工科专业单片机课程改革与大学生创新能力培养的研究

姚嘉+卢伟+栾积毅+马丽丽+韩平

（佳木斯大学 机械工程学院， 黑龙江 佳木斯 154007）

[摘 要] 万众创业，全民创新的号召下，大学生创新能力培养成为了大学课程改革的引导方针。工科专业中的单片机教学一直处于鸡肋的尴尬局面，但电子技术的便捷可靠的应用是工业发展进程中的不可逆的趋势，人才培养必须尊重这一趋势，脱离了电子控制的单纯的机械人才的培养跟不上时代发展的步伐，面临淘汰和过时的局面。因而，机械电子的有效结合的实现尤为重要，工科课程中涉及的单片机课程如何更好的与学生创新能力培养相结合成为了新的命题。文章分析了单片机教学的特点，并从课程到实践的各个环节都提出合理的方案，通过课程改革的方式促进学生创新能力培养的实现。

[关键词] 工科专业；单片机课程改革；创新能力；人才培养

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

[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2017）07- 0256- 02

1 单片机教学在工科开展的必要性研究

《教育部关于大力推进高等学校创新创业教育和大学生自主创业工作的意见》指出高等院校积极开展创新创业教育， 培养具有创新精神、 创业意识和创业能力的新一代复合型创业人才， 鼓励学生自主创业， 积极建设创新型国家。大学阶段对人才的创新能力培养是一个关键时期，各级各类大专院校都以文件为指导大力抓创新抓创业。

目前，单片机控制技术已经越来越多的融入人类社会。一个好的产品或生活创意，都少不了单片机控制来实现智能化和精确化控制。电子技术的便捷可靠的应用是不可逆的趋势，人才培养必须尊重这一趋势，单纯的脱离了电子控制的纯机械人才的培养跟不上工业发展的步伐，面临淘汰和过时的局面。综合所述，即使在工科非计算机专业强化单片机课程和单片机创新的教学模式改革及实现单片机技术融入的创新能力的培养都是大有裨益的。

2 单片机教学的特点

单片机课程作为工科专业的一门创新实践课，课程特点概括如下：

（1）单片机理论知识的可接受性较差，在工科专业专业（如机械设计专业，汽车专业和农业工程专业）开展时，学生对于理论知识的理解不好。学生主观上觉得课程与专业的相关性不好，因此，一遇到问题就不想深入学习。但是新时代的技术发展是不容忽视电子控制的技术问题的。

（2）单片机技术的实践性强，单片机课程脱离了实验与实践环节，课程就失去了原有的意义，脱离了应用，单片机的教学无疑成为了纸上谈兵。

（3）单片机控制技术更新快，单片机的性能随着人类科技的进步日新月异，理论教学中要不断的更新教材，更新讲授型号，才能让学生对单片机技术有实时的掌握。

（4）单片机课程综合性强， 单片机课程的前序基础课如“模拟电子技术”、“数字电子技术”、 “计算机编程语言” 和 “电子仿真技术”等，如果前序课程连贯不好，就会存在很大的障碍。因此单片机课程的授课教师要求在课堂讲授中加强前序课的串联。

（5）单片机技术的综合与灵活运用，对于学生的创新性能力的拓展和实现意义深远，单片机控制技术已经越来越多的融入人类社会，因此，一个好的产品或生活创意，都少不了单片机控制。

工科专业如何更好的开设单片机课程如何结合单片机的教学更好的提高学生的创新能力培养，这一问题亟待解决。

3 针对学生创新能力培养进行的单片机教学改革

单片机的教学改革要从单片机的教学与实践流程着手，具体过程见图1。要强化单片机课程进而培养创新能力，就首先要对现有的單片机课程进行教学方法的改革，理论知识、实践环节与创新能力是有机结合的体系。教学改革实践的具体思路可以概括为：

3.1 课堂教学环节

对于专业性强的单片机课程，教师仍然要在课堂上发挥主体地位。这并不是强调教师的一言堂，而是，对于教师的高要求，做课堂和教学的引导者和引领者。其次，重理论，理论要讲透讲通；例如单片机的硬件组成，由于单片机的集成化程度高体积小，因此对其硬件的直观认识只能通过图和连线来讲解。学生的相关单片机创新立项和参赛成果转化为课堂的教具，通过成功的设计的案例共享，调动学生的积极性和能动性。教师的教学能力是基础，是关键。

3.2 课程实验环节

单片机的实验硬件要实现学校内部的共享，实验教师与任课教师之间密切配合，不要孤立实验与理论，孤立实验与创新的关系，有效的开展实验。在实验环节开展之前，学生明确实验要做什么要学到什么，把前期的学生作品的原理和制作过程在实验课程中演示与分享，实现目标性实验设计和互动式的实验教学。

3.3 课程设计环节

教师命题要兼顾学生的单片机能力的培养和具体的所学专业的融合，例如，汽车专业的学生，课题可以是设计智能停车位，智能远程汽车控制系统，智能汽车清洗器等等，农业工程专业的学生可以设计智能大棚的采光控制器，智能灌溉装置等。单片机的课程设计要与其他的专业课程融合交叉，如在单片机课程设计期间以上的项目的机械图纸部分设计已经通过其他的课程设计所完成，通过单片机课程设计，完成智能控制部分的实现。这样的设置避免了让单片机课程成为工科学生心中永远与专业脱节的高难课程。

3.4 申请创新项目和参加专业比赛环节

完备的理论基础和编程能力，课程实验和课程设计环节的动手和实操能力培养都成为了学生的巨大财富，在学生步入三年级时，可以利用自己的积累参与到各级各类的项目申报和比赛中去，对于学生的创新能力的培养是重要的。教师应该鼓励和引导学生参与项目参加比赛，获得自身价值的实现和创新能力的提升。具体的产品有设计有创新，有改进有优化，反复的修改完善设计和软件，学生成员的实践能力和创新性思维就能有进一步质的飞跃。

4 结 论

总之，教师在单片机课程和单片机创新比赛和项目中的作用是积极的，要求工科专业单片机教师有着过硬的专业能力和创新性能力，能够胜任对学生创新素质引导和提升的要求。当代工科专业大学生更应该认识到自身在国家政策的引导下，实现自身的创新创业能力培养，在竞争中立于不败之地。依托于单片机的教学实践改革，促进学生的创新能力和工业机电一体化的进程实现是相辅相成的。

主要参考文献

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[3] 陈小虎， 聂影. 新建地方本科高校打造创新创业教育体系的支柱与着点[J]. 金陵科技学院学报：社会科学版，2015（9）： 2-4.

[4]张鸽. 高校创新创业教育及课程研究——以陕西省高校为例[D].西安：西安电子科技大学，2012：29-35.

[收稿日期]2017-02-28

[基金项目]佳木斯大学教育教学研究专项项目（JYZL2015-06）；黑龙江省高等教育学会2016年教育科研规划课题项目（16G208）；佳木斯大学创新团队项目（cxtd-2016-02）资助。

[作者简介]姚嘉（1977-），女，博士，佳木斯大学机械工程学院副教授，主要研究方向：创新创业应用型人才培养；卢伟（1973-），男，佳木斯大学机械工程学院副教授，博士（通讯作者）。