摘"要：將單片機課程實現(xiàn)項目化，以創(chuàng)新產(chǎn)品設(shè)計為目標(biāo)，將單片機嵌入到日常生產(chǎn)生活所需的工具、量具、器械等實現(xiàn)智能化的改造。從解決某一生產(chǎn)生活難題的思路出發(fā)，從構(gòu)想到產(chǎn)生創(chuàng)新的產(chǎn)品全過程學(xué)習(xí)。以單片機開發(fā)應(yīng)用與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)結(jié)合，通過創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽平臺進行檢驗。在實踐教學(xué)中將教學(xué)過程轉(zhuǎn)變?yōu)閹熒餐芯块_發(fā)創(chuàng)新性作品的過程，使學(xué)習(xí)和教學(xué)過程中能夠讓學(xué)生更多、更自主地學(xué)習(xí)和掌握新科技。從單一學(xué)科基礎(chǔ)型學(xué)習(xí)向多學(xué)科融合應(yīng)用型轉(zhuǎn)型，結(jié)合創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽平臺以賽促建達到專創(chuàng)融合的課程目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：單片機實訓(xùn)教學(xué)；創(chuàng)新作品；多學(xué)科交互應(yīng)用；擴展學(xué)習(xí)領(lǐng)域

一、研究背景

2015年5月《國務(wù)院辦公廳關(guān)于深化高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實施意見》，2018年12月修正的《中華人民共和國高等教育法》，2021年9月《國務(wù)院辦公廳關(guān)于進一步支持大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的指導(dǎo)意見》都在強調(diào)，開設(shè)跨學(xué)科專業(yè)的交叉課程，探索建立跨院系、跨學(xué)科、跨專業(yè)交叉培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才的新機制，促進人才培養(yǎng)由學(xué)科專業(yè)單一型向多學(xué)科融合型轉(zhuǎn)變，強化高校教師創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育教學(xué)能力和素養(yǎng)培訓(xùn)，改革教學(xué)方法和考核方式。［1］

這些政策文件的出臺意味著在專業(yè)知識的傳授過程中，需要注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識和能力，使他們在掌握專業(yè)知識的同時，也具備創(chuàng)新思維和創(chuàng)業(yè)技能。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)與專業(yè)課程的融合是現(xiàn)代教育體系中一個重要的趨勢，這種融合能夠幫助學(xué)生更好地將理論知識與實踐應(yīng)用相結(jié)合，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神和創(chuàng)業(yè)能力。［2］

二、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)與單片機課程結(jié)合教學(xué)模型搭建

專創(chuàng)融合課程是創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的重要組成部分，“以賽促建”是專創(chuàng)融合課程建設(shè)的重要手段。為了在較長時間內(nèi)持續(xù)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，將課程、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐和學(xué)科競賽有機結(jié)合，建設(shè)專創(chuàng)融合課程群。［3］

（1）教學(xué)目標(biāo)：在內(nèi)容設(shè)置上采用項目化進行教學(xué)，把相關(guān)知識的講解融入學(xué)生感興趣的實際項目中，在實施課程學(xué)習(xí)的過程中能夠?qū)纹瑱C嵌入到日常生產(chǎn)生活所需的工具、量具、器械等產(chǎn)出智能化改造的創(chuàng)新產(chǎn)品，在實踐教與學(xué)中將教學(xué)過程轉(zhuǎn)變?yōu)閹熒餐芯块_發(fā)創(chuàng)新性作品的過程，能夠利用現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過單片機嵌入+物聯(lián)網(wǎng)的開發(fā)。借助創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽平臺“以賽促建”是專創(chuàng)融合課程體系。［4］

（2）教學(xué)過程與內(nèi)容設(shè)置：在教學(xué)過程和內(nèi)容設(shè)置上劃分三個等級和階段（見表1）。第一階段基礎(chǔ)理論與實踐通過課堂講授和仿真實驗的方式，實現(xiàn)和理解單片機課程的基礎(chǔ)知識，如按鍵掃描過程、數(shù)碼顯示器顯示過程和定時、中斷、串口通信等初始化和應(yīng)用過程。第二階段通過課程設(shè)計的方式實現(xiàn)綜合應(yīng)用過程，例如制作萬年歷、電機驅(qū)動等項目實現(xiàn)基礎(chǔ)知識的完整應(yīng)用過程。第三階段通過創(chuàng)新設(shè)計，參加全國大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，其中再結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)平臺實現(xiàn)更高層次的應(yīng)用實現(xiàn)設(shè)備的遠程控制、智能化升級，實現(xiàn)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)與課程結(jié)合的單片機新型實訓(xùn)教學(xué)。

（3）教學(xué)方式：第一階段主要是基礎(chǔ)理論的學(xué)習(xí)，本階段主要通過課堂教學(xué)模式，讓學(xué)生能夠在課堂中理解知識，簡單應(yīng)用知識。第二階段主要通過課程設(shè)計的方式進行，本階段讓學(xué)生把第一階段學(xué)習(xí)的知識能夠綜合應(yīng)用和做一定的擴展學(xué)習(xí)。第三階段主要通過參與大賽的方式能夠?qū)W(xué)習(xí)的知識和現(xiàn)階段熱門科技結(jié)合進一步拓展學(xué)習(xí)領(lǐng)域的廣度，在教學(xué)過程中主要是通過技能大賽團隊輔導(dǎo)的方式進行教學(xué)，通過創(chuàng)新作品的開發(fā)將作為項目教學(xué)的載體，在制作過程中教、學(xué)、做、研結(jié)合進行，提倡以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主，關(guān)鍵技術(shù)教師攻關(guān)并輔導(dǎo)學(xué)生完成。

（4）教學(xué)成果轉(zhuǎn)化：在通過創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)賽項過程中產(chǎn)生的作品，通過論文、指導(dǎo)手冊、專利等的申請將知識技術(shù)轉(zhuǎn)化為團隊資產(chǎn)，將知識技術(shù)進一步做到保護并有效利用轉(zhuǎn)化為收益。

（5）多元化考核：結(jié)合所制定的單片機課程目標(biāo)，創(chuàng)課結(jié)合的過程中主要的目標(biāo)考查學(xué)生基礎(chǔ)知識掌握和知識應(yīng)用能力、知識創(chuàng)新應(yīng)用拓展能力、學(xué)生自學(xué)能力、團隊協(xié)作能力、書面表達能力、口頭表達能力。在整個教學(xué)過程中觀察學(xué)生的創(chuàng)新意識、思維邏輯、動手能力，以及艱苦奮斗精益求精的工匠品質(zhì)是否體現(xiàn)?？己酥兄饕譃樗捻梼?nèi)容進行評價。

基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)過程性考核：主要是課堂作業(yè)、考勤、實訓(xùn)任務(wù)完成、實訓(xùn)報告撰寫。

課程終結(jié)性考核：課程設(shè)計書撰寫、實驗仿真模擬、實物設(shè)計制作、PPT制作演講與答辯。

參與大賽與成果轉(zhuǎn)化（特優(yōu)加分項）：大賽能夠獲獎的按照級別及獲獎等級核定加分，成果轉(zhuǎn)化后根據(jù)成果類型核定加分、個人加分和團隊加分。

在整個課程中另外設(shè)置了德育分考核：主要通過比賽作品制作過程中承擔(dān)的角色分工不同而設(shè)置相應(yīng)的考核評價表，通過組員間的評價、指導(dǎo)教師評價及自我述職評價。主要內(nèi)容設(shè)置創(chuàng)新思維、動手能力、溝通與表達、鉆研與求精等。

三、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)與單片機課程教育結(jié)合的案例

近年來通過單片機課程不斷的改革過程中從原先的單一課堂教學(xué)一步步向多科學(xué)結(jié)合，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)逐步實現(xiàn)“物聯(lián)網(wǎng)+”的教學(xué)過程。

案例1：2023大學(xué)生“互聯(lián)網(wǎng)+”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)作品——《一種惰性氣體保護的高溫烘干房》，此作品設(shè)計主要是針對本地區(qū)枸杞產(chǎn)業(yè)中解決枸杞烘干這一加工工序中的難點（烘干時間長，效率低，烘干過程中容易氧化碳化變黑變質(zhì)）而設(shè)計，設(shè)計中應(yīng)用單片機STM32作為核心控制器，低功耗節(jié)約成本的同時搭載Eps8266Wifi模塊結(jié)合移動物聯(lián)平臺OneNET實現(xiàn)遠程操控。在控制上利用單片機輸出PWM實現(xiàn)電機不同烘干階段不同的惰性氣體循環(huán)流速控制和電加熱器加熱溫度控制，并通過傳感器采集烘干過程中濕度的變化情況而自動調(diào)節(jié)烘干溫度。

案例2：2023年創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽作品——《智能家裝設(shè)計》此作品主要應(yīng)用STM32單片機作為核心控制器完成家中無人狀態(tài)下的花盆、魚缸等供水控制，無人狀態(tài)下的視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)與手機端遠程監(jiān)控，通過窗簾和通風(fēng)風(fēng)扇控制室內(nèi)的光照強度控制、空氣質(zhì)量、溫度控制、夜晚睡眠狀態(tài)和活動狀態(tài)下的燈光自動控制等。

案例系統(tǒng)框架簡圖

案例3：2024年機器人大賽作品——《步兵機器人》主要通過STM32單片機實現(xiàn)遠程無線操控，云臺轉(zhuǎn)塔搭載設(shè)計子彈的精準(zhǔn)定位和射擊控制麥克娜姆輪的多轉(zhuǎn)向組合控制等，搭載ccd視覺與畫面的傳輸?shù)取?/p>

在這些比賽作品制作和過程中利用統(tǒng)一系統(tǒng)框架（見案例系統(tǒng)框架簡圖）將單片機嵌入式、物聯(lián)網(wǎng)、傳感器數(shù)據(jù)采集、電子通信等多種學(xué)科組合應(yīng)用中提高單片機的應(yīng)用范圍和廣度，提升學(xué)生利用單片機進行創(chuàng)新作品設(shè)計的能力，將課程和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)有機結(jié)合。提高學(xué)生對知識的高水平應(yīng)用。

四、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)與單片機課程結(jié)合教學(xué)的意義

利用雙創(chuàng)與課程結(jié)合的理念實現(xiàn)對單片機課程教學(xué)的改革實踐是對該課程教學(xué)的一次創(chuàng)新發(fā)展，一方面有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和創(chuàng)新能力，另一方面進一步優(yōu)化完善了課程教學(xué)體系，是信息時代教學(xué)改革發(fā)展的重要體現(xiàn)。［3］

（一）創(chuàng)課結(jié)合的過程對知識的掌握更牢靠

創(chuàng)課結(jié)合主要目的是將實踐操作、創(chuàng)新思維的理念融入教學(xué)過程。［5］通過創(chuàng)新作品的設(shè)計、制作，最后產(chǎn)出作品。將以往課堂只是學(xué)習(xí)知識，儲備能力的教學(xué)改變?yōu)槔弥R產(chǎn)出新的產(chǎn)品解決某些生活難題或改變某種生產(chǎn)現(xiàn)狀的新的教學(xué)模式，學(xué)以致用意義更為突出。

學(xué)以致用始終貫穿整個教學(xué)過程，在設(shè)計、研發(fā)、加工制作、打磨完善的過程中分工協(xié)作，在發(fā)揮其特長的過程中始終要做到了解其他領(lǐng)域?qū)W科的知識從而才能保證產(chǎn)品從設(shè)想到實現(xiàn)中能夠相互協(xié)同。在強化某一專項技能的同時還要學(xué)習(xí)和參與其他專項的設(shè)計，對其參與者的專業(yè)能力提升更加全面。

（二）創(chuàng)課結(jié)合的過程對專業(yè)教學(xué)更靈活

在教學(xué)過程中通過三個階段劃分，第一階段，課堂形式以仿真為主的實訓(xùn)，能夠?qū)局R通過仿真練習(xí)更快地了解和奠定基礎(chǔ)。第二階段，每個小組或每個人選擇不一樣的課題，在課堂中主要是以小組討論，分個體輔導(dǎo)的方式為主，實現(xiàn)將學(xué)習(xí)的實施系統(tǒng)化應(yīng)用。第三階段，將興趣與課堂結(jié)合，師徒結(jié)對。主要以學(xué)生自主學(xué)習(xí)，教師的關(guān)鍵在于解決難題難點、數(shù)據(jù)模型搭建、組織學(xué)生分工等方面的輔助。第一課堂與第二課堂的有效銜接，使課堂學(xué)習(xí)向更廣領(lǐng)域延伸和興趣教學(xué)的最大限度的開發(fā)，多學(xué)科多領(lǐng)域的有效結(jié)合，以制作產(chǎn)品為載體從而在教學(xué)中能夠以多專業(yè)多領(lǐng)域的教學(xué)團隊進行分工教學(xué)與合作教學(xué)，教學(xué)教法更加靈活多變。

（三）創(chuàng)課結(jié)合的過程更能激發(fā)對單片機學(xué)科學(xué)習(xí)的興趣

在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)作品制作過程中教師需要引導(dǎo)學(xué)生使用各類網(wǎng)絡(luò)社群中的“開放、開源”資源。即先讓學(xué)生“開心”地入門，再進入“開放、開源”的探索階段，最后能夠自主地“開創(chuàng)”新的作品［6］。通過專項的技能訓(xùn)練到全面產(chǎn)品制作過程的學(xué)習(xí)，使得學(xué)生能夠更加懂得專業(yè)如何應(yīng)用于實踐，進一步了解生產(chǎn)過程中技術(shù)的變革和更新［7］。參與各類大賽過程中體驗激烈競爭和重大壓力，從中不斷地吸取經(jīng)驗教訓(xùn)，提升學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和職業(yè)素養(yǎng)。

結(jié)語

創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)與單片機課程結(jié)合的課程實踐中重新調(diào)整課程教學(xué)方式方法，改革考核評價方法，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，拓展學(xué)習(xí)領(lǐng)域，多專業(yè)多學(xué)科交叉混用，在實踐中提高學(xué)習(xí)效率，提升職業(yè)學(xué)生職業(yè)素養(yǎng)。在填充基礎(chǔ)知識的基礎(chǔ)上將第一課堂與第二課堂有效銜接，將學(xué)習(xí)知識向更廣領(lǐng)域延伸，將學(xué)生從被動接受知識轉(zhuǎn)向主動吸取知識以解決設(shè)計制作過程中的問題。

教學(xué)過程中從單一教師講授單一課程知識到組團式教學(xué)團隊多領(lǐng)域多學(xué)科協(xié)同教學(xué)，提升學(xué)生專業(yè)職業(yè)技能、創(chuàng)新能力、塑造職業(yè)工匠精神，借鑒各類職業(yè)技能大賽的考核，高度競爭的重大壓力中不斷吸取經(jīng)驗教訓(xùn)。分組協(xié)同、分專業(yè)協(xié)同，從構(gòu)想到實現(xiàn)產(chǎn)品的過程中充分發(fā)揮個人主觀能動性和弘揚團隊協(xié)作精神及堅持不懈的工匠精神。［8］同時，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)與單片機課程結(jié)合的新型實訓(xùn)教學(xué)研究有助于課程團隊的建設(shè)改革經(jīng)驗在其他工科類課程教學(xué)中有著一定的推廣意義。

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［6］方群霞，曾麗穎.單片機課程的創(chuàng)客式教學(xué)改革與實踐［J］.現(xiàn)代農(nóng)機，2023（06）：111113.

［7］李學(xué)華，沈冰夏，厲夫兵，等.基于創(chuàng)客理念的雙創(chuàng)教育與專業(yè)教育的融合探索［J］.工業(yè)和信息化教育，2018（11）：612.

［8］王建衛(wèi)，陳玉霞，楊勛勇，等.“三化一式一坊”課程改革模式在單片機課程教學(xué)中的實踐與應(yīng)用［J］.貴州工程應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2023，41（03）：109115.

作者簡介：張維昱（1986—"），男，漢族，青?；∪?，本科，講師，研究方向：機電一體化專業(yè)課程研究。