摘 要：“微控制器原理及應用”是測控技術與儀器專業(yè)的核心基礎課程，在專業(yè)課程體系中起著承上啟下的作用，重要性極其突出，可以進一步提升課程建設與學生能力、專業(yè)提升和產(chǎn)業(yè)需求的有機統(tǒng)一。因此，本文從工程教育認證角度，結合地方產(chǎn)業(yè)需求和新工科建設要求及專業(yè)思政和實踐能力關系，從多課程融合創(chuàng)新、多學科融合創(chuàng)新、多方評價指導、產(chǎn)學研賽一體等方面，對“微控制器原理及應用”課程教學實踐進行積極探索，推進課程教學質(zhì)量。

關鍵詞：微控制器原理及應用；工程教育認證；產(chǎn)業(yè)需求；持續(xù)改進

Abstract：Controller Principles and Applications is a core foundational course in the field of measurement and control technology and instrumentation，playing a crucial role in the professional curriculum system and demonstrating exceptional importance.In order to further enhance the organic integration of curriculum construction with student abilities，professional development，and industry demands.Therefore，this article actively explores the teaching practice of microcontroller principles and applications courses from the perspective of engineering education certification，combined with local industry demand and the requirements of new engineering construction，as well as the relationship between professional ideological and practical abilities，from the aspects of multi course integration innovation，interdisciplinary integration innovation，multiparty evaluation guidance，and integration of industry university research competition，in order to promote the quality of course teaching.

Keywords：Principles and Applications of Microcontrollers；Engineering education certification；Industrial demand；Continuous improvement

“微控制器原理及應用”課程是測控技術與儀器專業(yè)的核心基礎課程之一，在課程體系中起著前后連接的重要橋梁作用［1］。課程以前期“C語言與程序設計”“模擬電子技術”“電路原理”“數(shù)字電子技術”等為先導課程，在此基礎上，開展微控制器的組成及原理、指令系統(tǒng)與程序設計、中斷、定時及智能控制的分析與設計方法，旨在促進學生理解微控制器的運行原理和程序框架，掌握使用微控制器的軟硬件分析方法［23］。面對當前新質(zhì)生產(chǎn)力的發(fā)展需求，“微控制器原理及應用”課程不能只是簡簡單單地完成理論學習和課程實踐，而是要緊跟新時代發(fā)展，契合地方產(chǎn)業(yè)需求，開展有潛力、有前瞻性的微控制器設計研究。此外，“微控制器原理及應用”課程可以使學生理解單片機內(nèi)部結構運行邏輯，提升自動控制編程的靈活性和延展性，并結合工程信號處理、自動控制原理及機器學習理論等知識的融合，提升復雜工程問題的解決能力，為后續(xù)課程設計及畢業(yè)設計提供堅實的能力基礎。

工程教育認證的核心理念就是以學生為中心、成果為導向和持續(xù)改進的全過程、全員的綜合培養(yǎng)［45］。重慶理工大學機械工程學院測控技術與儀器專業(yè)于2020年獲得工程教育認證，各類型課程目標設置明確，相互之間配合密切，過程培養(yǎng)中注重課程目標達成度和學生評課等環(huán)節(jié)的教學反思，并持續(xù)改進教學重點、方向和手段。此外，需要細化課程目標，注重平時教學實踐改革和持續(xù)改進，強化課程目標與畢業(yè)目標的契合度，實現(xiàn)全過程全員高質(zhì)量教學與實踐提升。在當前產(chǎn)業(yè)升級的關鍵時期，加強課程與產(chǎn)業(yè)的教學結合，更加契合工程教育認證對解決復雜工程問題的新時代要求。所以，本文從產(chǎn)教融合的時代特征出發(fā)，遵循學生學習規(guī)律，緊扣工程教育認證的中心思想，詳細剖析目前“微控制器原理及應用”課程在教學手段、教學重點和教學方法等方面所存在的不足，探索激發(fā)學生的實踐能動性、教師的教學積極性的教學模式，提升“微控制器原理及應用”課程的教學水平。

一、專業(yè)課程教學中存在的問題

專業(yè)課程是一個多知識點的教學體系，理論和實踐要求較高，但在“微控制器原理及應用”課程教學中常出現(xiàn)以下三個方面的問題。

（一）教學知識點多，理論性強，內(nèi)容抽象

“微控制器原理及應用”課程理論知識點豐富，學生常常對指令的理解不夠深刻，特別是在循環(huán)結構的設置中多個指令的靈活運用上比較欠缺，需要不斷加強課程內(nèi)容與生活中的細節(jié)結合力度。

（二）學生對先導課程認識不足，基礎薄弱

前期由于學生對基礎學科知識的重視程度不夠，以及學生活動、社團等大量涌入，減弱了學生加強基礎學科學習的意識，再加上學生不重視的心態(tài)，失去了課程的連貫性，導致活學活用的知識斷流，導致后續(xù)課程的銜接難度增大。

（三）內(nèi)容缺乏更新與創(chuàng)新，吸引力不足

“微控制器原理及應用”課程是與社會息息相關的課程，需要持續(xù)做到與時俱進，很多教師的PPT案例與時代脫節(jié)，案例陳舊，缺乏吸引力，比如數(shù)字電子技術中使用搶答器的案例，“微控制器原理及應用”課程中仍然在使用。

二、專業(yè)思政與實踐能力研究

學生實踐是對工程教育認證的核心理念具體的驗證，加強專業(yè)思政內(nèi)涵建設，可以更好地支撐學生實踐環(huán)節(jié)的持續(xù)性和長久性，練就堅持不懈、勇克難關、不懼挑戰(zhàn)的精神品質(zhì)，并支撐學生未來樹立終身學習的價值觀，提高為國家發(fā)展建設的學習能力和愛國情懷。

（一）人文精神實踐：筑牢大學生愛國本色

青年學子有信仰，國家民族有希望。人文精神必須緊密結合高校的辦學精神、學風校風及實業(yè)報國的愛國精神，發(fā)揮地方的革命精神教育基地，讓校園文化基因與愛國精神相融并深入學生內(nèi)心。以重慶理工大學為例，可以將學校二十年磨一劍的時柵傳感的科研精神進行凝練，并與兵工血脈文化的積淀匯聚，將兩個時代不同的愛國行為、相同的愛國心有機統(tǒng)一，實現(xiàn)該校學子愛國精神的熏陶和“明德篤行 自強日新”校訓精神的升華。

（二）專業(yè)實踐實訓：練就大學生過硬本領

專業(yè)是就業(yè)的根本，專業(yè)強則學校強。首先，加強課堂實踐教學是專業(yè)發(fā)展的根本，唯有課程實、課程優(yōu)、課程強，才能塑造學生優(yōu)秀的專業(yè)理論。其次，積極動員和指導學生分類參與不同學科競賽，檢驗學生專業(yè)知識的學習。最后，通過專業(yè)教師帶動學生參與科研實踐，提升學生的學術修養(yǎng)，提高研究生升學質(zhì)量。

（三）企業(yè)實習鍛煉：檢驗大學生專業(yè)內(nèi)核

行業(yè)企業(yè)是學生水平的“裁判”。企業(yè)實習是學生踏入社會的重要實踐環(huán)節(jié)，也是學生未來一生實現(xiàn)自我價值的平臺。首先，需要通過企業(yè)實踐了解企業(yè)管理和操作規(guī)范。通過實踐，基本掌握企業(yè)的運行管理和產(chǎn)品開發(fā)全流程，做好創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)培養(yǎng)。其次，需要帶著專業(yè)問題詢問企業(yè)，了解企業(yè)的應用研究規(guī)律。最后，了解企業(yè)技術困難，從專業(yè)角度思考解決方案，提升應用能力。

（四）綜合能力實踐：引導大學生成就未來

應用研究復合型人才是國家亟須的生力軍。綜合能力實踐需要學生和學校的雙向奔赴才能達到育人效果，因此，需要積極引導學生參與“三下鄉(xiāng)”社會實踐，加強實踐調(diào)研報告的深度和廣度，同時拓展青年志愿者協(xié)會、社團等學生組織開展重要節(jié)日實踐與專業(yè)的結合度，以專業(yè)服務社會，檢驗學生的綜合能力，全方面、全過程實現(xiàn)學生的表現(xiàn)張力、團結能力和語言表達等綜合能力的提升。

三、基于工程教育認證的教學方法改革路徑

（一）多課程融合創(chuàng)新，推進學生知識體系銜接人才需求的教學內(nèi)容改革

圖1 多課程融合服務產(chǎn)業(yè)實施路徑圖

多課程融合服務產(chǎn)業(yè)實施路徑如圖1所示。根據(jù)人才培養(yǎng)方案，結合地方產(chǎn)業(yè)結構特征，突出課程融合的知識屬性、實踐特征和產(chǎn)業(yè)需求，以重慶“33618”現(xiàn)代制造業(yè)集群對儀器類專業(yè)需求為例，地方對智能傳感器產(chǎn)業(yè)、電子信息產(chǎn)業(yè)、儀器儀表產(chǎn)業(yè)、智能家居產(chǎn)業(yè)及農(nóng)機裝備產(chǎn)業(yè)的需求急迫。加強“電子測量技術”課程中信號處理和分析及“無損檢測技術”課程的靈活選擇，并有機融合于“微控制器原理和應用”課程的實踐環(huán)節(jié)，提升專業(yè)服務產(chǎn)業(yè)的實效，將三門課程和諧統(tǒng)一進產(chǎn)業(yè)中的大系統(tǒng)分析，有利于學生加強專業(yè)課程的學習。例如，2024年重慶保供電的非常時期，電能質(zhì)量的監(jiān)測異常重要，以微控制器為例，即可以將電能的幅值、頻率和相位的監(jiān)測作為重要實踐對象，通過電子測量的頻率測量方法和無損檢測的安全手段結合，實現(xiàn)電能數(shù)據(jù)的采集。同時，通過微控制器對數(shù)據(jù)進行AD轉換和數(shù)據(jù)處理，進行在線監(jiān)測和安全預警，實現(xiàn)電能質(zhì)量的安全監(jiān)測，為地方保供電產(chǎn)生積極的作用。在此過程中，學生就會思考如何檢測電能信號，如何準確測量頻率，如何不失真地顯示，為電力人員提供科學可靠的電力數(shù)據(jù)。因此，多課程融合創(chuàng)新是多方法、多手段的組合創(chuàng)新，為提高學生的綜合實踐能力奠定理論知識基礎。

（二）多學科融合創(chuàng)新，促進“機械+測控”智能產(chǎn)業(yè)裝備實踐的教學實踐改革

借助學院工科專業(yè)及實驗室平臺先發(fā)優(yōu)勢，研究“機械+測控”智能產(chǎn)業(yè)裝備的課程設計與實踐路徑，促進實踐作品應用于產(chǎn)業(yè)升級，同時引導學生加入企業(yè)橫向項目研究。例如，通過測控技術為機械軸承故障提供解決方案，提升教學實踐深度。此外，探究中國大學生機械創(chuàng)新大賽的課程支持路徑，加強機械類和儀器類學生的實踐交流，在思維碰撞中尋找突破點、實踐點，促進以賽促教，提高學生對微控制器原理及應用的重視程度。最后，適度研究機械類問題的測控解決方案設計，提升學生基于“微控制器原理及應用”課程對故障診斷的實踐能力。

（三）多方評價指導，促進課程育人迭代和持續(xù)改進

每一屆學生的學情變化明顯，在加強高年級帶低年級機制基礎上，增加學生對課程的前中后評價、企業(yè)對課程認識和應用價值評價、行業(yè)專家對課程的建設指導評價等多方評價共同指導課程在教學方法、教學模式和教學手段上的持續(xù)改進，形成多層次的課程改革力量，促進工程教育認證的目標和課程目標的匹配，提升“微控制器原理及應用”課程的教學質(zhì)量。

（四）構建產(chǎn)學研賽一體的協(xié)同育人模式，促進創(chuàng)新實踐能力

首先，應當加強校企合作。依托實習定點基地，加強產(chǎn)業(yè)需求與教學實踐相統(tǒng)一的教育方式，并強化校外兼職導師對學生課程實踐的行業(yè)導向。其次，需要加強研學融合。依托各實踐教學平臺，結合教師科研項目、工程實踐等途徑，鼓勵學生加入科研團隊，促進教學設備的二次科研創(chuàng)新實踐，同時將科研成果轉化為生動的教學素材。最后，需要以賽促創(chuàng)，強化創(chuàng)新實踐能力。依托教學平臺及實驗基地，定期開展全國大學生課外學術科技作品競賽、重慶市大學生物理創(chuàng)新大賽等具有很強工科特色的競賽，在比賽中磨煉創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力，實現(xiàn)大學生實踐育人目的。

結語

“微控制器原理及應用”是控制學科的重要課程，在現(xiàn)代信息技術大背景下，需要高校及教師共同推進傳統(tǒng)“微控制器原理及應用”課程教學提升，以適應科技發(fā)展的課程需求。本文通過分析“微控制器原理及應用”課程在教學中的不足，剖析專業(yè)思政與實踐能力提升關系及測量。從多課程融合創(chuàng)新、多學科融合創(chuàng)新、多方評價指導和構建產(chǎn)學研賽一體的教學改革探索，使得課程教學的目標、能力培養(yǎng)更契合培養(yǎng)學生工程能力的方向，適應新時代儀器類工科人才的需求。

參考文獻：

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基金項目：重慶理工大學本科教育教學改革研究項目“基于產(chǎn)教融合的《微控制器原理及應用》實踐教學研究”（2024YB48）

*通信作者：李松（1990— ），男，漢族，重慶人，博士研究生，講師，研究方向：智能檢測與控制教育研究。