以培養創新能力為目標的單片機教學改革探索

摘要：本文以創新的哲學內涵為基礎，從培養學生創新實踐能力和創新思維的角度出發，結合單片機在物聯網技術專業中的課程地位和課程教學的現狀，對單片機課程教學的課程設計、實訓項目和授課模式進行了一些改革與探索，激發學生的學習動力，將學生的天生創新潛能轉化為顯能，以期望通過教學方法與教學內容的演進來推動單片機教學的改革。

關鍵詞：單片機、創新、教學探索

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）11（a）-0000-00

前言

單片機技術在物聯網類專業教學中具有承前啟后的地位。通過單片機的學習可以綜合應用相關電子技術與編程技術課程的知識，同時也為后續的傳感技術與嵌入式技術相關課程的學習打下基礎。由于該課程在電子信息類專業中出現的較早的，在教學模式、方法與內容相對成熟，所以在物聯網這個新興專業中也一并沿用了傳統的教學方法與內容，但同時也陷入了“止步不前”的尷尬境地?！笆晃濉逼陂g，經濟全球化進程仍將加快，綜合國力競爭的焦點將日趨落在人才、智力資源的開發和使用上。社會的發展需要一大批具有創新精神和能力的人才。2008年6月廣東省委、省政府在《關于爭當實踐科學發展觀排頭兵的決定》中明確提出“著力提高自主創新能力，建設創新型廣東”。

從人才培養的需要、國家戰略層面和服務區域經濟的三個層面來看，在新的形勢下對單片機的教學進行改革，順應科技創新人才培養創新的必然選擇，是增強人才競爭力的現實要求。

1創新與創新能力的培養

創新從哲學上說是人的實踐行為，是人類對于發現的再創造，是對于物質世界矛盾的利用再創造。人類通過對物質世界的再創造，制造新的矛盾關系，形成新的物質形態。從認識的角度來說，就是更有廣度、深度地觀察和思考世界，從實踐的角度說，就是能將這種認識作為一種日常習慣貫穿于具體實踐活動中。不通過創新性的教學，啟發學生的學習興趣、激活學生的思維、發掘學生的潛能、促進學生的個性發展就不可能培養出學生的創造精神和創造能力，要實現單片機課程教學過程中對學生創新能力的培養，需要遵循創新能力培養的原則，對現有的教學方法、模式和內容的改變。創新能力培養的應遵循以人為本的原則、開放性原則、環境育人原則和激勵性原則。

2以人為本的教學設計

以人為本是教育發展的趨勢，其根本目的在于對于學習激情的喚醒和調動學習的積極性，最充分地激發學生的創造活力，最大限度地發揮學生的主觀能動性，激發潛能，通過合理的教學設計將以人為本原則落到實處。傳統的單片機教學大多是以知識點為中心進行的編排，按照章節內容順序講授的教學設計，這一方式并未完全遵循以人為本的原則，不符合人的認知規律。應該以項目驅動的形式對現有的教學內容進行重新設計，項目的設計應該分基礎理論、應用實踐和綜合設計三個階段。教學計劃如表1所示。

（1）基礎理論應該從學情分析出發，試圖以初學者的角度來編寫項目內容，銘記大道至簡的原則。心理學研究表明思維往往是從動作開始的，切斷活動與思維的關系，思維就得不到發展，要解決理論抽象性與實踐的形象性之間的矛盾，關鍵是依靠動手操作并接合簡單的實踐因此，在基礎理論學習階段需要接合簡單的實踐項目進行訓練，在初期增強學生的學習信心，在這一階段的學習也會遇到許多“懸而未決”的問題，學生會出現“好奇”和“質疑”的心態，這也正是培養創新能力所需要的驅動因素。

（2）應用實踐項目的設計應源自真實的生產生活中的案例，教師對于課程教學大綱以外的知識點進行技術性屏蔽，使學生只需要關注其中的一個部分或一個點，以便對指定的技能進行訓練。應用實踐項目的設計對于教師個人的綜合素質要求較高，需要設計者具備“雙師”素質，這一階段同時也是最關鍵的一個階段。

（3）綜合設計項目性、可行性和難度適中的原則。并鼓勵學生嘗試用不同方法實現項目功能，通過對比不同實現方法，增強師生之間的互動，加強學生之間的協作與交流，提高學生的技術應用能力，進一步激發學生的創新熱情和成就感。

3開放式教學的模式

所謂開放式教學是指在教學中以學生為主體，從培養學生學習和實踐的態度、思維和能力出發，以激活學生主動地去發現、去想象、去探索，形成科學品質、創新意識和實踐能力為目標的一種教學實踐。在充分發揮學生主體作用的基礎上，變“學知”為“知學”。如何在單片機教學中有效地實行開放，全面提高學生的學習效益，可以通過開放師生關系和開放教學過程進行實現。這里重點談談開放單片機教學過程的開放性，要從以教師為中心轉向以教師為主導、以學生為主體，提倡啟發式、交互式、討論式、探究式教學方法，強化學生的主體意識和作用，把學生看作是充滿活力的知識探索者和潛在的知識創造者，讓知識獲得的過程成為創造能力培養和創新人格養成的過程；以項目3流水燈討論單片機項目的具體實施過程。本項目通過4學時要求學生掌握CC2530GPIO口的輸出控制，其中2學時完成開發板上集成的2盞LED燈點亮、熄滅、閃爍。教師詳細講解硬件電路原理，軟件編程思想，并鼓勵學生自主修改delay（）函數改變閃爍時間，提出能否通過其他方法來改變閃爍時間的疑問，為后續項目系統時鐘做鋪墊。另2學時完成控制如圖1的八盞流水燈模塊：教師只提出控制要求，鼓勵學生自己識讀原理圖，找出擴展口，相互探討如何使用杜邦線連接，編寫程序使LED燈按照自己的創意來閃爍。

4環境育人的多維度教學模式

環境對于創新人才的培育和熏陶具有至關重要的作用，只有優化人才成長的物質與精神環境，通過建立三個維度的教育與教學模式。第一，縱向維度，即教師與學生，以教師與學生的知識傳授和學習反饋為主要手段，這在個空間上主要完成基礎理論和專業技能的培養，學生可以使用單片機完成如傳感數據檢測、電機控制、模數處理這些基本的操作單元，教師在學生創新能力的培養上只能起到啟發和激發的作用。第二，垂直維度，即學生的自主學習。其主要實現形式是課程設計和課程大作業，在這個空間上，應該盡可能的提供更多的學習途徑，如網絡課堂、精品課程學習等。第三，橫向維度，即學生與學生維度，在這個空間重在培養學生的創新思維、創新能力。可以通過學科與專業競賽等形式進行實現。如今的很多大學生科技競賽賽的很多題目都與單片機系統結合，比如“賽百特”杯全國大學生物聯網創新應用設計大賽，“恩智浦”杯全國大學生智能汽車競賽，全國大學生物聯網設計競賽等等。

5以激勵為主的多元化考核方式

在傳統的筆試與機試的形式上拓展更為多元化的考核方式，采取過程性考核與終結性考核相結合的方法，特別要構建基于競賽獲獎分數置換的考核方法，對于參加全國或省級大學生電子設計競賽、全國或省級電子類職業技能大賽以及其他相關競賽并獲獎的同學，單片機課程可以根據自己意愿選擇免考，直接進行分數置換。具體置換規則可根據學生、學校的具體情況進行定制。

6結語

隨著物聯網技術不斷發展和軟硬件開發水平的不斷提高，單片機技術應用水平將不斷提高。單片機應用的范圍越來越廣泛，也是電子信息、自動化等專業的核心課程，因此單片機的教育教學改革非常必要。應用型本科院校良好的發展有很多因素，但是在這些因素中，我認為學生的創新能力的訓練是重要環節，創新也是學生步入社會后職業發展的重要驅動力。

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作者簡介：劉雪花（1984—），女，湖北大冶人，廣州大學華軟軟件學院物聯網工程專業教師，碩士，研究方向：嵌入式系統設計。