機以及能力的開發培養都有幫助。學生從原來學習情緒的“輕”、“懼”、“厭”、“重”，無從下手，到對單片機知識有興趣，愿意積極的進行實驗并能夠自主創新參加比賽的轉變。本團隊摸索的“四層一體”教學模式對于電氣信息類專業的學生來講，能夠調動學生的實踐興趣，培養學生的動手能力與研發意識，提高學習效率，增強學生的工程應用、實際動手和創新實踐能力。

參考文獻：

[1]王朋.“單片機原理”實驗教學體系建設[J].電氣電子教學學報，2010，32（ 5） ：107108.

基金：吉林省教育科學“十三五”規劃2018年度一般規劃課題“高職院校電氣信息類專業低年級學生實踐動手能力和創新能力提高研究”（項目編號：GH180899）;吉林電子信息職業技術學院2019年院級一般課題“互聯網+”時代下混合教學模式提高職業教育技能型人才供給質量實踐研究-以單片機應用課堂為例”（YJQN2019-43）。