近几年, 我国越来越重视对创新人才的培养, 与此同时, 创新人才培养也是高等学校服务校址所在地各方面发展的有效手段和途径, 高校创新人才的培养成了各地区竞争发展的一项重要指标。
目前, 单片机技术是现代电子技术的基础, 广泛应用于智能传感器、工业控制、农业工程和通信工程等领域。单片机的特点有低功耗、性价比高、控制能力强、结构简单、集成度高、易扩展等, 是各类控制系统的核心组成部分, 是现代科技不可缺少的关键技术。
单片机课程作为工科类大学生专业基础必修课, 特点是面向工程, 应用性强。在如今注重实践环节、强调培养学生创新能力的潮流中, 单片机课程的建设与开发本着理论紧密联系实际的原则, 着重培养学生的综合设计能力, 充分调动学生的实验兴趣, 培养学生综合素质。同时, 在学习中不断锻炼提高学生的自主研发能力, 增强创新意识。从当下来看, 原有的以教学为主的单片机课程模式已经不能满足创新人才培养的需求了。因此, 课程的建设要在发展中不断探索更新, 逐渐转变, 以培养更优秀的创新型人才。
一、国内单片机课程教育现状
单片机是一门注重应用与实践的学科[1], 单片机课程中所包含的实验是掌握单片机技术的基础, 也是学好本门课程的重要环节。纵观国内高校, 针对单片机课程的教学多种多样, 大多数仍是以传统的讲课为主, 课堂上, 老师更加注重对理论和原理的讲解, 而忽视了实验时对学生创新思维与能力的启发与引导, 有些学校能够尽早的发现问题, 进行教学方式的改革, 在增加实验仿真和实践环节的同时, 开展有趣的竞赛来激发学生的学习兴趣。
单片机课程是国内高等院校电子类、自动化等专业的重点课程, 大部分学校都是通过理论知识的讲解与实验的开展让学生了解掌握单片机的指令系统、可编程接口芯片的内部结构、汇编语言、接口设计方法等。同时让学生掌握有关单片机系统的开发和应用, 进而启发学生的软硬件综合设计能力与调试分析能力, 通过实验也培养出了高校学生设计制作单片机系统的能力, 提升了他们的逻辑思维能力, 使其能够在竞赛和科研中早日成为中坚力量, 并为学生日后面临的工作科研打下基础。随着科学技术的不断进步, 单片机的应用系统必然会得到快速的发展, 此外, 创新型人才越来越成为国家社会发展不可缺少的一份子。因此, 高校面对创新型人才的培养刻不容缓, 单片机系列课程的探索与改进势在必行。就目前国内单片机课程的教育现状, 着实难以满足单片机发展的要求, 高校不断扩招, 却不能匹配相适应的资金投入, 致使实验的仪器设备落后, 仪器设备数量不能满足需求, 进而导致实验条件较差, 内容过于单一。教学过程也仅仅是照本宣科, 实验过程过于程序化, 不能很好地引导启发学生的创新创造能力, 使学生对综合性、设计性要求高的实验兴趣大大降低。这种环境下, 对创新型人才的培养就很难开展了。
二、国内单片机课程面临的问题
国内各高校单片机课程教学主要包括理论与实验两部分[2]。以教材为载体, 对理论知识分章节讲解, 在配合实验课程进一步讲解, 实际上, 这种教学模式在大部分高校得到推广, 并取得了一定的教学成果, 但是在这种教学方法下所培养出来的高校学生大多都缺乏创新能力, 只会按部就班的对系统进行操作, 很少有创造性, 更不用说参加一些科技竞赛与项目研发了。根据目前国内高校的教学模式, 总结出以下三点问题:
(1) 理论教学占比高。理论教学的方式大多是以老师的讲解为主, 在课上, 讲师整理出知识要点, 配合多媒体进行讲解, 这种方式缺乏灵活性, 难以突出重点, 大部分学生会因为理论知识过于抽象概念化而难以理解记忆, 部分未受到老师关注的同学就会自甘堕落, 在课上产生玩手机打瞌睡的行为, 久而久之养成了不好的学习习惯, 缺乏学习主动性。实际上, 这种情况也反映出该理论课的教学模式并不能激发学生的学习热情。
(2) 实验教学缺乏创新。一般情况下, 各高校的实验教学主要依靠实验室的专业实验箱来完成, 所进行的实验内容大多为基础实验, 所模拟的环境也比较相似, 多是单一性的验证性实验, 与真正的科研项目存在着较大差距, 学生只要按照实验指导书就能完成实验, 导致大部分学生在学习过程中缺乏主动性, 总处于被动接受状态, 缺乏创新性、设计性[3]。虽然能够按照课程要求完成课上的任务, 但除此之外, 并没有对单片机有更深入的了解, 掌握的仅仅是一些单一的、功能简单的实验操作, 并不能在学习过后应用到实际的系统开发应用上。
(3) 考核方式存在漏洞。现如今, 大多数高校的考核方式均是以笔试占比过半的累加式计分为主, 这种评分标准存在不足, 容易使学生钻空子, 导致很多学生在学习过程中囫囵吐枣, 死记硬背, 不加思考。多数学生是以应付考试为目的, 其实并没有真正的掌握单片机课程的精髓, 而且在考试过后大多数知识都会忘记, 不能应用在实践中。最终的成绩只是一个简单的数字, 并不能真正地反映出学生真实水平。
三、面向创新人才培养的单片机课程建设方案
单片机是一门理论比较抽象, 实践动手能力要求很高的课程, 讲师可以在讲解这门课程时, 随时开展与理论内容相互补充的实验实践活动, 把抽象的理论和实践紧紧的联系起来, 让学生的理解不在是片面的理论, 不只是硬性的接受知识, 从而以此来激发学生的学习兴趣, 在掌握与应用单片机的同时, 欣然的接受课程内容。根据以上所提到的单片机课程的现状以及存在的问题, 提出以下有关单片机课程的建设方案, 为培养创新型人才提供依据。
(1) 提高讲师队伍的业务能力水平, 紧跟时代步伐。随着科技的发展和科研能力水平的提高, 单片机的功能越来越强大, 单片机系统的更新换代也越来越快, 单片机所适用的领域从工农业的发展到家用的计算机、电器, 从孩童的玩具到高速发展的航天业, 可以说是随处可见。因此, 在这种需求不断提高的社会发展潮流中, 要培养出具有创新创造思维能力的学生。首先应加强讲师队伍业务能力的培养, 讲师要紧跟时代发展的潮流, 不断提高理论水平, 并实时更新课堂内容, 让学生获取最新的知识, 把握单片机发展的方向, 掌握更出色的实践技能。具体来说, 讲师应根据教学课本, 教学大纲, 充实教学内容, 设计安排好每一次实验课程, 保证理论和实践的紧密联系。其次, 讲师应在课上启发引导学生进行独立思考, 并在实验课上培养学生的创新的能力及排除故障的能力, 这些能力的培养关乎着每一位想成才的学生日后的科研水平, 同时对学生的创新创造能力的培养起到关键作用。最后, 讲师要灵活运用教学大纲和实践指导书, 切忌照本宣科, 僵化课堂内容, 可以说, 教学大纲是授课过程中最基础的参考文件, 实验指导书的内容影响着学生对本次实验和理论的深入理解, 讲师要能够在上课期间及时发现问题, 倾听同学们的意见, 如有偏差, 及时调整。
(2) 充分利用多媒体资源, 提升教学方式方法。进入21世纪以来, 科技逐渐改变生活, 多数高校都配备多媒体教学设备, 讲师可利用多媒体设计制作课件以丰富教学手段[4], 教学方式的变革是当今社会教学发展的正确方向。讲师利用多媒体设备, 通过声音、动画、图像、视频等丰富所采的形式展示课堂内容, 将抽象的难以理解的概念内容生动形象化, 不仅可以加深同学们的印象, 还能提升大家的学习兴趣, 提高课堂效率。此外, 还可以利用多媒体给学生展示最新发布的技术和硬件设施, 讲解一些教材上没有涉及但却能拓展学生知识面的知识, 从而吸引学生的注意力, 激发他们对本门课程的学习兴趣。
(3) 优化教学环境, 培养创新型人才。对创新人才的培养, 一直都是各高校发展的重要内容之一, 而要培养出优秀的创新人才, 各高校必须要优化自身的基本设施, 创造一个良好的学习环境。单片机系统的发展更新比较快, 多数高校实验室能够提供足够的仪器设备, 满足学生实践活动的需求, 但还应及时更新设备, 跟随单片机系统发展的脚步。这对提高每一个参与其中的学生的积极性, 增强他们的创新创造能力起到了非常重要的作用。此外, 各高校在条件准许的情况下, 可以建设一个开放性高, 规范性好, 能够充分发挥学生的创新创造能力的、集教学和科研的新型教育基地, 这对创新型人才的培养也是十分关键的。
(4) 鼓励学生积极参加学科竞赛和参与项目实践。近年来, 大学生电子设计大赛、大学生创新创业竞赛、物联网竞赛以及“挑战杯”等各类国家级、省级、校级的竞赛蓬勃发展, 这些竞赛均有与单片机系统相关的部分, 各大高校着重培养相关人才, 积极参与其中。通过参加各类学科竞赛, 可以培养学生独立思考能力、理论联系实际能力以及团队协作的能力, 高校也可适当开展一些面向竞赛的专业培训课程, 用以提高学生的创新创造能力以及解决实际问题的能力。此外, 各高校讲师应鼓励学生参与校企合作的科研项目, 形成老师牵头、学生参与、共同合作的良好局面, 鼓励学生进行发明创造、申请专利[5]。学生在参与科研与竞赛的过程中, 已经启发了自主学习的能力, 在遇到问题时, 能够积极主动地查阅相关文献资料, 在解决实际问题的过程中不断成长成才。
四、结论
创新人才的培养在于对课程的探索与改革, 单片机是一门实践性很强的课程, 同时也是一门不断发展更新的课程, 各高校只要能够在教学过程中不断探索发现, 实时作出适当的改进, 加强对学生实践能力的培养, 注重理论内容与实践操作的联系, 就能引领学生成长, 培养出更加卓越优秀的创新型人才。
摘要：由于单片机具有低功耗、性价比高、控制能力强、结构简单、集成度高、易扩展等特点, 使得单片机课程成为各大高等院校工科类专业必修的基础课程, 单片机它面向工程, 应用性强, 在很多领域都应用的到。而有关单片机课程的探索与改革, 各大高校都在进行不断地尝试, 想要适应这个时代科学技术的迅猛发展, 更新课程的内容与模式, 进而培养出符合时代发展要求的创新人才。
关键词：创新,单片机课程,实践
参考文献
[1] 王莉, 李桂梅, 赵新宇.单片机系列课程实践教学的改革与创新人才的培养[J].科技创新导报, 2010 (1) :173.
[2] 曾妍.《单片机技术》混合教学模式研究与实践[J].教育现代化, 2018, 5 (46) :119-121.
[3] 宣传忠, 曲辉, 张永, 张巍, 王利娟, 毕玉革.基于复合应用型人才培养的单片机课程实践教学改革与创新[J].内蒙古农业大学学报 (社会科学版) , 2018, 20 (06) :39-43.
[4] 姜仲秋.单片机课程教学改革与创新人才培养模式探讨[J].安徽警官职业学院学报, 2006 (06) :64-66.
[5] 林木泉, 许俊杰, 郑洪庆.面向应用型人才培养的单片机原理与应用课程教学改革研究[J].装备制造技术, 2018 (11) :205-207.