高職院校單片機(jī)課程教學(xué)中學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

王惠貞+張于思+曲恩超

摘 要 高職教育強(qiáng)調(diào)學(xué)生對技術(shù)性、應(yīng)用性知識的掌握，重視對學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。本文結(jié)合單片機(jī)課程教學(xué)，基于教學(xué)實(shí)踐提出采用理實(shí)一體化教學(xué)方案，以項(xiàng)目為載體，以做促學(xué)、以用促學(xué)，配合過程化的考核機(jī)制，鼓勵(lì)學(xué)生自由發(fā)揮，采用多種方案完成項(xiàng)目，充分挖掘?qū)W生創(chuàng)新潛能，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞 理實(shí)一體化 項(xiàng)目化教學(xué) 過程化考核

中圖分類號：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2016.11.048

Abstract The higher vocational college emphasizes Students' grasp of the technical and application knowledge， pay Attention to training Students' Ability In practice and Innovation. Based on the Course Teaching of Single Chip Microcomputer， the paper proposed to use the Theory and Practice Integration. Based on Project as Vehicle， learning through doing， learning through using， Using the method of process assessment. Encourage students to free imagination. Completed project with multiple schemes. Arousing students' creative potentiality， cultivating Students' Creativity.

Keywords Theory and Practice Integration； Projective Teaching； Process Assessment

高職教育的人才培養(yǎng)目標(biāo)定位為“產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級和企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新需要的發(fā)展型、復(fù)合型和創(chuàng)新型的技術(shù)技能人才”。高職教育強(qiáng)調(diào)的是學(xué)生對技術(shù)性、應(yīng)用性知識的掌握，重視的是對學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

單片機(jī)課程是高職院校電類專業(yè)的必修課程，是一門工程性、實(shí)踐性、技術(shù)性很強(qiáng)的課程，通過學(xué)習(xí)本課程有助于學(xué)生掌握技術(shù)知識，提高實(shí)踐能力、工程意識和團(tuán)隊(duì)意識。而電子技術(shù)迅速發(fā)展，技術(shù)知識快速更新的特點(diǎn)則決定了在單片機(jī)教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生具備舉一反三的創(chuàng)新能力，對增強(qiáng)學(xué)生就業(yè)競爭力，保證學(xué)生可持續(xù)發(fā)展有著更重要的意義。

1 營造創(chuàng)新教育氛圍

（1）采用CDIO教育理念，激發(fā)創(chuàng)新意識。CDIO工程教育模式，以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為教學(xué)載體，按照構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate）四個(gè)環(huán)節(jié)組織教學(xué)，是“做中學(xué)”和“基于項(xiàng)目的教育和學(xué)習(xí)”的集中概括和抽象表達(dá)。 在單片機(jī)課程教學(xué)中，突出學(xué)生的主體地位，以電子產(chǎn)品為項(xiàng)目，將教學(xué)內(nèi)容串聯(lián)起來，圍繞電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、開發(fā)、使用、升級等不同階段，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、探究的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)，增強(qiáng)學(xué)生的成就感，充分激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識。

（2）學(xué)練結(jié)合，注重實(shí)踐，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。創(chuàng)新能力不是教出來的，而只能靠培養(yǎng)，只有通過不斷學(xué)習(xí)、反復(fù)實(shí)踐等才能逐漸激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新潛能，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。在單片機(jī)課程教學(xué)中，要立足于高職院校培養(yǎng)“技術(shù)技能人才”的目標(biāo)，在理論以夠用為度的基礎(chǔ)上，注重把專業(yè)技術(shù)的教學(xué)和專業(yè)技能的訓(xùn)練有機(jī)地結(jié)合起來，提升學(xué)生的實(shí)踐能力。

（3）以技能競賽為依托，發(fā)揮創(chuàng)新能力。電子技術(shù)的飛速發(fā)展，折射到電子設(shè)計(jì)競賽上，體現(xiàn)為競賽題目越來越貼近生產(chǎn)實(shí)際，實(shí)用性、綜合性越來越強(qiáng)，理念越來越反映行業(yè)的發(fā)展、社會的需要，形式越來越新穎且多樣化。電子設(shè)計(jì)競賽鼓勵(lì)創(chuàng)新、鼓勵(lì)實(shí)踐、培養(yǎng)社會所需要的電子人才的根本宗旨，也使得電子設(shè)計(jì)競賽體現(xiàn)出社會需求和技術(shù)發(fā)展的特點(diǎn)。以專業(yè)技能競賽作為學(xué)生創(chuàng)新能力發(fā)揮的平臺，通過技能競賽選手選拔機(jī)制營造良好的學(xué)習(xí)氛圍，加強(qiáng)對精英學(xué)生的培養(yǎng)， 并且以點(diǎn)帶面促進(jìn)學(xué)生整體技能素質(zhì)的提高，拓展培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的途徑，增強(qiáng)學(xué)生的核心競爭力和就業(yè)適應(yīng)性。

2 實(shí)施理實(shí)一體化教學(xué)方式

一體化的含義可以理解為：將兩個(gè)或兩個(gè)以上的互不相同、互不協(xié)調(diào)的事項(xiàng)，采取適當(dāng)?shù)姆绞?、方法或措施，將其有機(jī)地融合為一個(gè)整體，形成協(xié)同效力，以實(shí)現(xiàn)組織策劃目標(biāo)的一項(xiàng)措施。 據(jù)此而言，理實(shí)一體化教學(xué)是將理論知識與實(shí)踐技能進(jìn)行整合，將知識傳授、技能培養(yǎng)融為一體，注重學(xué)生的工程實(shí)踐技能和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教學(xué)方式。

2.1 構(gòu)建理實(shí)一體化教學(xué)環(huán)境

實(shí)施理實(shí)一體化教學(xué)首先要構(gòu)建理實(shí)一體化的教學(xué)環(huán)境，即：建設(shè)理實(shí)一體化教室。在單片機(jī)課程教學(xué)中，我們授課過程中所使用的多媒體教室、單片機(jī)實(shí)訓(xùn)室、單片機(jī)作品陳列室的設(shè)施、功能合并，建成單片機(jī)理實(shí)一體化教室，內(nèi)設(shè)基本教學(xué)設(shè)施、多媒體設(shè)備、計(jì)算機(jī)、單片機(jī)開發(fā)試驗(yàn)箱等一體化設(shè)備，徹底改變傳統(tǒng)教學(xué)中理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相脫節(jié)的教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)了學(xué)與用的結(jié)合，理論與實(shí)踐兼顧，既提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又提高了教學(xué)資源的利用率。

2.2 教學(xué)過程項(xiàng)目化

單片機(jī)授課內(nèi)容以項(xiàng)目為載體，把課程內(nèi)容整合成若干個(gè)學(xué)生所熟悉的電子產(chǎn)品作項(xiàng)目。包括：花樣霓虹燈、工業(yè)自動(dòng)控制、數(shù)字電子鐘、數(shù)字電壓表、信號發(fā)生器、交通信號燈、數(shù)字溫度計(jì)等。這些項(xiàng)目下設(shè)若干個(gè)子項(xiàng)目，各項(xiàng)目內(nèi)容上相互交叉彼此連貫、難度上依次遞進(jìn)、教學(xué)思路上，從“照做”（ 即：教A做A）、到“仿作”（即：教A做B）、到“分組獨(dú)立完成”，循序漸進(jìn)，有利于學(xué)生對知識的學(xué)習(xí)和掌握。如圖1所示。

在項(xiàng)目化教學(xué)過程中，強(qiáng)調(diào)學(xué)生對知識的主動(dòng)探索、主動(dòng)發(fā)現(xiàn)，將素質(zhì)教育和能力培養(yǎng)作為教學(xué)主線，同時(shí)兼顧學(xué)生學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，養(yǎng)成一種用到即學(xué)、邊用邊學(xué)、邊學(xué)邊用的自覺學(xué)習(xí)的習(xí)慣。

比如在數(shù)字電子鐘項(xiàng)目教學(xué)中，采用 “仿作”（即：教A做B）的教學(xué)思路。首先進(jìn)行成品展示，讓學(xué)生通過觀察自主發(fā)現(xiàn)要做出數(shù)字電子鐘，都需要用到哪些外圍元件（包括：LED數(shù)碼管顯示器、按鍵），需要哪些知識儲備（比如：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、LED數(shù)碼管顯示器、按鍵與單片機(jī)的接口等）；第二步，教師以制作秒表為例（即：教A），講述數(shù)碼管靜態(tài)顯示、數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示、定時(shí)程序編寫、獨(dú)立按鍵接口技術(shù)等知識，同時(shí)演示相關(guān)部分的制作過程，通過制作秒表讓學(xué)生學(xué)習(xí)本項(xiàng)目的相關(guān)知識。最后，由學(xué)生仿照秒表制作過程，完成數(shù)字電子鐘的制作（即：做B）。

2.3 考核過程化

為了能通過考核檢測學(xué)生單片機(jī)實(shí)際應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力，改變傳統(tǒng)的單片機(jī)課程理論考核的方法，堅(jiān)持從始至終全過程進(jìn)行考核，以項(xiàng)目為單位，根據(jù)學(xué)生項(xiàng)目的完成情況以及在項(xiàng)目制作過程中的的態(tài)度、行為等職業(yè)素養(yǎng)進(jìn)行綜合評價(jià)，激勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，創(chuàng)新學(xué)習(xí)的積極性。

2.3.1 考核體系構(gòu)成

靈活開放的考核體系是創(chuàng)新人才培養(yǎng)的保障，單片機(jī)課程考核體系由兩部分構(gòu)成：學(xué)習(xí)過程考核和期末綜合考核。學(xué)習(xí)過程考核占總考核成績的70%，是對各個(gè)教學(xué)項(xiàng)目的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行考核，按項(xiàng)目的知識技術(shù)含量和復(fù)雜程度，從考勤情況、課堂紀(jì)律、學(xué)習(xí)態(tài)度、項(xiàng)目完成情況、擴(kuò)展項(xiàng)目完成情況、項(xiàng)目的創(chuàng)新性等方面進(jìn)行評價(jià)，重在考核學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)行為、學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)成就。期末綜合考核占總考核成績的30%，通常是選取幾個(gè)綜合性的項(xiàng)目，比如：密碼鎖、智能溫控電扇、電子稱等，由學(xué)生根據(jù)興趣自由選擇題目，在一周內(nèi)完成項(xiàng)目制作，從功能性、工藝性、創(chuàng)新性、答辯成績等方面給出評價(jià)，重在考核學(xué)生的技術(shù)知識的掌握程度、靈活應(yīng)用程度和創(chuàng)新能力。

2.3.2 評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn)

不設(shè)立唯一方案：在項(xiàng)目制作過程中，決不設(shè)立唯一正確的方案。制作單片機(jī)電子產(chǎn)品的最終目標(biāo)是為了實(shí)現(xiàn)特定功能，而制作方案則是解決問題的中間途徑，正所謂“條條大路通羅馬”，鼓勵(lì)學(xué)生通過多條途徑實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的最終功能，重視解決問題的方法，更重視方法的多樣性，讓學(xué)生們學(xué)會挖掘自己的創(chuàng)新潛能，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。如圖2所示，圖2a為學(xué)生用LED發(fā)光二極管拼接制作的滾動(dòng)顯示廣告牌，圖2b為用LED點(diǎn)陣模塊實(shí)現(xiàn)的滾動(dòng)顯示廣告牌。

創(chuàng)新激勵(lì)：在項(xiàng)目制作過程中，鼓勵(lì)學(xué)生自由發(fā)揮，擴(kuò)展項(xiàng)目功能。完全模仿教師完成項(xiàng)目或完全拷貝網(wǎng)上實(shí)例完成項(xiàng)目，很難鍛煉學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用能力。因此，項(xiàng)目的選擇應(yīng)結(jié)合專業(yè)領(lǐng)域的實(shí)際、電子技術(shù)的更新，注重啟發(fā)性和開放型。在項(xiàng)目制作過程中，鼓勵(lì)學(xué)生大膽聯(lián)想，廣泛吸納信息，善于進(jìn)行知識遷移。比如，在智能溫控電扇項(xiàng)目直流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制上，可以采用STC89C51單片機(jī)配合DAC0832實(shí)現(xiàn)，而有些同學(xué)則通過51單片機(jī)的學(xué)習(xí)，拓展學(xué)習(xí)增強(qiáng)型51單片機(jī)，利用STC12C5A60S2的PWM功能實(shí)現(xiàn)。

3 結(jié)束語

在單片機(jī)課程教學(xué)中，實(shí)施理實(shí)一體化教學(xué)，根據(jù)人才培養(yǎng)目標(biāo)，對課程內(nèi)容體系進(jìn)行重構(gòu)，將教學(xué)內(nèi)容項(xiàng)目化，項(xiàng)目內(nèi)容相互交叉、難度依次遞進(jìn)，以學(xué)生為主體，以做促學(xué)、以用促學(xué)，鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)探索、主動(dòng)發(fā)現(xiàn)，鼓勵(lì)用多種方案完成項(xiàng)目，讓學(xué)生在反復(fù)做項(xiàng)目的過程中掌握知識，學(xué)會靈活運(yùn)用知識，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。同時(shí)，以專業(yè)技能競賽作為學(xué)生創(chuàng)新能力發(fā)揮的平臺，加深與其他專業(yè)課（傳感器、電子技術(shù)、電子CAD）的橫向銜接，有利于促進(jìn)學(xué)生專業(yè)知識體系的形成，使創(chuàng)新人才的知識結(jié)構(gòu)更加合理，增強(qiáng)學(xué)生的核心競爭力和就業(yè)適應(yīng)性，符合高職院校創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)主旨。

2016年度河北省社會科學(xué)發(fā)展研究課題（課題編號：201603040135）

參考文獻(xiàn)

克勞雷等.重新認(rèn)識工程教育：國際CDIO培養(yǎng)模式與方法[M].顧佩華等，譯.北京：高等教育出版社，2012.

鄭旭.大土木背景下技能競賽與大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[J].湖北函授大學(xué)學(xué)報(bào)，2015（22）：3-4.

王治卿等.集約型一體化管理體系創(chuàng)建與實(shí)踐[M].北京：中國石化出版社，2010.