以培养创新能力为目标的单片机教学改革探索

摘要：本文以创新的哲学内涵榛础，从培养学生创新实践能力和创新思维的角度出发，结合单片机在物联网技术专业中的课程地位和课程教学的现状，对单片机课程教学的课程设计、实训项目和授课模式进行了一些改革与探索，激发学生的学习动力，将学生的天生创新潜能转化为显能，以期望通过教学方法与教学内容的演进来推动单片机教学的改革。

关键词：单片机、创新、教学探索

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）11（a）-0000-00

前言

单片机技术在物联网类专业教学中具有承前启后的地位。通过单片机的学习可以综合应用相关电子技术与编程技术课程的知识，同时也为后续的传感技术与嵌入式技术相关课程的学习打下基础。由于该课程在电子信息类专业中出现的较早的，在教学模式、方法与内容相对成熟，所以在物联网这个新兴专业中也一并沿用了传统的教学方法与内容，但同时也陷入了“止步不前”的尴尬境地。“十一五”期间，经济全球化进程仍将加快，综合国力竞争的焦点将日趋落在人才、智力资源的开发和使用上。社会的发展需要一大批具有创新精神和能力的人才。2008年6月广东省委、省政府在《关于争当实践科学发展观排头兵的决定》中明确提出“着力提高自主创新能力，建设创新型广东”。

从人才培养的需要、国家战略层面和服务区域经济的三个层面来看，在新的形势下对单片机的教学进行改革，顺应科技创新人才培养创新的必然选择，是增强人才竞争力的现实要求。

1创新与创新能力的培养

创新从哲学上说是人的实践行为，是人类对于发现的再创造，是对于物质世界矛盾的利用再创造。人类通过对物质世界的再创造，制造新的矛盾关系，形成新的物质形态。从认识的角度来说，就是更有广度、深度地观察和思考世界，从实践的角度说，就是能将这种认识作为一种日常习惯贯穿于具体实践活动中。不通过创新性的教学，启发学生的学习兴趣、激活学生的思维、发掘学生的潜能、促进学生的个性发展就不可能培养出学生的创造精神和创造能力，要实现单片机课程教学过程中对学生创新能力的培养，需要遵循创新能力培养的原则，对现有的教学方法、模式和内容的改变。创新能力培养的应遵循以人为本的原则、开放性原则、环境育人原则和激励性原则。

2以人为本的教学设计

以人为本是教育发展的趋势，其根本目的在于对于学习激情的唤醒和调动学习的积极性，最充分地激发学生的创造活力，最大限度地发挥学生的主观能动性，激发潜能，通过合理的教学设计将以人为本原则落到实处。传统的单片机教学大多是以知识点为中心进行的编排，按照章节内容顺序讲授的教学设计，这一方式并未完全遵循以人为本的原则，不符合人的认知规律。应该以项目驱动的形式对现有的教学内容进行重新设计，项目的设计应该分基础理论、应用实践和综合设计三个阶段。教学计划如表1所示。

（1）基础理论应该从学情分析出发，试图以初学者的角度来编写项目内容，铭记大道至简的原则。心理学研究表明思维往往是从动作开始的，切断活动与思维的关系，思维就得不到发展，要解决理论抽象性与实践的形象性之间的矛盾，关键是依靠动手操作并接合简单的实践因此，在基础理论学习阶段需要接合简单的实践项目进行训练，在初期增强学生的学习信心，在这一阶段的学习也会遇到许多“悬而未决”的问题，学生会出现“好奇”和“质疑”的心态，这也正是培养创新能力所需要的驱动因素。

（2）应用实践项目的设计应源自真实的生产生活中的案例，教师对于课程教学大纲以外的知识点进行技术性屏蔽，使学生只需要关注其中的一个部分或一个点，以便对指定的技能进行训练。应用实践项目的设计对于教师个人的综合素质要求较高，需要设计者具备“双师”素质，这一阶段同时也是最关键的一个阶段。

（3）综合设计项目性、可行性和难度适中的原则。并鼓励学生尝试用不同方法实现项目功能，通过对比不同实现方法，增强师生之间的互动，加强学生之间的协作与交流，提高学生的技术应用能力，进一步激发学生的创新热情和成就感。

3开放式教学的模式

所谓开放式教学是指在教学中以学生为主体，从培养学生学习和实践的态度、思维和能力出发，以激活学生主动地去发现、去想象、去探索，形成科学品质、创新意识和实践能力为目标的一种教学实践。在充分发挥学生主体作用的基础上，变“学知”为“知学”。如何在单片机教学中有效地实行开放，全面提高学生的学习效益，可以通过开放师生关系和开放教学过程进行实现。这里重点谈谈开放单片机教学过程的开放性，要从以教师为中心转向以教师为主导、以学生为主体，提倡启发式、交互式、讨论式、探究式教学方法，强化学生的主体意识和作用，把学生看作是充满活力的知识探索者和潜在的知识创造者，让知识获得的过程成为创造能力培养和创新人格养成的过程；以项目3流水灯讨论单片机项目的具体实施过程。本项目通过4学时要求学生掌握CC2530GPIO口的输出控制，其中2学时完成开发板上集成的2盏LED灯点亮、熄灭、闪烁。教师详细讲解硬件电路原理，软件编程思想，并鼓励学生自主修改delay（）函数改变闪烁时间，提出能否通过其他方法来改变闪烁时间的疑问，为后续项目系统时钟做铺垫。另2学时完成控制如图1的八盏流水灯模块：教师只提出控制要求，鼓励学生自己识读原理图，找出扩展口，相互探讨如何使用杜邦线连接，编写程序使LED灯按照自己的创意来闪烁。

4环境育人的多维度教学模式

环境对于创新人才的培育和熏陶具有至关重要的作用，只有优化人才成长的物质与精神环境，通过建立三个维度的教育与教学模式。第一，纵向维度，即教师与学生，以教师与学生的知识传授和学习反馈为主要手段，这在个空间上主要完成基础理论和专业技能的培养，学生可以使用单片机完成如传感数据检测、电机控制、模数处理这些基本的操作单元，教师在学生创新能力的培养上只能起到启发和激发的作用。第二，垂直维度，即学生的自主学习。其主要实现形式是课程设计和课程大作业，在这个空间上，应该尽可能的提供更多的学习途径，如网络课堂、精品课程学习等。第三，横向维度，即学生与学生维度，在这个空间重在培养学生的创新思维、创新能力。可以通过学科与专业竞赛等形式进行实现。如今的很多大学生科技竞赛赛的很多题目都与单片机系统结合，比如“赛百特”杯全国大学生物联网创新应用设计大赛，“恩智浦”杯全国大学生智能汽车竞赛，全国大学生物联网设计竞赛等等。

5以激励为主的多元化考核方式

在传统的笔试与机试的形式上拓展更为多元化的考核方式，采取过程性考核与终结性考核相结合的方法，特别要构建基于竞赛获奖分数置换的考核方法，对于参加全国或省级大学生电子设计竞赛、全国或省级电子类职业技能大赛以及其他相关竞赛并获奖的同学，单片机课程可以根据自己意愿选择免考，直接进行分数置换。具体置换规则可根据学生、学校的具体情况进行定制。

6结语

随着物联网技术不断发展和软硬件开发水平的不断提高，单片机技术应用水平将不断提高。单片机应用的范围越来越广泛，也是电子信息、自动化等专业的核心课程，因此单片机的教育教学改革非常必要。应用型本科院校良好的发展有很多因素，但是在这些因素中，我认为学生的创新能力的训练是重要环节，创新也是学生步入社会后职业发展的重要驱动力。

参考文献

[1]姜大源.当代德国职业教育主流教学思想研究：理论、实践与创新[M].北京：清华大学出版社，2007.

[2] 于金霞， 贾宗璞， 汤永利. 以学生创新能力培养为目标的IT类专业实践教学[J]. 计算机教育， 2014（22）.

[3] 郑一力 ， 赵燕东 ， 葛桃桃 ， 陈善安 . 物联网技术在单片机教学改革中的应用 [J]. 实验技术与管理 ，2014（09）.

[4] 崔虹云.高等教育人才培养模式中实践教学的改革与探索[J].黑龙江高教研究，2014（2）.

[5] 罗米娜.基于创新能力培养的工科院校化学实验教学模式探讨[J].广州化工，2015（13）.

作者简介：刘雪花（1984―），女，湖北大冶人，广州大学华软软件学院物联网工程专业教师，硕士，研究方向：嵌入式系统设计。