基于《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)研究

施明登 韓清華

摘? 要：高校設(shè)立大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基金項(xiàng)目的目的是激發(fā)大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新熱情，鍛煉學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)高校“厚基礎(chǔ)、強(qiáng)能力、寬適應(yīng)”的高素質(zhì)人才。文章以塔里木大學(xué)信息工程學(xué)院以《單片機(jī)原理及應(yīng)用》實(shí)踐教學(xué)為基礎(chǔ)，以學(xué)院創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目為引導(dǎo)，分析了《單片機(jī)原理及應(yīng)用》創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀;提出了課程創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)研究途徑;說(shuō)明了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目與課程實(shí)踐教學(xué)結(jié)合的優(yōu)勢(shì)，闡述了《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)取得的效果。文章對(duì)《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)進(jìn)行研究，這對(duì)于提高實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和綜合設(shè)計(jì)能力有重要的意義。

關(guān)鍵詞：實(shí)踐教學(xué);單片機(jī)原理及應(yīng)用;創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)

中圖分類號(hào)：G642? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2096-000X（2020）25-0042-03

Abstract： The purpose of setting up a college student innovation and entrepreneurship fund project is to stimulate college students' enthusiasm for innovation in practice， training students' practical ability and innovation ability， and cultivating high-quality talents with "thick foundation， strong ability， and wide adaptation". Based on the practical teaching of "principles and applications of microcontroller"， based on the School of Information Engineering of Tarim University， and guided by the college's innovation and entrepreneurship project， this article analyzes the current status of innovative practical teaching of "principles and applications of microcontroller"; proposes research methods for cultivating innovative and entrepreneurial abilities in the curriculum. The advantages of combining innovation and entrepreneurship projects with curriculum practical teaching are explained， and the effect of innovative practical teaching of the course "principles and applications of microcontroller" is explained. This article researches the cultivation of the ability of innovation and entrepreneurship in the course "principles and applications of microcontroller"， which is of great significance to improve the quality of practical teaching and cultivate students' practical ability and comprehensive design ability.

Keywords： practical teaching; principles and applications of microcontroller; innovation and entrepreneurship

引言

2017年2月，教育部提出了新工科（Emerging Engineering Education，3E）概念[1-2]，并積極推進(jìn)新工科的建設(shè)與部署，先后形成了“復(fù)旦共識(shí)”“天大行動(dòng)”和“北京指南”等文件[3]，引領(lǐng)我國(guó)高等教育改革，優(yōu)化教育結(jié)構(gòu)，探索工程教育的新模式，倡導(dǎo)傳統(tǒng)的工科高校進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)創(chuàng)新與升級(jí)，培養(yǎng)出滿足當(dāng)前社會(huì)需求、具有開(kāi)拓意識(shí)和創(chuàng)新理念及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)人才[4-5]，塔里木大學(xué)以新工科建設(shè)為契機(jī)，信息工程學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)著力提高實(shí)踐教學(xué)水平，以培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力和綜合設(shè)計(jì)能力為目標(biāo)，幫助學(xué)生掌握理論知識(shí)并將理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中。

塔里木大學(xué)處于應(yīng)用型高校轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵期，為了更好地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型發(fā)展，實(shí)現(xiàn)高素質(zhì)的應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)，塔里木大學(xué)信息工程學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)專業(yè)負(fù)責(zé)人對(duì)人才培養(yǎng)方案做了修改，同時(shí)申請(qǐng)了塔里木大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)綜合改革試點(diǎn)項(xiàng)目，在立項(xiàng)以來(lái)，課題組成員通過(guò)調(diào)研、討論等方式對(duì)專業(yè)的課程群建設(shè)、教學(xué)資源庫(kù)建設(shè)、實(shí)踐教學(xué)共享平臺(tái)建設(shè)以及教學(xué)管理改革進(jìn)行了研究，并取得了一定的研究成果。

《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程作為我校信息工程學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)、計(jì)算機(jī)專業(yè)、通信專業(yè)的必修課程，同時(shí)也是承接傳感器設(shè)計(jì)、嵌入式開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)等課程的橋梁，提高其實(shí)踐教學(xué)的質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和綜合設(shè)計(jì)能力，對(duì)于塔里木大學(xué)信息工程學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的本科生具有重要的意義。

一、塔里木大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)《單片機(jī)原理及應(yīng)用》創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀

（1）目前物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)條件還不夠完善，對(duì)于《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程的實(shí)踐教學(xué)學(xué)時(shí)少，導(dǎo)致學(xué)生一沒(méi)有足夠的時(shí)間去自主設(shè)計(jì)實(shí)踐實(shí)驗(yàn)，二學(xué)生自主性不高，平時(shí)的訓(xùn)練中只是為了完成學(xué)分任務(wù)，完成簡(jiǎn)單的仿真驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，綜合性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)很少有學(xué)生能完整的做完。

（2）學(xué)生申請(qǐng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目的積極性不高，有些是教師把題目擬定好，根據(jù)學(xué)生平時(shí)的學(xué)習(xí)狀況，選擇一個(gè)題目，學(xué)生按照題目的要求開(kāi)展，在項(xiàng)目開(kāi)展的過(guò)程中，學(xué)生遇到任何知識(shí)上的難點(diǎn)，從不主動(dòng)去查閱資料、思考問(wèn)題，而是直接向教師請(qǐng)教，有些問(wèn)題甚至是教師在課堂上反復(fù)強(qiáng)調(diào)注意的問(wèn)題，學(xué)生還是記不住，這樣勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致學(xué)校難以培養(yǎng)出真正獨(dú)立思考、自主設(shè)計(jì)實(shí)踐實(shí)驗(yàn)的優(yōu)秀人才[6]。

（3）學(xué)院設(shè)立的大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目的周期一般不長(zhǎng)，校級(jí)的項(xiàng)目周期為一年，國(guó)家級(jí)的項(xiàng)目周期為兩年，在這樣時(shí)間下，學(xué)生更多的是想著如何在規(guī)定時(shí)間內(nèi)結(jié)項(xiàng)，如何盡快的發(fā)論文、申請(qǐng)專利，而不是推敲項(xiàng)目里面哪些技術(shù)用的不好或者哪些步驟做的不好，甚至有些學(xué)生為了盡快畢業(yè)，將前面學(xué)生申請(qǐng)過(guò)的項(xiàng)目，大體改改接著申請(qǐng)?；蛘邥?huì)將國(guó)家級(jí)項(xiàng)目的周期縮短為一年，草草結(jié)項(xiàng)，這樣創(chuàng)新性大打折扣，且有些項(xiàng)目是沒(méi)有必要的重復(fù)，這與學(xué)校設(shè)立大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的初衷不符。

（4）學(xué)生實(shí)際參與程度不足，對(duì)于一些難度較大的項(xiàng)目，需要學(xué)生進(jìn)行多次仿真調(diào)試，而學(xué)生總會(huì)以專業(yè)課程任務(wù)繁重以及考研壓力大為由，實(shí)際自己動(dòng)手鍛煉的次數(shù)很少。

二、《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)研究途徑

（一）課程群建設(shè)

學(xué)生之所以學(xué)習(xí)成績(jī)不高、自主性不強(qiáng)，一方面由于物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程難度高，最重要的是學(xué)生沒(méi)能將相關(guān)課程進(jìn)行融合貫通，立足“大課程”的布局，突破按學(xué)科組織課程的傳統(tǒng)方式，整合主題相通、內(nèi)容相近的相關(guān)課程，突出內(nèi)在的邏輯統(tǒng)一，由單門課程轉(zhuǎn)化為課程群內(nèi)部的銜接，使相近課程由原來(lái)的相互隔離轉(zhuǎn)變?yōu)橄嗷ヘ炌ǎ嗷ブ丿B轉(zhuǎn)變?yōu)橄嗷パa(bǔ)充。

（二）專業(yè)資源庫(kù)的建設(shè)

提高學(xué)生積極性，不僅僅依靠課上，塔里木大學(xué)信息工程學(xué)院利用課下、線上、線下，實(shí)現(xiàn)在校師生的精品資源共享，不僅可以加快教學(xué)進(jìn)度，學(xué)生在參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)設(shè)計(jì)以及課程設(shè)計(jì)時(shí)，不僅可以查閱教材里面沒(méi)有的芯片功能，也可以直接閱讀原版的芯片手冊(cè)和硬件原理圖，與課堂教學(xué)內(nèi)容相互補(bǔ)充，相互參考，提升學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和興趣，逐步提升教學(xué)質(zhì)量[8]。

（三）實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)建設(shè)

強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力，在開(kāi)展《單片機(jī)原理及應(yīng)用》實(shí)踐性較強(qiáng)的課程中，以實(shí)際工程項(xiàng)目為導(dǎo)向的模塊式教學(xué)，學(xué)院采用的方式一是與企業(yè)聯(lián)合，使用企業(yè)現(xiàn)有的設(shè)備，發(fā)揮企業(yè)技術(shù)人員和專業(yè)教師的作用，提供學(xué)生實(shí)訓(xùn)任務(wù);二是參加各類競(jìng)賽，強(qiáng)化學(xué)生的參賽水平，以賽促學(xué)，進(jìn)一步提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。把理論與實(shí)踐、動(dòng)腦與動(dòng)手、方法訓(xùn)練與技能培養(yǎng)、教學(xué)與生產(chǎn)緊密的結(jié)合起來(lái)，將大學(xué)生工程素質(zhì)、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)較好地整合在一起，建成以物聯(lián)網(wǎng)工程本科專業(yè)為特色，以工程意識(shí)、工程技能和創(chuàng)新能力培養(yǎng)為內(nèi)容的實(shí)踐性創(chuàng)新教學(xué)基地。

（四）教學(xué)改革管理

為了支撐綜合改革試點(diǎn)專業(yè)建設(shè)，更新有利于學(xué)生全面發(fā)展和個(gè)性發(fā)展相輔相成的管理制度和評(píng)價(jià)方法，建立健全嚴(yán)格的管理制度，鼓勵(lì)在專業(yè)建設(shè)的重要領(lǐng)域進(jìn)行創(chuàng)新性試驗(yàn)探索。

三、《單片機(jī)原理應(yīng)用》創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目相結(jié)合

大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目是以學(xué)生為主體，以教師適當(dāng)引導(dǎo)的方式來(lái)開(kāi)展，目的是讓學(xué)生將自己所感興趣的轉(zhuǎn)化為知識(shí)上一定程度的創(chuàng)新，這為培養(yǎng)新一代“創(chuàng)新型、復(fù)合型”人才提供重要平臺(tái)。以信息工程學(xué)院優(yōu)秀的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目為例，分別從項(xiàng)目選題、項(xiàng)目實(shí)施、項(xiàng)目結(jié)題闡述了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目與實(shí)踐創(chuàng)新教學(xué)的融合的優(yōu)勢(shì)。

（一）題目為《基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的南疆遠(yuǎn)程智慧醫(yī)療設(shè)計(jì)》

有些同學(xué)使用STM32開(kāi)發(fā)板，有些是用AT89C51開(kāi)發(fā)板，不管使用哪一種開(kāi)發(fā)板，里面多是一些指令代碼和程序設(shè)計(jì)，學(xué)生自己通過(guò)查閱資料、分析里面所用到的技術(shù)，認(rèn)為既是自己所感興趣的，同時(shí)運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)可以完成的題目，在項(xiàng)目開(kāi)展的過(guò)程中，學(xué)生對(duì)于結(jié)果不斷地進(jìn)行調(diào)試，在用到單片機(jī)定時(shí)器、計(jì)數(shù)器控制知識(shí)時(shí)，重新將書本知識(shí)進(jìn)行復(fù)習(xí)，這樣既提高了實(shí)踐動(dòng)手能力，也將基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行鞏固，在后續(xù)設(shè)計(jì)一些小裝置也得心應(yīng)手，比如：門禁卡裝置、智能孵蛋裝置、智能澆花裝置、大棚種植裝置。

（二）題目為《基于視覺(jué)疲勞檢測(cè)的高效閱讀裝置的設(shè)計(jì)》

該題目是自己學(xué)生根據(jù)平時(shí)的觀察，結(jié)合自己的想法，設(shè)計(jì)自己感興趣的題目，項(xiàng)目開(kāi)展過(guò)程中，學(xué)生分模塊進(jìn)行，了解單個(gè)模塊的基本結(jié)構(gòu)和基本功能，再對(duì)其進(jìn)行討論，分析其實(shí)驗(yàn)的可行性，包括對(duì)演示系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)的闡述、對(duì)系統(tǒng)的初步分析和評(píng)價(jià)以及在原有的系統(tǒng)上有哪些可以改進(jìn)以及創(chuàng)新的地方。就如何簡(jiǎn)化眼部特征提取算法和獲取幀間間隔時(shí)間的問(wèn)題，查閱相關(guān)資料，進(jìn)行多次測(cè)試，同時(shí)在項(xiàng)目結(jié)項(xiàng)時(shí)多加了改變字號(hào)、背景顏色、下劃線跟讀、有聲閱讀等功能。這樣學(xué)生會(huì)把上機(jī)實(shí)踐與理論課程相結(jié)合，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握，可以起到事半功倍的效果，培養(yǎng)學(xué)生自己動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。

（三）題目為《基于測(cè)速的全自動(dòng)車輛破胎裝置設(shè)計(jì)》

該題目同樣是自己學(xué)生根據(jù)平時(shí)的觀察，結(jié)合自己的想法，設(shè)計(jì)自己感興趣的題目，該項(xiàng)目綜合了《數(shù)字信號(hào)處理》《單片機(jī)原理及應(yīng)用》等所學(xué)課程的基礎(chǔ)方法和理論，該項(xiàng)目的研究組成員分為兩組，一組開(kāi)展核心控制器的開(kāi)發(fā);另一組負(fù)責(zé)速度信號(hào)的采集與計(jì)算，兩組成員分工合作，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了車輛測(cè)速、限值設(shè)定、超速報(bào)警、應(yīng)急通過(guò)等功能，實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目所預(yù)期目標(biāo)。這樣不僅提高學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)，更能引導(dǎo)學(xué)生積極主動(dòng)拓寬學(xué)習(xí)范圍。