基于《单片机原理及应用》课程创新创业能力培养研究

施明登 韩清华

摘  要：高校设立大学生创新创业基金项目的目的是激发大学生实践创新热情，锻炼学生的实践能力和创新能力，培养高校“厚基础、强能力、宽适应”的高素质人才。文章以塔里木大学信息工程学院以《单片机原理及应用》实践教学为基础，以学院创新创业项目为引导，分析了《单片机原理及应用》创新实践教学现状;提出了课程创新创业能力培养研究途径;说明了创新创业项目与课程实践教学结合的优势，阐述了《单片机原理及应用》课程创新实践教学取得的效果。文章对《单片机原理及应用》课程创新创业能力培养进行研究，这对于提高实践教学质量，培养学生的实践动手能力和综合设计能力有重要的意义。

关键词：实践教学;单片机原理及应用;创新创业

中图分类号：G642       文献标志码：A         文章编号：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]，并積极推进新工科的建设与部署，先后形成了“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”等文件[3]，引领我国高等教育改革，优化教育结构，探索工程教育的新模式，倡导传统的工科高校进行实践教学创新与升级，培养出满足当前社会需求、具有开拓意识和创新理念及实践经验的专业人才[4-5]，塔里木大学以新工科建设为契机，信息工程学院物联网专业着力提高实践教学水平，以培养学生动手实践能力和综合设计能力为目标，帮助学生掌握理论知识并将理论知识运用到实践中。

塔里木大学处于应用型高校转型的关键期，为了更好地实现转型发展，实现高素质的应用型人才培养目标，塔里木大学信息工程学院物联网相关专业负责人对人才培养方案做了修改，同时申请了塔里木大学物联网专业综合改革试点项目，在立项以来，课题组成员通过调研、讨论等方式对专业的课程群建设、教学资源库建设、实践教学共享平台建设以及教学管理改革进行了研究，并取得了一定的研究成果。

《单片机原理及应用》课程作为我校信息工程学院物联网专业、计算机专业、通信专业的必修课程，同时也是承接传感器设计、嵌入式开发设计等课程的桥梁，提高其实践教学的质量，培养学生的实践动手能力和综合设计能力，对于塔里木大学信息工程学院物联网专业的本科生具有重要的意义。

一、塔里木大学物联网专业《单片机原理及应用》创新实践教学现状

（1）目前物联网创新实验条件还不够完善，对于《单片机原理及应用》课程的实践教学学时少，导致学生一没有足够的时间去自主设计实践实验，二学生自主性不高，平时的训练中只是为了完成学分任务，完成简单的仿真验证性实验，综合性设计实验很少有学生能完整的做完。

（2）学生申请创新创业项目的积极性不高，有些是教师把题目拟定好，根据学生平时的学习状况，选择一个题目，学生按照题目的要求开展，在项目开展的过程中，学生遇到任何知识上的难点，从不主动去查阅资料、思考问题，而是直接向教师请教，有些问题甚至是教师在课堂上反复强调注意的问题，学生还是记不住，这样势必会导致学校难以培养出真正独立思考、自主设计实践实验的優秀人才[6]。

（3）学院设立的大学生创新创业项目的周期一般不长，校级的项目周期为一年，国家级的项目周期为两年，在这样时间下，学生更多的是想着如何在规定时间内结项，如何尽快的发论文、申请专利，而不是推敲项目里面哪些技术用的不好或者哪些步骤做的不好，甚至有些学生为了尽快毕业，将前面学生申请过的项目，大体改改接着申请。或者会将国家级项目的周期缩短为一年，草草结项，这样创新性大打折扣，且有些项目是没有必要的重复，这与学校设立大学生创新创业的初衷不符。

（4）学生实际参与程度不足，对于一些难度较大的项目，需要学生进行多次仿真调试，而学生总会以专业课程任务繁重以及考研压力大为由，实际自己动手锻炼的次数很少。

二、《单片机原理及应用》课程创新创业能力培养研究途径

（一）课程群建设

学生之所以学习成绩不高、自主性不强，一方面由于物联网专业课程难度高，最重要的是学生没能将相关课程进行融合贯通，立足“大课程”的布局，突破按学科组织课程的传统方式，整合主题相通、内容相近的相关课程，突出内在的逻辑统一，由单门课程转化为课程群内部的衔接，使相近课程由原来的相互隔离转变为相互贯通，相互重叠转变为相互补充。

（二）专业资源库的建设

提高学生积极性，不仅仅依靠课上，塔里木大学信息工程学院利用课下、线上、线下，实现在校师生的精品资源共享，不仅可以加快教学进度，学生在参加创新创业设计以及课程设计时，不仅可以查阅教材里面没有的芯片功能，也可以直接阅读原版的芯片手册和硬件原理图，与课堂教学内容相互补充，相互参考，提升学生学习的积极性和兴趣，逐步提升教学质量[8]。

（三）实践教学平台建设

强化实践教学环节，加强学生的实践创新能力，在开展《单片机原理及应用》实践性较强的课程中，以实际工程项目为导向的模块式教学，学院采用的方式一是与企业联合，使用企业现有的设备，发挥企业技术人员和专业教师的作用，提供学生实训任务;二是参加各类竞赛，强化学生的参赛水平，以赛促学，进一步提高学生学习的积极性。把理论与实践、动脑与动手、方法训练与技能培养、教学与生产紧密的结合起来，将大学生工程素质、实践能力、创新能力的培养较好地整合在一起，建成以物联网工程本科专业为特色，以工程意识、工程技能和创新能力培养为内容的实践性创新教学基地。

（四）教学改革管理

为了支撑综合改革试点专业建设，更新有利于学生全面发展和个性发展相辅相成的管理制度和评价方法，建立健全严格的管理制度，鼓励在专业建设的重要领域进行创新性试验探索。

三、《单片机原理应用》创新实践教学与创新创业项目相结合

大学生创新创业项目是以学生为主体，以教师适当引导的方式来开展，目的是让学生将自己所感兴趣的转化为知识上一定程度的创新，这为培养新一代“创新型、复合型”人才提供重要平台。以信息工程学院优秀的创新创业项目为例，分别从项目选题、项目实施、项目结题阐述了创新创业项目与实践创新教学的融合的优势。

（一）题目为《基于物联网技术的南疆远程智慧医疗设计》

有些同学使用STM32开发板，有些是用AT89C51开发板，不管使用哪一种开发板，里面多是一些指令代码和程序设计，学生自己通过查阅资料、分析里面所用到的技术，认为既是自己所感兴趣的，同时运用所学的知识可以完成的题目，在项目开展的过程中，学生对于结果不断地进行调试，在用到单片机定时器、计数器控制知识时，重新将书本知识进行复习，这样既提高了实践动手能力，也将基础知识进行巩固，在后续设计一些小装置也得心应手，比如：门禁卡装置、智能孵蛋装置、智能浇花装置、大棚种植装置。

（二）题目为《基于视觉疲劳检测的高效阅读装置的设计》

该题目是自己学生根据平时的观察，结合自己的想法，设计自己感兴趣的题目，项目开展过程中，学生分模块进行，了解单个模块的基本结构和基本功能，再对其进行讨论，分析其实验的可行性，包括对演示系统的基本结构的阐述、对系统的初步分析和评价以及在原有的系统上有哪些可以改进以及创新的地方。就如何简化眼部特征提取算法和获取帧间间隔时间的问题，查阅相关资料，进行多次测试，同时在项目结项时多加了改变字号、背景颜色、下划线跟读、有声阅读等功能。这样学生会把上机实践与理论课程相结合，加深学生对知识点的掌握，可以起到事半功倍的效果，培养学生自己动手能力和创新能力。

（三）题目为《基于测速的全自动车辆破胎装置设计》

该题目同样是自己学生根据平时的观察，结合自己的想法，设计自己感兴趣的题目，该项目综合了《数字信号处理》《单片机原理及应用》等所学课程的基础方法和理论，该项目的研究组成员分为两组，一组开展核心控制器的开发;另一组负责速度信号的采集与计算，两组成员分工合作，在规定的时间内实现了车辆测速、限值设定、超速报警、应急通过等功能，实现了项目所预期目标。这样不仅提高学生的学习成绩，更能引导学生积极主动拓宽学习范围。