工科專業單片機課程改革與大學生創新能力培養的研究

姚嘉+盧偉+欒積毅+馬麗麗+韓平

（佳木斯大學 機械工程學院， 黑龍江 佳木斯 154007）

[摘 要] 萬眾創業，全民創新的號召下，大學生創新能力培養成為了大學課程改革的引導方針。工科專業中的單片機教學一直處于雞肋的尷尬局面，但電子技術的便捷可靠的應用是工業發展進程中的不可逆的趨勢，人才培養必須尊重這一趨勢，脫離了電子控制的單純的機械人才的培養跟不上時代發展的步伐，面臨淘汰和過時的局面。因而，機械電子的有效結合的實現尤為重要，工科課程中涉及的單片機課程如何更好的與學生創新能力培養相結合成為了新的命題。文章分析了單片機教學的特點，并從課程到實踐的各個環節都提出合理的方案，通過課程改革的方式促進學生創新能力培養的實現。

[關鍵詞] 工科專業；單片機課程改革；創新能力；人才培養

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2017. 07. 116

[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2017）07- 0256- 02

1 單片機教學在工科開展的必要性研究

《教育部關于大力推進高等學校創新創業教育和大學生自主創業工作的意見》指出高等院校積極開展創新創業教育， 培養具有創新精神、 創業意識和創業能力的新一代復合型創業人才， 鼓勵學生自主創業， 積極建設創新型國家。大學階段對人才的創新能力培養是一個關鍵時期，各級各類大專院校都以文件為指導大力抓創新抓創業。

目前，單片機控制技術已經越來越多的融入人類社會。一個好的產品或生活創意，都少不了單片機控制來實現智能化和精確化控制。電子技術的便捷可靠的應用是不可逆的趨勢，人才培養必須尊重這一趨勢，單純的脫離了電子控制的純機械人才的培養跟不上工業發展的步伐，面臨淘汰和過時的局面。綜合所述，即使在工科非計算機專業強化單片機課程和單片機創新的教學模式改革及實現單片機技術融入的創新能力的培養都是大有裨益的。

2 單片機教學的特點

單片機課程作為工科專業的一門創新實踐課，課程特點概括如下：

（1）單片機理論知識的可接受性較差，在工科專業專業（如機械設計專業，汽車專業和農業工程專業）開展時，學生對于理論知識的理解不好。學生主觀上覺得課程與專業的相關性不好，因此，一遇到問題就不想深入學習。但是新時代的技術發展是不容忽視電子控制的技術問題的。

（2）單片機技術的實踐性強，單片機課程脫離了實驗與實踐環節，課程就失去了原有的意義，脫離了應用，單片機的教學無疑成為了紙上談兵。

（3）單片機控制技術更新快，單片機的性能隨著人類科技的進步日新月異，理論教學中要不斷的更新教材，更新講授型號，才能讓學生對單片機技術有實時的掌握。

（4）單片機課程綜合性強， 單片機課程的前序基礎課如“模擬電子技術”、“數字電子技術”、 “計算機編程語言” 和 “電子仿真技術”等，如果前序課程連貫不好，就會存在很大的障礙。因此單片機課程的授課教師要求在課堂講授中加強前序課的串聯。

（5）單片機技術的綜合與靈活運用，對于學生的創新性能力的拓展和實現意義深遠，單片機控制技術已經越來越多的融入人類社會，因此，一個好的產品或生活創意，都少不了單片機控制。

工科專業如何更好的開設單片機課程如何結合單片機的教學更好的提高學生的創新能力培養，這一問題亟待解決。

3 針對學生創新能力培養進行的單片機教學改革

單片機的教學改革要從單片機的教學與實踐流程著手，具體過程見圖1。要強化單片機課程進而培養創新能力，就首先要對現有的單片機課程進行教學方法的改革，理論知識、實踐環節與創新能力是有機結合的體系。教學改革實踐的具體思路可以概括為：

3.1 課堂教學環節

對于專業性強的單片機課程，教師仍然要在課堂上發揮主體地位。這并不是強調教師的一言堂，而是，對于教師的高要求，做課堂和教學的引導者和引領者。其次，重理論，理論要講透講通；例如單片機的硬件組成，由于單片機的集成化程度高體積小，因此對其硬件的直觀認識只能通過圖和連線來講解。學生的相關單片機創新立項和參賽成果轉化為課堂的教具，通過成功的設計的案例共享，調動學生的積極性和能動性。教師的教學能力是基礎，是關鍵。

3.2 課程實驗環節

單片機的實驗硬件要實現學校內部的共享，實驗教師與任課教師之間密切配合，不要孤立實驗與理論，孤立實驗與創新的關系，有效的開展實驗。在實驗環節開展之前，學生明確實驗要做什么要學到什么，把前期的學生作品的原理和制作過程在實驗課程中演示與分享，實現目標性實驗設計和互動式的實驗教學。

3.3 課程設計環節

教師命題要兼顧學生的單片機能力的培養和具體的所學專業的融合，例如，汽車專業的學生，課題可以是設計智能停車位，智能遠程汽車控制系統，智能汽車清洗器等等，農業工程專業的學生可以設計智能大棚的采光控制器，智能灌溉裝置等。單片機的課程設計要與其他的專業課程融合交叉，如在單片機課程設計期間以上的項目的機械圖紙部分設計已經通過其他的課程設計所完成，通過單片機課程設計，完成智能控制部分的實現。這樣的設置避免了讓單片機課程成為工科學生心中永遠與專業脫節的高難課程。

3.4 申請創新項目和參加專業比賽環節

完備的理論基礎和編程能力，課程實驗和課程設計環節的動手和實操能力培養都成為了學生的巨大財富，在學生步入三年級時，可以利用自己的積累參與到各級各類的項目申報和比賽中去，對于學生的創新能力的培養是重要的。教師應該鼓勵和引導學生參與項目參加比賽，獲得自身價值的實現和創新能力的提升。具體的產品有設計有創新，有改進有優化，反復的修改完善設計和軟件，學生成員的實踐能力和創新性思維就能有進一步質的飛躍。

4 結 論

總之，教師在單片機課程和單片機創新比賽和項目中的作用是積極的，要求工科專業單片機教師有著過硬的專業能力和創新性能力，能夠勝任對學生創新素質引導和提升的要求。當代工科專業大學生更應該認識到自身在國家政策的引導下，實現自身的創新創業能力培養，在競爭中立于不敗之地。依托于單片機的教學實踐改革，促進學生的創新能力和工業機電一體化的進程實現是相輔相成的。

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[收稿日期]2017-02-28

[基金項目]佳木斯大學教育教學研究專項項目（JYZL2015-06）；黑龍江省高等教育學會2016年教育科研規劃課題項目（16G208）；佳木斯大學創新團隊項目（cxtd-2016-02）資助。

[作者簡介]姚嘉（1977-），女，博士，佳木斯大學機械工程學院副教授，主要研究方向：創新創業應用型人才培養；盧偉（1973-），男，佳木斯大學機械工程學院副教授，博士（通訊作者）。