四創(chuàng)素質(zhì)融合養(yǎng)成的單片機(jī)技術(shù)課堂教學(xué)改革

阮越廣 夏敏磊

摘要：創(chuàng)新是單片機(jī)技術(shù)教與學(xué)活動(dòng)中的永恒主題。文章針對(duì)單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用人才培養(yǎng)中對(duì)人才創(chuàng)新素質(zhì)認(rèn)識(shí)不足、培養(yǎng)機(jī)制不明顯的問題，明確了單片機(jī)技術(shù)人才的四種創(chuàng)新素質(zhì)內(nèi)涵要求，即創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新品格、創(chuàng)新能力。在培養(yǎng)機(jī)制上，以設(shè)置有序、漸進(jìn)的單片機(jī)技術(shù)教學(xué)內(nèi)容為前提，以四種創(chuàng)新素質(zhì)融合養(yǎng)成的課堂教學(xué)為關(guān)鍵抓手，形成一種遞進(jìn)循環(huán)、螺旋式上升的創(chuàng)新素質(zhì)養(yǎng)成機(jī)制。實(shí)踐證明，有效的創(chuàng)新素質(zhì)融合養(yǎng)成機(jī)制不僅提升了專業(yè)能力和職業(yè)能力，同時(shí)又為自身發(fā)展提供了訓(xùn)練保障。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)創(chuàng)新人才;創(chuàng)新素質(zhì);創(chuàng)新人才培養(yǎng);課堂教改

中圖分類號(hào)：G642.0? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號(hào)：1674-9324（2019）40-0131-04

單片機(jī)技術(shù)與應(yīng)用是高職院校電氣電子類專業(yè)普遍開設(shè)的一門（類）專業(yè)核心課，在整個(gè)課程體系中占有舉足輕重的地位。這種重要性主要來源于技術(shù)的重要性：?jiǎn)纹瑱C(jī)技術(shù)是進(jìn)入智能控制領(lǐng)域的入門技術(shù)，在智能家電、機(jī)電一體化產(chǎn)品、現(xiàn)代制造、醫(yī)療器械、交通與航天等各領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。同時(shí)，它也是進(jìn)一步學(xué)習(xí)和掌握更復(fù)雜、更尖端智能控制技術(shù)的基礎(chǔ)，特別是當(dāng)前正處于人工智能發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，對(duì)掌握智能控制技術(shù)的人才需求顯得尤為迫切，因此對(duì)單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用人才的培養(yǎng)提出了更高的要求。

一、創(chuàng)新是單片機(jī)技術(shù)“學(xué)”與“教”中永恒的主題

對(duì)學(xué)生來說，單片機(jī)技術(shù)的學(xué)習(xí)和應(yīng)用不再是簡(jiǎn)單的驗(yàn)證和模仿，更多的是需要將知識(shí)和技能融會(huì)貫通，這樣才能深入理解相關(guān)技術(shù)并充分應(yīng)用于實(shí)踐。單片機(jī)技術(shù)的學(xué)習(xí)者不僅要掌握單片機(jī)本身的硬件知識(shí)和編程技能，而且更要在設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)過程中結(jié)合所學(xué)電路、傳感器、控制等技術(shù)知識(shí)融入自己的獨(dú)立思考與創(chuàng)新，如此才能形成一個(gè)以單片機(jī)為核心的智能控制系統(tǒng)。單片機(jī)的教學(xué)同樣需要不斷改革與創(chuàng)新。近年來，各高職院校對(duì)單片機(jī)技術(shù)的課程教學(xué)改革提出了不少思路，比如項(xiàng)目導(dǎo)向、任務(wù)驅(qū)動(dòng);基于工作過程的行動(dòng)導(dǎo)向;分層教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂等。不僅如此，現(xiàn)在的單片機(jī)課堂教學(xué)不僅注重專業(yè)技能培養(yǎng)，同時(shí)也逐漸加強(qiáng)了對(duì)職業(yè)核心能力的培養(yǎng)，對(duì)學(xué)生與人交流、溝通、合作以及自我提高、自我管理、自我學(xué)習(xí)等可持續(xù)發(fā)展的能力進(jìn)行了重點(diǎn)關(guān)注。課堂教學(xué)的主體也逐漸從以教師為主導(dǎo)，向“以人為本”、以學(xué)生為主導(dǎo)的方向轉(zhuǎn)變。但是在這些改革實(shí)踐活動(dòng)中仍存在著不足：對(duì)創(chuàng)新型單片機(jī)技術(shù)人才所應(yīng)具備的素質(zhì)內(nèi)涵認(rèn)識(shí)不足，在課程教學(xué)過程中對(duì)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)意識(shí)不強(qiáng)烈，從而導(dǎo)致對(duì)單片機(jī)技術(shù)創(chuàng)新型人才缺乏有效的培養(yǎng)機(jī)制。

二、單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用人才應(yīng)具備什么樣的創(chuàng)新素質(zhì)

創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新品格、創(chuàng)新能力是浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣電子技術(shù)系所提出的針對(duì)電氣電子類專業(yè)人才應(yīng)具備的四種創(chuàng)新素質(zhì)。所謂創(chuàng)新意識(shí)是指人們?cè)诳陀^事物刺激下，自覺產(chǎn)生改變客觀事物現(xiàn)狀的創(chuàng)新意愿和創(chuàng)新欲望;所謂創(chuàng)新思維是指在創(chuàng)新過程中發(fā)揮作用的一切形式的思維活動(dòng)的總和;所謂創(chuàng)新品格是指勇于創(chuàng)新、善于創(chuàng)新的品格以及堅(jiān)韌不拔的毅力和較強(qiáng)的承受能力等個(gè)性品質(zhì);所謂創(chuàng)新能力是指人在順利完成以原有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)的創(chuàng)新事物的活動(dòng)中表現(xiàn)出來的潛在的心理品質(zhì)。我們認(rèn)為，盡管對(duì)應(yīng)的技術(shù)領(lǐng)域各有不同，但這四種創(chuàng)新素質(zhì)的內(nèi)涵要求具有通用性、普適性的特點(diǎn)，使得它們同樣適用于創(chuàng)新型單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用人才。只有具備了上述四種創(chuàng)新素質(zhì)，學(xué)生才能在學(xué)習(xí)過程中更好地發(fā)揮主觀能動(dòng)性，才能從一個(gè)單片機(jī)技術(shù)的門外漢成長(zhǎng)為技術(shù)高手，甚至是潛心研修者。對(duì)教師來說，只有對(duì)單片機(jī)技術(shù)人才所應(yīng)具備的創(chuàng)新素質(zhì)的內(nèi)涵認(rèn)識(shí)到位，才能在教學(xué)活動(dòng)中有的放矢，以創(chuàng)新素質(zhì)內(nèi)涵培養(yǎng)為目標(biāo)，結(jié)合專業(yè)技能和職業(yè)核心能力的要求，形成全新的、融合了創(chuàng)新素質(zhì)養(yǎng)成的單片機(jī)技術(shù)教學(xué)活動(dòng)方案。

三、如何在單片機(jī)技術(shù)人才培養(yǎng)過程中融入養(yǎng)成四種創(chuàng)新素質(zhì)

素質(zhì)是一個(gè)人在社會(huì)生活中思想與行為的具體表現(xiàn)，而上述四種創(chuàng)新素質(zhì)是高職學(xué)生在單片機(jī)技術(shù)學(xué)習(xí)過程中的創(chuàng)新思想和創(chuàng)新行為的具體體現(xiàn)。這些創(chuàng)新素質(zhì)既加速了學(xué)生對(duì)單片機(jī)專業(yè)知識(shí)和技能的掌握，同時(shí)又在學(xué)生學(xué)習(xí)的過程中得到了不斷強(qiáng)化和鍛煉。由此可見，不應(yīng)該把四種創(chuàng)新素質(zhì)的培養(yǎng)孤立開來，它們離不開專業(yè)知識(shí)和職業(yè)核心能力的培養(yǎng)過程，是一種融入式的養(yǎng)成過程，應(yīng)該融入單片機(jī)課程的教學(xué)實(shí)踐過程中去。

1.有序、漸進(jìn)的單片機(jī)技術(shù)教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置是前提。作為單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用人才，所需掌握的知識(shí)和技能包括且不僅限于此：熟悉并掌握至少一種單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu);根據(jù)任務(wù)功能需求能自主設(shè)計(jì)或?qū)で蠊δ茈娐贩桨福⒁詥纹瑱C(jī)為核心構(gòu)建應(yīng)用系統(tǒng)電路;熟悉并掌握至少一種單片機(jī)編程語言;以模塊化思路分解系統(tǒng)程序構(gòu)成，并完成模塊程序設(shè)計(jì);熟練使用至少一種集成開發(fā)環(huán)境（IDE）、下載器等單片機(jī)開發(fā)工具;熟悉在系統(tǒng)軟、硬件聯(lián)調(diào)過程中所需使用的方法和手段;在項(xiàng)目開發(fā)完成后具備自我優(yōu)化、完善的能力，并輸出相應(yīng)的文檔資料;能對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行總結(jié)和匯報(bào);團(tuán)隊(duì)開發(fā)項(xiàng)目中還應(yīng)具備與人溝通、交流、協(xié)調(diào)與協(xié)作的能力。

根據(jù)知識(shí)與技能掌握的難易程度不同，我們將整個(gè)單片機(jī)技術(shù)的教學(xué)內(nèi)容分成四模塊、四階段，時(shí)間跨度為3—學(xué)期，如圖1所示。

由圖可見，各階段教學(xué)內(nèi)容的側(cè)重點(diǎn)有所不同、難度有所不同、所應(yīng)用的范圍有所不同，模塊之間既有關(guān)聯(lián)又有延伸，既相互支撐又有所突破，它們形成了單片機(jī)技術(shù)教學(xué)內(nèi)容的立體構(gòu)成體系。在這個(gè)體系中，教學(xué)內(nèi)容不同對(duì)創(chuàng)新素質(zhì)的要求也有所不同，而學(xué)習(xí)難度的不斷遞進(jìn)對(duì)創(chuàng)新素質(zhì)的培養(yǎng)也形成了一種遞進(jìn)循環(huán)、螺旋式上升的提升和鍛煉過程。

2.課堂教學(xué)是四創(chuàng)素質(zhì)融合養(yǎng)成的關(guān)鍵。課堂教學(xué)是整個(gè)課程教學(xué)的重要構(gòu)成部分，是課程教學(xué)目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)的具體場(chǎng)所，因此，創(chuàng)新型單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用人才培養(yǎng)目標(biāo)能否實(shí)現(xiàn)直接取決于課堂的教學(xué)效果。創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新品格、創(chuàng)新能力這四種創(chuàng)新素質(zhì)的融合養(yǎng)成更是需要通過精心的課堂教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)，其既有利于專業(yè)知識(shí)和技能的掌握，又能從中得到鍛煉和提高。

下面就以“單片機(jī)控制8×8LED點(diǎn)陣顯示屏”項(xiàng)目為例，討論在項(xiàng)目化教學(xué)過程中根據(jù)“四創(chuàng)”素質(zhì)融合培養(yǎng)目標(biāo)所設(shè)計(jì)的課堂教學(xué)活動(dòng)內(nèi)容和教學(xué)實(shí)施方案。圖2是項(xiàng)目教學(xué)的不同環(huán)節(jié)所對(duì)應(yīng)的不同創(chuàng)新素質(zhì)的表現(xiàn)形式，表1是四種創(chuàng)新素質(zhì)融合養(yǎng)成的教學(xué)活動(dòng)實(shí)施方案。

從圖2可知，在項(xiàng)目教學(xué)過程中設(shè)置了不同的教學(xué)活動(dòng)內(nèi)容，不同教學(xué)活動(dòng)針對(duì)不同的創(chuàng)新素質(zhì)。這些活動(dòng)的開展既需要學(xué)生及時(shí)展現(xiàn)他們的創(chuàng)新素質(zhì)，同時(shí)也為他們提高和鍛煉自身創(chuàng)新素質(zhì)提供了訓(xùn)練場(chǎng)所。同時(shí)，四種創(chuàng)新素質(zhì)的養(yǎng)成不是相互獨(dú)立或者割裂開來的，它們相互聯(lián)系，并且融合在項(xiàng)目教學(xué)的實(shí)施過程中。由表1可見，在上述項(xiàng)目教學(xué)實(shí)施過程中，每一階段都對(duì)應(yīng)一種或多種創(chuàng)新素質(zhì)的培養(yǎng)。

在整個(gè)單片機(jī)課程體系中，每門課程都采用了類似上述案例的項(xiàng)目教學(xué)法，每個(gè)項(xiàng)目的課堂教學(xué)過程都融合了四種創(chuàng)新素質(zhì)的培養(yǎng)。盡管教學(xué)內(nèi)容、方式有所不同，但培養(yǎng)創(chuàng)新型應(yīng)用人才的目標(biāo)保持不變，針對(duì)四種創(chuàng)新素質(zhì)的養(yǎng)成機(jī)制保持不變。只有在單片機(jī)專業(yè)知識(shí)和技能的不斷學(xué)習(xí)、提高過程中，學(xué)生的四種創(chuàng)新素質(zhì)才會(huì)得到不斷鍛煉和加強(qiáng)，最終又為專業(yè)知識(shí)和技能的進(jìn)一步提升提供了素質(zhì)保障。

三、教學(xué)改革實(shí)踐與成效

創(chuàng)新是單片機(jī)技術(shù)課堂教學(xué)活動(dòng)的主旋律。學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)技能、掌握職業(yè)核心能力需要?jiǎng)?chuàng)新，教師對(duì)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方案的設(shè)計(jì)同樣需要?jiǎng)?chuàng)新。只有目標(biāo)明確、符合學(xué)生實(shí)際情況并且具備可操作性的教學(xué)方案，才能使學(xué)生較快地適應(yīng)這樣的教學(xué)模式，并在不同的項(xiàng)目教學(xué)過程中不斷融合養(yǎng)成自己的四種創(chuàng)新素質(zhì)。不僅如此，互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代背景下的單片機(jī)技術(shù)教學(xué)，不僅僅局限于課堂本身，還應(yīng)該充分利用網(wǎng)絡(luò)資源做好課前和課后的教學(xué)延伸。利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)做好課前的項(xiàng)目背景了解，課后利用豐富的網(wǎng)絡(luò)資源拓寬學(xué)生的視野，并鼓勵(lì)學(xué)生積極參與到以單片機(jī)項(xiàng)目開發(fā)為主的第二課堂活動(dòng)。

基于四種創(chuàng)新素質(zhì)融合養(yǎng)成的單片機(jī)課堂教學(xué)改革已在我校應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)2016級(jí)學(xué)生中逐步開展起來。通過這樣的教學(xué)改革，我們發(fā)現(xiàn)，越來越多的學(xué)生對(duì)單片機(jī)技術(shù)的學(xué)習(xí)越來越有興趣。主要表現(xiàn)為課堂上能緊跟老師的教學(xué)思路、課堂參與度大幅提高;課堂外參加單片機(jī)“雙休日工程”和電子設(shè)計(jì)大賽的同學(xué)人數(shù)逐年增多;畢業(yè)后意愿進(jìn)入智能控制領(lǐng)域從事產(chǎn)品開發(fā)的同學(xué)也越來越多。還有一些同學(xué)甚至由一門課愛上一個(gè)專業(yè)，準(zhǔn)備在?？飘厴I(yè)后進(jìn)一步通過專升本考試進(jìn)入本科院校學(xué)習(xí)，為未來進(jìn)入更高層次的社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)打下基礎(chǔ)。

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