单片机应用技术实践创新能力培养的探索

徐昕

【摘要】为了提升人才培养质量，大学课程需要培养学生的实践创新能力。在单片机应用技术课程教学中，通过采用“四化”课堂的混合式教学模式;开展实践扩展练习;采用便携式实验设备，开放实验环境;将理论应用于比赛实战等四个层次，构建“四层一体”教学模式。实践结果表明，该教学模式显著提高了学生的实践创新能力，适应经济发展的的迫切需求，推动了高等教育的发展。

【关键词】单片机应用技术;实践能力;创新能力

1、职业院校创新实践教育的必然性

现阶段，中国高等教育正处于新发展阶段，尤其是在“双一流”建设背景下，如何提升人才培养质量，推动高等教育高质量发展尤为重要。在创新意识和实践创新能力的指引下，大学生有能力在毕业之后，利用各种有利条件，根据所从事的工作不断完善自身的知识和能力结构，更好地达到完善自我和适应社会的目的，从而为终身教育打下坚实的基础。创新意识和实践创新能力是大学生素质教育的核心，同时也是大学生获取知识的关键。在知识经济时代，知识的增长率加快，知识的陈旧周期不断缩短，知识转化的速度猛增。在这种情形下，知识的接受变得并不重要，重要的是知识的选择、整合、转换和操作。

2、培养单片机应用技术实践创新能力的改革;

《单片机应用技术》是面向电气信息类专业的工科专业核心基础课，该课程具有很强的工程性和实践性。学生成长于互联网时代，信息获取能力强，获得新知识和经验的途径，更倾向于观察和实际动作操作，他们好奇心强，喜欢新鲜和变化着的事物，因此，对单片机设计很感兴趣。但他们在学习过程当中，容易对简单知识浅尝辄止、不求甚解（轻）;对复杂知识感觉高不可攀，存在畏难心理（惧）;对抽象知识颇感头疼，缺乏学习兴趣（厌）;同时，具有很强的学习目标性（重）。总的来说，对单片机的学习常常感觉无从下手，学生的自主学习能力、实践创新能力，特别是工程应用能力的培养还略显不足。因此，无论是在教学还是实践及创新环节都应该打破固有模式，激发学生兴趣，化被动为主动，实现自主实践创新的目标。

3、实践创新能力的思路的构建

单片机系统是软硬件结合的电子综合系统。要想学好这门课程，既要掌握单片机系统硬件知识，又要掌握软件知识。其中包括电路基础、电子线路分析与应用的电子电路设计部分，和编程相关基础知识。单片机的应用都是在一定应用背景和需求下，通过实践设计和创造出来的。因此要实现实践创新能力的培养首先要巩固好以上基础知识，然后通过具体实践进行应用创新。为了让学生能够学以致用，融会贯通，达到自主创新，笔者认为课 程教学应做好每个环节采用“四层一体”原则：

第一层次：夯实基础。首先需要教师在教学模式上实现创新。针对出现的“轻”“惧”“厌”“重”四大特点设计以“四化”课堂为中心的教学理念，以学生为主体，教师为主导，学法采用自主学习法和小组合作法，教法采用任务驱动法，混合教学法，配合情境创设的方式，采用信息化教學手段，使学生在四化课堂当中，反复感知、理解、运用同一知识点，进而增强知识迁移、拓展应用能力，真正实现以学生为主体，做中学、学中做的教学模式，激发学生兴趣，打好学习基础。

第二层次：开阔视野。虽然掌握了单片机基本知识，学生并不知道如何去应用。因此在授课的同时介绍国内自动控制领域单片机产品，包括常用的比如可以用来发短信等日常应用，也包括国际知名最新应用到单片机的产品，鼓励学生课外进一步自主学习相关知识。

第三层次：打破环境。打造“便携实验室”，是指将实验设备微型化、便于携带，允许实验者自选场合、自选时间进行实验的一种 实验教学模式，是一种全新的自主教学理念。目前，我国已有少数高校的课程开始引进“便携实验箱”教学和管理理念，创建开放式实践空间。

第四层次：比赛打磨。当前为了培养大学生的创新意识和创新能力，积极让学生们参加创新创业类比赛，研发出创新产品，应用于实践。

4、实践创新能力培养的实施

第一层次采用的“四化”教学模式应用效果较好，现已经运用到教学做评一体化相关理实际一体课程当中，这里不再过多强调。

第二层次包括两个方面（1）对编程设计进行扩展。（2）在讲解静态显示和动态显示之前首先讲该理论知识的应用场合，显示器，钟表和各种家用电器中，以及点阵式显示屏的扩展应用，感兴趣的学生再进行课外自学。

第三层次打造开放的学习环境。2014年，便携式试验箱这一概念由斯坦福大学克利夫顿 （Pocket Lab 创始人兼首席执行官）首次提出，旨在设计一款能够满足教师和学生在课堂上方便学习和使用的实验装置，这一概念一经提出就得到了耶鲁大学、斯坦福大学和TI公司的大力支持和响应，完成了多款 产品的设计、研发并开始推广应用。利用便携式试验箱把实验过程从固定时间、固定地点的实验室搬移到自习室、图书馆、寝室等其他场合，在开放的空间和环境下，随时随地进行实验，巩固课堂学习内容，主动学习和实验，边学边练，提高发现问题、思考问题、解决问题的能力。

第四层参加比赛培养实战能力。当前国家鼓励大学生创新创业的浪潮下，学校拥有比赛的各方面资源，引导学生参加各类创新创业比赛及一些创新的科技活动。通过对单片机课程的改革与实施，现已形成了“以应用为主线，项目引导，任务驱动”的单片机课程特色，教学团队参加创新创业系列比赛累计了很多奖项。通过比赛激发学生对单片机应用技术领域的学习和热情，培养学生实践技能、创新创业能力和团队协作精神。

结语：经过多年的单片机应用技术教学实践，我们发现，教学模式的优化对学生了解单片机以及能力的开发培养都有帮助。学生从原来学习情绪的“轻”、“惧”、“厌”、“重”，无从下手，到对单片机知识有兴趣，愿意积极的进行实验并能够自主创新参加比赛的转变。本团队摸索的“四层一体”教学模式对于电气信息类专业的学生来讲，能够调动学生的实践兴趣，培养学生的动手能力与研发意识，提高学习效率，增强学生的工程应用、实际动手和创新实践能力。

参考文献：

[1]王朋.“单片机原理”实验教学体系建设[J].电气电子教学学报，2010，32（ 5） ：107108.

基金：吉林省教育科学“十三五”规划2018年度一般规划课题“高职院校电气信息类专业低年级学生实践动手能力和创新能力提高研究”（项目编号：GH180899）;吉林电子信息职业技术学院2019年院级一般课题“互联网+”时代下混合教学模式提高职业教育技能型人才供给质量实践研究-以单片机应用课堂为例”（YJQN2019-43）。