四创素质融合养成的单片机技术课堂教学改革

           阮越广  夏敏磊    

（浙江机电职业技术学院 浙江 杭州  310053）

摘要   创新是单片机技术教与学活动中的永恒主题。针对单片机技术应用人才培养中对人才创新素质认识不足、培养机制不明显的问题，明确了单片机技术人才的四种创新素质内涵要求，即创新意识、创新思维、创新品格、创新能力。在培养机制上，以设置有序、渐进的单片机技术教学内容为前提，以四种创新素质融合养成的课堂教学为关键抓手，形成一种递进循环、螺旋式上升的创新素质养成机制。实践证明，有效的创新素质融合养成机制不仅助力于专业能力和职业能力的提升，同时又为自身发展提供了训练保障。

关键词  单片机创新人才；创新素质；创新人才培养；课堂教改       教育教学论坛

中图分类号 G642.0    文献标识码A

    单片机技术与应用是高职院校电气电子类专业普遍开设的一门（类）专业核心课，在整个课程体系中占有举足轻重的地位。这种重要性主要来源于技术的重要性：单片机技术是进入智能控制领域的入门技术，在智能家电、机电一体化产品、现代制造、医疗器械、交通与航天等各领域都有广泛应用。同时，它也是进一步学习和掌握更复杂、更尖端智能控制技术的基础，特别是当前正处于人工智能发展的关键时期，对掌握智能控制技术的人才需求显得尤为迫切，因此对单片机技术应用人才的培养提出了更高的要求。

一、创新是单片机技术“学”与“教”中永恒的主题

对学生来说，单片机技术的学习和应用不再是简单的验证和模仿，更多的是需要将知识和技能融会贯通才能深入理解相关技术并充分应用于实践。单片机技术的学习者不仅要掌握单片机本身的硬件知识和编程技能，而且在设计应用系统过程中更要结合所学电路、传感器、控制等技术知识并融入自己的独立思考与创新，才能形成一个以单片机为核心的智能控制系统。单片机的教学同样需要不断改革与创新。近年来，各高职院校对单片机技术的课程教学改革提出了不少思路，比如项目导向、任务驱动；基于工作过程的行动导向；分层教学、翻转课堂等。不仅如此，现在的单片机课堂教学不仅注重专业技能培养同时也逐渐加强了对职业核心能力的培养，对学生的与人交流、沟通、合作以及自我提高、自我管理、自我学习等可持续发展能力进行了重点关注。课堂教学主体也逐渐从以教师为主导，向“以人为本”、以学生为主导的方向转变。但是在这些改革实践活动中仍存在着不足：对创新型单片机技术人才所应具备的素质内涵认识不足，在课程教学过程中对创新型人才的培养意识不强烈，从而导致对单片机技术创新型人才缺乏有效的培养机制。

二、单片机技术应用人才应具备什么样的创新素质

创新意识、创新思维、创新品格、创新能力是浙江机电职业技术学院电气电子技术系所提出的针对电气电子类专业人才应具备的四种创新素质。所谓创新意识是指人们在客观事物刺激下，自觉产生改变客观事物现状的创新意愿和创新欲望；所谓创新思维是指在创新过程中发挥作用的一切形式的思维活动的总和；所谓创新品格是指勇于创新、善于创新的品格以及坚忍不拔的毅力和较强的承受能力等个性品质；所谓创新能力是指人在顺利完成以原有知识经验为基础的创新事物的活动中表现出来的潜在的心理品质。我们认为，尽管对应的技术领域各有不同，但这四种创新素质内涵要求具有通用性、普适性的特点，使得它们同样适用于创新型单片机技术应用人才。只有具备了上述四种创新素质，学生才能在学习过程中更好地发挥主观能动性，才能从一个单片机技术的门外汉成长为技术高手甚至是潜心研修者。对教师来说，只有对单片机技术人才所应具备的创新素质内涵认识到位，才能在教学活动中有的放矢，以创新素质内涵培养为目标，结合专业技能和职业核心能力的要求，形成全新的、融合了创新素质养成的单片机技术教学活动方案。

三、如何在单片机技术人才培养过程中融入养成四种创新素质

素质是一个人在社会生活中思想与行为的具体表现，而上述四种创新素质是高职学生在单片机技术学习过程中的创新思想和创新行为的具体体现。这些创新素质既加速了学生对单片机专业知识和技能的掌握，同时又在学习过程中不断得到强化和锻炼。由此可见，四种创新素质的培养不应该孤立开来，它们离不开专业知识和职业核心能力的培养过程，是一种融入式的养成过程，应该融入到单片机课程的教学实践过程中去。

1.设置有序、渐进的单片机技术教学内容是前提

作为单片机技术应用人才，所需掌握的知识和技能包括且不仅限于此：熟悉并掌握至少一种单片机的内部结构；根据任务功能需求能自主设计或寻求功能电路方案并以单片机为核心构建应用系统电路；熟悉并掌握至少一种单片机编程语言；以模块化思路分解系统程序构成并完成模块程序设计；熟练使用至少一种集成开发环境（IDE）、下载器等单片机开发工具；熟悉在系统软、硬件联调过程中所需使用的方法和手段；在项目开发完成后具备自我优化、完善的能力并输出相应文档资料；能对项目进行总结和汇报；团队开发项目中还应具备与人沟通、交流、协调与协作的能力。

     根据知识与技能掌握难易程度不同，我们将整个单片机技术的教学内容分成四模块、四阶段，时间跨度为3~4学期，如图1所示。

 

图1  单片机技术立体教学体系

由图可见，各阶段教学内容的侧重点有所不同、难度有所不同、所应用的范围有所不同，模块之间既有关联又有延伸，既相互支撑又有所突破，它们形成了单片机技术教学内容的立体构成体系。在这个体系中，教学内容不同对创新素质的要求也有所不同，而学习难度的不断递进对创新素质的培养也形成了一种递进循环、螺旋式上升的提升和锻炼过程。

2.课堂教学是四创素质融合养成的关键

课堂教学是整个课程教学的重要构成部分，是课程教学目标得以实现的具体场所，因此，创新型单片机技术应用人才培养目标能否实现直接取决于课堂的教学效果。创新意识、创新思维、创新品格、创新能力这四种创新素质的融合养成更是需要通过精心的课堂教学活动设计，既助力于专业知识和技能的掌握又从中得到锻炼和提高。

下面就以“单片机控制8×8 LED点阵显示屏”项目为例，讨论在项目化教学过程中根据“四创”素质融合培养目标所设计的课堂教学活动内容和教学实施方案。图2是项目教学的不同环节所对应不同创新素质的表现形式，表1是四种创新素质融合养成的教学活动实施方案。

 

图2  课堂教学活动不同内容对应的创新素质

从图2可知，在项目教学过程中设置了不同的教学活动内容，不同教学活动针对不同的创新素质。这些活动的开展既需要学生及时展现他们的创新素质，同时也为他们提高和锻炼自身创新素质提供了训练场所。同时，四种创新素质的养成不是相互独立或者割裂开来的，它们相互联系并且融合在项目教学的实施过程中。由表1可见，在上述项目教学实施过程中每一阶段都对应一种或多种创新素质的培养。

表1  “单片机控制8×8 LED点阵显示屏”项目教学方案

教学阶段 教/学活动内容 组织形式 教学方法 对应的职业核心能力和创新素质

项目实施前 通过图片、视频等了解LED点阵显示屏的丰富显示功能，解读项目任务书 课外

个人/小组 借助书籍、网络自学 信息处理能力，自学习能力，团队沟通能力；

创新意识

项目实施中 教师通过示例，讲解点阵工作原理与控制方式，实现单屏固定内容显示；

引导学生进一步实现多屏内容显示和移动控制方式显示，增加自行设计部分（如按键控制移动方式） 课内

小组 讲解法、案例法、引导法、

自我设计-发现问题-讨论-修正-解决问题 与人沟通、团队合作能力，自我管理能力，解决问题能力，领导或执行能力；

创新思维，创新品格，创新能力

项目结束 项目实施情况总结汇报，成果展示；撰写技术报告；

考核评价 课内/课外

个人/小组 讲演、总结、点评 书面沟通能力，口头表达能力，自我提高能力；

创新意识、创新思维

 

在整个单片机课程体系中，每门课程都采用了类似上述案例的项目教学法，每个项目的课堂教学过程都融合了四种创新素质的培养。尽管教学内容、方式有所不同，但培养创新型应用人才的目标保持不变，针对四种创新素质的养成机制保持不变。只有在单片机专业知识和技能的不断学习、提高过程中，学生的四种创新素质才会不断得到锻炼和加强，最终又为专业知识和技能的进一步提升提供了素质保障。

三、教学改革实践与成效

创新是单片机技术课堂教学活动的主旋律。学生学习专业技能、掌握职业核心能力需要创新，教师对教学内容和教学方案的设计同样需要创新。只有目标明确、符合学生实际情况并且具备可操作性的教学方案，才能使学生较快适应这样的教学模式并在不同的项目教学过程中不断融合养成自己的四种创新素质。不仅如此，互联网+时代背景下的单片机技术教学，不仅仅局限于课堂本身，还应该充分利用网络资源做好课前和课后的教学延伸。利用网络教学平台做好课前的项目背景了解，课后利用丰富的网络资源拓宽学生的视野并鼓励学生积极参与到以单片机项目开发为主的第二课堂活动。

基于四种创新素质融合养成的单片机课堂教学改革已在我校应用电子技术专业16级学生中逐步开展起来。通过这样的教学改革，我们发现，越来越多的学生对单片机技术的学习越来越有兴趣。主要表现为：课堂上能紧跟老师的教学思路、课堂参与度大幅提高；课堂外参加单片机“双休日工程”和电子设计大赛的同学人数逐年增多；毕业后意愿进入智能控制领域从事产品开发的同学也越来越多。还有一些同学甚至由一门课爱上一个专业，准备在专科毕业后进一步通过专升本考试进入本科院校学习，为未来进入更高层次的社会竞争打下基础。

 

参考文献

[1]金文兵、刘哲纬等.电子电气类专业创新型人才培养途径[J].职业技术教育,2017(11):28-31.

[2]梁玉国、夏传波等.高职院校学生职业核心能力培养的思考与实践[J].中国高教研究，2013(03):94-97.

[3]刘晓莉、张燕玲.高职教育单片机技术课程教学改革与实践[J].教育与职业，2012(27):134-135.

 

 

The Cultivation of Four Kinds Innovative Qualities by Merged into The Course of MCU Technology

Ruan Yueguang, Xia Minlei

(Zhejiang Electromechanical Vocational and Technical College, Zhejiang Hangzhou 310053)

Abstract   Innovation is an eternal theme in the teaching and learning activities of MCU technology. In view of the lack of understanding of the innovative quality and the lack of obvious training mechanism in the cultivation of MCU technical talents, this paper clarifies the connotation requirements of the four innovative qualities of MCU technical talents, namely, innovative consciousness, innovative thinking, innovative character and innovative ability. In terms of training mechanism, the precondition is to set up orderly and progressive MCU technology teaching content, and the key point is classroom teaching, which is formed by the fusion of four innovative qualities. As a result, a progressive cycle and spiral upward cultivation mechanism of innovative qualities is formed. Practice has proved that the effective cultivation mechanism not only helps to enhance professional ability and vocational ability, but also provides training guarantee for their own development.

Key words   MCU innovative talents; innovative quality; innovative talents training; classroom teaching reform

Author  Ruan Yueguang, lecturer of Zhejiang Institute of Mechanical & Electrical Engineering (Hangzhou 310053); Xia Minlei, associate professor of Zhejiang Institute of Mechanical & Electrical Engineering

作者简介  阮越广(1972- )，男，浙江临安人，浙江机电职业技术学院电气电子技术系，讲师，硕士。主要从事智能仪器仪表方向的教学与研究。 夏敏磊（1973- ），女，浙江温州人，浙江机电职业技术学院电气电子技术系，副教授，主要从事智能控制方向的教学与研究。

基金项目  浙江省2016年度高等教育课堂教学改革项目（kg20160729），主持人：阮越广

 

收稿日期：2018-11-2