摘 要：嵌入式系統(tǒng)成為最有發(fā)展前途的IT應(yīng)用領(lǐng)域之一，嵌入式技術(shù)的發(fā)展對(duì)于單片機(jī)軟、硬件的學(xué)習(xí)更新速度要求也越來越高。單片機(jī)的應(yīng)用更加趨向于智能化、信息化和網(wǎng)絡(luò)化，更多跨學(xué)科、跨專業(yè)、跨領(lǐng)域的應(yīng)用可以利用單片機(jī)去解決?；诖?，高校需更新教學(xué)模式和方法可以幫助學(xué)生更快的掌握多學(xué)科相關(guān)知識(shí)，通過規(guī)劃跨學(xué)科教學(xué)實(shí)施計(jì)劃、跨學(xué)科拓展和改進(jìn)考核機(jī)制，為通信、電信工程專業(yè)創(chuàng)新型人才提供創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)課程和拓展性學(xué)習(xí)平臺(tái)。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)應(yīng)用綜合創(chuàng)新 跨學(xué)科 教學(xué)方法

Research on Interdisciplinary Comprehensive Teaching Methods Based on “Integrated Innovation of Microcontroller Application”

Yuan Shuai，Lin Zhen，Wang Shifeng

Abstract：Embedded system has become one of the most promising IT application fields， and the development of embedded technology has higher and higher requirements for the learning and updating speed of single-chip microcomputer software and hardware. The application of single-chip microcomputer tends to be more intelligent， information-based and networked. More interdisciplinary， cross-professional and cross-field applications can be solved by single-chip microcomputer. Based on this， colleges and universities need to update teaching models and methods to help students master multidisciplinary related knowledge faster， and provide innovative experimental courses and extended learning platforms for innovative talents in communication and telecommunications engineering by planning interdisciplinary teaching implementation plans， interdisciplinary expansion and improving assessment mechanisms.

Key words：MCU application integrated innovation， interdisciplinarity， teaching methods

1 引言

《單片機(jī)應(yīng)用綜合創(chuàng)新》課程作為《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程的擴(kuò)展課程，是電子、機(jī)電、控制專業(yè)的一門非常重要的專業(yè)技術(shù)課程。課程內(nèi)容是基于前期單片機(jī)原理的基礎(chǔ)，程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器及特殊功能寄存器等工作原理抽象且復(fù)雜，并且在《單片機(jī)應(yīng)用綜合創(chuàng)新》課程實(shí)施中需要理解寄存器工作方式和調(diào)用指令等，屬于學(xué)生對(duì)單片機(jī)的進(jìn)階學(xué)習(xí)[1]。同時(shí)，單片機(jī)的應(yīng)用可以在各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮作用，跨學(xué)科應(yīng)用是最能展現(xiàn)學(xué)生和教育者對(duì)于單片機(jī)的應(yīng)用能力，也是科學(xué)技術(shù)持續(xù)發(fā)展的重要來源，但此項(xiàng)對(duì)教育者開展教學(xué)賦予極大的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的課堂授課教學(xué)已很難完成跨學(xué)科應(yīng)用的教育要求和目標(biāo)。為了達(dá)成此課程的教育目標(biāo)，增強(qiáng)該課程的實(shí)踐性、擴(kuò)展性和創(chuàng)新性，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力為主導(dǎo)的過程中，從規(guī)劃跨學(xué)科教學(xué)實(shí)施計(jì)劃、跨學(xué)科拓展和改進(jìn)考核機(jī)制三方面進(jìn)行教學(xué)方法改革探索。

2 規(guī)劃跨學(xué)科教學(xué)實(shí)施計(jì)劃

教師應(yīng)提前規(guī)劃跨學(xué)科教學(xué)實(shí)施計(jì)劃，其中，比較重要的是完善課程設(shè)計(jì)、確定課程資源需求和明確課程時(shí)間。教師針對(duì)單片機(jī)應(yīng)用綜合創(chuàng)新的課程設(shè)計(jì)，需要確定學(xué)生需要掌握的關(guān)鍵概念[2]，明確跨學(xué)科應(yīng)用技能方向和重要性，提前向?qū)W生準(zhǔn)確闡述課程學(xué)習(xí)目標(biāo)。

單片機(jī)應(yīng)用綜合創(chuàng)新是繼上一個(gè)教學(xué)周期的理論和實(shí)踐課程學(xué)習(xí)后，安排的一類綜合性的擴(kuò)展課程?？鐚W(xué)科的課程設(shè)計(jì)的目的就是讓學(xué)生將單片機(jī)知識(shí)和模電數(shù)電、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、傳感器等相近課程知識(shí)點(diǎn)相綜合（圖1），結(jié)合計(jì)算機(jī)科學(xué)、電氣工程、物理、數(shù)學(xué)和機(jī)械工程等學(xué)科內(nèi)容加以運(yùn)用和轉(zhuǎn)化（圖2），完成知識(shí)真正消化、知識(shí)合理運(yùn)用和知識(shí)拓展應(yīng)用，更是提高學(xué)生綜合能力的重要手段。課程計(jì)劃還包括為學(xué)生提供在學(xué)習(xí)中做出選擇和行使自主權(quán)的機(jī)會(huì)，形式包括但不限于為作業(yè)或項(xiàng)目任務(wù)提供選項(xiàng)，學(xué)生根據(jù)課堂上老師教授的知識(shí)點(diǎn)及自己課下吸收的知識(shí)點(diǎn)，完成基本實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，可以給出幾個(gè)選作實(shí)驗(yàn)任務(wù)，教師可以根據(jù)實(shí)事和社會(huì)新聞熱點(diǎn)，有一些亟待解決的工程性問題進(jìn)行展開[3]，拓展一些開放性、層次性、啟發(fā)性的實(shí)驗(yàn)任務(wù)。同時(shí)，允許學(xué)生自行選擇自己的研究內(nèi)容或者探索主題，讓學(xué)生自行探索有意義的選題和任務(wù)。

教師需要整理好課程任務(wù)，進(jìn)行分階段下發(fā)，同時(shí)向?qū)W生提供相關(guān)資料及應(yīng)用案例，重點(diǎn)對(duì)這些優(yōu)秀案例在跨學(xué)科應(yīng)用進(jìn)行宣導(dǎo)。教師還需要從中確定資源需求，教師需要先學(xué)習(xí)與單片機(jī)應(yīng)用創(chuàng)新課程知識(shí)點(diǎn)和課程任務(wù)相近的內(nèi)容，或者在其他專業(yè)課程中了解學(xué)生正在學(xué)習(xí)的課程內(nèi)容，記錄其他學(xué)科學(xué)習(xí)過程中遇到的相似學(xué)科知識(shí)，總結(jié)知識(shí)點(diǎn)其中的相互聯(lián)系[4]，在課堂上進(jìn)行相關(guān)跨學(xué)科知識(shí)融合授課。讓學(xué)生更加認(rèn)可所學(xué)的科學(xué)知識(shí)是具有系統(tǒng)性的、高校對(duì)他們的課程設(shè)計(jì)是具有科學(xué)性的，教師對(duì)他們授課的進(jìn)程是具有細(xì)節(jié)的，而各學(xué)科任課教師之間也是相互交流的，并且為學(xué)生能將知識(shí)串聯(lián)起來運(yùn)用著各種巧思。此外，根據(jù)教師經(jīng)驗(yàn)推薦一些質(zhì)量高、分享者多的優(yōu)質(zhì)網(wǎng)站，優(yōu)質(zhì)的指導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，提升主動(dòng)思考的能力。

3 跨學(xué)科拓展

跨學(xué)科拓展不僅是要根據(jù)其他學(xué)科的關(guān)聯(lián)性，進(jìn)行穿插教學(xué)和知識(shí)點(diǎn)互通，更重要的是需要教育者尊重學(xué)生的個(gè)性方面的發(fā)展，還要鼓勵(lì)學(xué)生在單片機(jī)應(yīng)用綜合創(chuàng)新課程中進(jìn)行創(chuàng)造性工作。更深一層次的提升，需要教師帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行學(xué)生進(jìn)行競賽和企業(yè)聯(lián)系，教師在這些教學(xué)、競賽、合作和溝通過程中，可以幫助學(xué)生開發(fā)他們的創(chuàng)造潛力并實(shí)現(xiàn)他們?cè)谡n程中的既定目標(biāo)，在此過程中，順利的完成跨學(xué)科拓展目標(biāo)。

3.1 尊重學(xué)生的個(gè)性發(fā)展

高校的學(xué)生處于剛成年的階段，對(duì)外在的信息收集存在搜索和探索局限性，存在只聽自己想聽到的信息的片面性，認(rèn)知自己已經(jīng)認(rèn)知過的世界并進(jìn)行擴(kuò)展，同時(shí)，大學(xué)生在此階段也是處在創(chuàng)造最佳的年齡段，他們既萌生創(chuàng)造的欲望，又正在接收創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)和訓(xùn)練[5]，所以學(xué)校和老師應(yīng)幫助學(xué)生接觸不同知識(shí)領(lǐng)域，幫助他們完成訓(xùn)練自己思維和拓展認(rèn)知的同：步發(fā)展。另外一方面，學(xué)校和教師在指導(dǎo)的過程中，不能剝奪學(xué)生選擇的權(quán)力，需要教師隊(duì)伍具有包容性，并且要重視興趣愛好對(duì)學(xué)生的重要性。學(xué)生具有廣泛的興趣愛好，可以培養(yǎng)學(xué)生的觀察力、思維力、想象力和注意力，可以在興趣愛好領(lǐng)域更快的提高學(xué)生視野的寬闊程度。

我們教育者在指導(dǎo)的過程中，首先要提高自身識(shí)別學(xué)生個(gè)體差異的能力，高校的學(xué)生是來自不同省份、不同成長背景、甚至是不同國家的學(xué)生，他們擁有這個(gè)不同的學(xué)習(xí)風(fēng)格、不同的習(xí)慣、不同的喜好、愛好和偏好，更加擁有多種多樣的興趣和自身著重發(fā)展方向。教育者應(yīng)該識(shí)別和認(rèn)識(shí)到這些學(xué)生的個(gè)體差異并根據(jù)他們的需求定制課程擴(kuò)展內(nèi)容，在學(xué)習(xí)擴(kuò)展活動(dòng)中，可以幫助學(xué)生感到受到重視和尊重。教育者需向?qū)W生提供促進(jìn)積極的學(xué)習(xí)環(huán)境，促進(jìn)同學(xué)之間相互尊重，讓他們與同齡人或者師生之間進(jìn)行有效溝通和協(xié)作，讓同學(xué)之前獲得一種群體歸屬感，并且在課堂和生活中完成一定的共同目標(biāo)。

3.2 鼓勵(lì)學(xué)生做創(chuàng)造性的工作

創(chuàng)新是一個(gè)民族的靈魂，并且培養(yǎng)創(chuàng)新人才也是高等院校的基本任務(wù)。在廣泛涉獵更多學(xué)科的基礎(chǔ)上，為學(xué)生提供在單片機(jī)應(yīng)用綜合創(chuàng)新課程中探索自己更多想法和興趣的機(jī)會(huì)。教師提供開放式作業(yè)任務(wù)，允許靈活的應(yīng)用項(xiàng)目主題，或選擇使用創(chuàng)造性方法解決實(shí)際問題。學(xué)生去做更多創(chuàng)造行的工作，才能在未來人工智能興起的大環(huán)境中立足。

教育學(xué)家杜威特別強(qiáng)調(diào)，學(xué)校即是社會(huì)[6]，高校也是保護(hù)學(xué)生步入社會(huì)的前期階段。所以，教師應(yīng)該鼓勵(lì)學(xué)生去做非校內(nèi)活動(dòng)內(nèi)容，去做一些感興趣的活動(dòng)，能延續(xù)下去學(xué)習(xí)的東西，或者對(duì)有意義的事物進(jìn)行學(xué)習(xí)，學(xué)校和教育者都應(yīng)該給予支持。學(xué)生的見識(shí)越多，他們就具有更高的創(chuàng)造性可能。鼓勵(lì)學(xué)生與同齡人合作并分享他們的想法，教師可以在課程計(jì)劃內(nèi)設(shè)置小組項(xiàng)目或協(xié)作作業(yè)，要求學(xué)生共同努力創(chuàng)造創(chuàng)新和獨(dú)特的東西，小組作業(yè)更能突出學(xué)生的主體地位，增加學(xué)生的參與感、協(xié)作感和責(zé)任感，不同于教師獨(dú)力授課的方式，小組合作更能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造新，更有利于學(xué)生獨(dú)立思考。更深一層次的，高校應(yīng)該利用好自己的社會(huì)資源，讓學(xué)生更多的接觸同行業(yè)和跨行業(yè)的專業(yè)人才，并鼓勵(lì)學(xué)生與行業(yè)專業(yè)人士聯(lián)系，學(xué)生在與行業(yè)內(nèi)人員的溝通中[7]，基礎(chǔ)的可以通過講座、宣傳、會(huì)議等形式，讓行業(yè)專家與學(xué)生進(jìn)行當(dāng)面接觸，深入的滲透單片機(jī)技術(shù)的最新趨勢、前沿發(fā)展和技術(shù)壁壘，這有助于學(xué)生更加理解學(xué)習(xí)單片機(jī)課程的在實(shí)際行業(yè)中的應(yīng)用領(lǐng)域、使用方法等，還有利于學(xué)生發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有行業(yè)存在的技術(shù)不足，激發(fā)學(xué)生的靈感[8]，以解決實(shí)際問題為導(dǎo)向，更加深入的學(xué)習(xí)單片機(jī)的原理。

教育者除了培養(yǎng)學(xué)生技術(shù)和技能外，還需對(duì)學(xué)生提供有關(guān)創(chuàng)造力的反饋，針對(duì)如何改進(jìn)創(chuàng)造性工作提供建設(shè)性反饋，以及對(duì)學(xué)生在階段性完成創(chuàng)造性工作時(shí)，進(jìn)行認(rèn)可和贊揚(yáng)，達(dá)成學(xué)習(xí)與創(chuàng)造的良性循環(huán)。

3.3 教師帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行競賽和企業(yè)合作

人在解決實(shí)際應(yīng)用問題時(shí)，學(xué)習(xí)速度最快、效率最高、知識(shí)成功轉(zhuǎn)化的可能性越理想?；陧?xiàng)目的學(xué)習(xí)可以幫助學(xué)生發(fā)展實(shí)踐技能，并將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際應(yīng)用場景。讓企業(yè)征集解決方案或者企業(yè)中實(shí)際應(yīng)用任務(wù)要求，以比賽、競賽等形式，讓學(xué)生真正投入解決實(shí)際問題的思考中去，讓學(xué)生以實(shí)際出發(fā)，真正的將現(xiàn)有的知識(shí)轉(zhuǎn)化為解決問題的工具。高校和教師需要提高企業(yè)合作意識(shí)、鼓勵(lì)參與、提供指導(dǎo)和支持，與行業(yè)建立合作伙伴關(guān)系等，引導(dǎo)學(xué)生更多的參與到單片機(jī)類課程競賽和企業(yè)合作任務(wù)中。

首先，教師通過告知學(xué)生即將發(fā)生的活動(dòng)和機(jī)會(huì)來提高對(duì)比賽和企業(yè)合作的認(rèn)識(shí)。根據(jù)教師和學(xué)校的資源，分享競賽和校企合作的電子郵件、競賽公告和社交媒體共享信息，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與比賽并與企業(yè)聯(lián)系。其次，教育者需要對(duì)其提供指導(dǎo)和支持，為有興趣參加比賽或接觸企業(yè)聯(lián)系人的學(xué)生提供指導(dǎo)和支持。積極幫助準(zhǔn)備比賽提供資源，例如：培訓(xùn)材料或練習(xí)課程，并將學(xué)生與可以提供建議和支持的校友或行業(yè)專家聯(lián)系起來。更深一層次的，教育者可以與行業(yè)專家建立伙伴關(guān)系，并邀請(qǐng)專家向?qū)W生講述他們?cè)谠擃I(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)，這有助于將學(xué)生與未來潛在雇主聯(lián)系起來，并為他們提供寶貴的交流機(jī)會(huì)。

4 改進(jìn)考核機(jī)制

在創(chuàng)新課程的考核方法上，應(yīng)該改變理論課中的應(yīng)試考核，并不應(yīng)僅僅使用分?jǐn)?shù)去篩選學(xué)生是否有記住知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生是否理解消化重點(diǎn)內(nèi)容，學(xué)生是否符合高校畢業(yè)條件。高等教育階段不應(yīng)該僅僅依靠分?jǐn)?shù)去評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)的結(jié)果，并且在單片機(jī)這類應(yīng)用型課程上，更應(yīng)該忽略分?jǐn)?shù)對(duì)人才的篩選，無需再去篩選課程學(xué)習(xí)的合格人數(shù)。在創(chuàng)新課程中，更應(yīng)該注重提高學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力，并且側(cè)重于學(xué)生演講技巧與技術(shù)內(nèi)容的配合的能力、解決問題的能力和創(chuàng)新和團(tuán)隊(duì)合作的能力，根據(jù)學(xué)生在創(chuàng)新課程上的綜合能力進(jìn)行最終的評(píng)定，然而分配給每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的權(quán)重將取決于當(dāng)前課程的課程目標(biāo)。針對(duì)課程中查看學(xué)生的課程設(shè)計(jì)內(nèi)容和進(jìn)展，完成平時(shí)分?jǐn)?shù)的評(píng)定。最后采用演講答辯的方式，對(duì)學(xué)生完成指定任務(wù)進(jìn)行自我闡述，既注重過程與結(jié)果相結(jié)合，又能鍛煉學(xué)生語言表述能力，培養(yǎng)學(xué)生敏捷的思維能力和一定的組織語言的能力[9]，達(dá)成培養(yǎng)綜合人才的目標(biāo)。

教師需要設(shè)定好該課程最終考核形式為演講答辯，為學(xué)生學(xué)習(xí)此門課程的考核形式進(jìn)行心理建設(shè)，鼓勵(lì)學(xué)生接受挑戰(zhàn)、從失敗中學(xué)習(xí)并堅(jiān)持不懈地努力來培養(yǎng)成長型思維。教師提供側(cè)重于給予完成答辯項(xiàng)目進(jìn)度和改進(jìn)的反饋，針對(duì)課程答辯的技術(shù)內(nèi)容所涵蓋知識(shí)點(diǎn)的準(zhǔn)確性、完整性進(jìn)行指導(dǎo)。根據(jù)學(xué)生向觀眾及評(píng)委有效傳達(dá)技術(shù)內(nèi)容的能力來評(píng)估學(xué)生的演講技巧[10]。教師和評(píng)委將評(píng)估學(xué)生清晰表達(dá)能力、組織他們的想法的能力、使用適當(dāng)?shù)囊曈X輔助工具和吸引觀眾的能力以及為技術(shù)問題開發(fā)獨(dú)特解決方案的能力，結(jié)合學(xué)生對(duì)單片機(jī)硬件和軟件的理解、調(diào)試代碼、開發(fā)的代碼質(zhì)量、所提出想法的原創(chuàng)性和創(chuàng)造性等，綜合以上情況完成對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)情況的綜合評(píng)價(jià)。

教師可以在課程設(shè)計(jì)中設(shè)定，課程任務(wù)其中一項(xiàng)可以更改為小組項(xiàng)目，考核方式依舊可以選擇演講答辯，并且以小組形式的演講答辯。單片機(jī)應(yīng)用綜合創(chuàng)新的任務(wù)可以讓學(xué)生完成商業(yè)電梯設(shè)計(jì)、校園快遞柜存放設(shè)計(jì)、帶有倒車?yán)走_(dá)和倒車影像的多輪小車等實(shí)用性價(jià)值比較高的設(shè)計(jì)任務(wù)，由于此類項(xiàng)目設(shè)計(jì)的工程量較大，課時(shí)相對(duì)不夠用，較適用于進(jìn)行小組設(shè)計(jì)任務(wù)。教師在指導(dǎo)和引導(dǎo)學(xué)生完成任務(wù)的過程中，可以觀察學(xué)生團(tuán)隊(duì)有效合作、協(xié)作和平等地為項(xiàng)目做出貢獻(xiàn)的能力，進(jìn)行有效的評(píng)估團(tuán)隊(duì)合作技能[11]。并且在此過程中教師要鼓勵(lì)學(xué)生反思他們的學(xué)習(xí)和個(gè)人成長，最重要的是思考自身在團(tuán)隊(duì)內(nèi)的重要性，提供自我評(píng)估的機(jī)會(huì)，能夠真正在組內(nèi)活動(dòng)中比較客觀的認(rèn)識(shí)到自己優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，提前為步入社會(huì)，進(jìn)行社會(huì)性工作進(jìn)行鋪墊。

5 結(jié)語

《單片機(jī)應(yīng)用綜合創(chuàng)新》課程是一門更加注重實(shí)踐知識(shí)和創(chuàng)新創(chuàng)造的課程，在實(shí)際教學(xué)中應(yīng)用以上教學(xué)方法，學(xué)生認(rèn)為知識(shí)的轉(zhuǎn)化變得輕松，在實(shí)際需要完成一項(xiàng)作品時(shí)，才會(huì)激發(fā)對(duì)某一項(xiàng)功能的探索欲望，才會(huì)真正的將知識(shí)點(diǎn)記牢并應(yīng)用。今后，我們教育者還將不斷地探索，加大理論課程和創(chuàng)新進(jìn)階課程的改革力度，讓更多學(xué)生熱愛所選擇的專業(yè)，建立專業(yè)自信，體會(huì)科學(xué)的力量，為人類的進(jìn)步和科技的發(fā)展付出自己的一份力。

三亞學(xué)院第二批課程思政建設(shè)項(xiàng)目：SYJKSZ2022159。

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