單片機課程的創客式教學改革與實踐

單片機課程是許多理工科專業的基礎課程，該課程教學大部分采用一體化教學的方式，課程內容既包含了單片機理論知識，又包括了諸多以單片機為核心的小系統的實踐操作和設計制作，整體來說這是一門包含了理論、設計、實踐和創新應用的課程。單片機應用廣泛，從智能儀表到導航系統，對于大部分理工科專業來說，學習掌握好這門課程十分重要。因此怎樣提高單片機課程教學水平成為各大高校十分關注的問題。創客式教學是信息化時代伴隨著信息技術發展而誕生的一種教學方式，該教學理念以創新、實踐、分享為核心，通過資源整合實現對學生創新能力和實踐操作能力的提升。從教學目標和教學方式來看，創客式教學無疑是創新教學的體現和進一步拓展。單片機課程的創客式教學改革是創客校園發展的一部分，也是未來課程教學改革發展的必然趨勢。
1、創客式教學概述
創客是指利用開源資源等信息技術，將創意設計或概念轉變為現實的部分人群的總稱。隨著科學技術的不斷進步，創客開始廣泛活躍于各個領域，創客運動、創客文化、創客教育等紛紛出現。這些創客式行為有共同的特點，那就是兼具創新、開放、共享、實踐、合作的特點。隨著國內教育改革的不斷深入，創客教育開始在不同層次的學校中開展起來。相對來說國內創客式教學起步較晚，對于這一概念的認識國內專家主要有兩種：一種認為要開設專門的創客課程，通過搭建創建空間，輔助以專業的指導培養創客式人才；另一種則認為要利用創客式教學的理念，將實踐操作、創新思維的理念融入教學過程，以更好地培養學生的創新實踐能力，提高學生的辯證思維。盡管兩種概念方式不同，但創客的本質內涵都是一樣的。創客式教學簡言之就是將創客思維與教育教學管理融合在一起，繼而形成一種新的教學模式。創客式教學以培養各層次學生的核心素養為目的，遵循在實踐中學習的原則，以多維度解決問題為導向。創客式教學的整體流程可劃分為問題提出、知識點講解、問題模仿、創新引導、協同完成、分享成果幾個方面。與傳統的教學方式不同，一方面，創客式教學主要借助實際生活案例，更具有實踐操作價值，另一方面創客式教學重在將理論知識落實于實踐操作，這一過程中穿插不同的學科知識，是一種對知識點全面理解、實踐、創新的過程。
2、單片機課程創客式教學的意義
單片機課程作為大部分理工科專業的重要基礎課程，其教學質量的提升一直是各大高校和廣大教師聚焦的重點。利用創客式教學理念實現對單片機課程教學的改革實踐是對該課程教學的一次創新發展，一方面有助于提高學生的學習積極性和創新能力，另一方面進一步優化完善了課程教學體系，是信息時代教學改革發展的重要體現。
2.1提高學生學習主動性和創新力
單片機課程的創客式教學目標明確，過程設計合理，學生課程整體參與度較高，課程教學較傳統教學方式有了很大的變化。在課程實踐階段，學生按照教師分組安排進行學習資源的查找，共同探討解決問題的方式方法，同時主動實現小組成果的交流分享，實現了翻轉課堂，在活躍課堂氛圍的同時為學生創造了寬松的學習環境，學生的課堂學習主動性有了進一步提升。在課后的創客拓展實踐中，學生在教師和學習資源的引導下，腦洞大開，根據所學的單片機知識，充分發揮個人主觀能動性和弘揚團隊協作精神，通過查看相關資料等方式，創新教學實踐方法，從方案設計到具體實施，實現了多種以單片機理論為基礎的創客產品的操作。這一過程中學生不僅實現了將理論應用于實踐，而且創新能力有了進一步提升。
2.2促進教學體系優化完善
單片機課程的創客式教學在激發學生學習主動性和創新力的同時，對學生自學和解決問題的能力也是一種鍛煉，需注意的是在這個過程中，會有很多學生受學習能力的限制，不能跟上整體的學習進程，對此教師要做好監督引導工作，對于學習基礎比較薄弱的學生，教師要實時給予必要的指導，耐心引導學生分階段一步步完成單片機課程的學習實踐，在掌握相關知識點后鼓勵學生創新實踐，通過教師的輔導實現創意作品的設計制作。創客式教學始終堅持開放創新、實踐探索的教育理念，學生無論是自主創新實踐，還是在教師的輔導下完成創意設計，都是課堂教學綜合效果提升的重要體現，一方面改變了傳統教學過程中學生被動學
習的狀態，另一方面分層次管理的方式不僅減輕了教師課堂負擔，還很好地實現了對基礎較差學生的輔導，達到了全員共同進步的目的。
3、單片機課程的創客式教學改革與實踐建議結合
單片機課程的特點和創客式教學的優勢，本文針對傳統課程教學中出現的學生熱情不高、課堂氣氛不活躍、教學內容枯燥等問題，融合創客式教學的特點，克服傳統教學中出現的重理論輕實踐、評價考核方式單一等缺點，堅持學生的學習主體地位，以激發學生的學習積極性和興趣為核心，對單片機課程教學實施改革實踐。一方面要進一步優化教學內容，完善教學設計管理流程，將提高學生實踐創新能力作為基本點。另一方面充分利用創客式教學的優勢，采用項目式教學的模式，鼓勵學生將所學知識進行創新實踐。同時完善教學考核體系，將學生課前課后的教學表現納入考核項目，確保對學生考評的全面和公平公正。
3.1優化設計教學內容
單片機課程的創客式教學要實現對教學內容的進一步優化完善，改變傳統的教學內容安排，從單片機實際應用的角度出發，課程內容遵循從簡單單一到復雜綜合的原則，將不同的知識點與創客任務融合起來，保持教學內容的開放性和實用性。課堂上教師要將創新教學目標、挖
掘教學資源作為教改重點，單片機課程內容涉及面較廣，除單片機基本原理知識外，指令系統程序設計、各種接口技術等都在課程教學范疇內，對此教師要在原有教學內容的基礎上，充分利用互聯網教學資源，將與課程有關的教學視頻、課件、操作軟件等資源整合起來，優化設計教學內容，提升學生的課堂學習體驗感，提高學生對單片機課程學習的認知，滿足學生創客式教學實踐的需求。教師還要做好教學實踐的設計工作，按照從簡單到復雜的原則，通過由簡到難的項目實踐加深學生對知識點的認知。
例如教師在設計以單片機為基礎的智能小車實踐中，要將每一知識點落實到操作實踐中，引導學生獨立完成單片機輸入輸出、計數器、中斷機制、通信鏈接等操作，過程中給予必要的輔導，鼓勵學生進行任務再創新實踐，在提高學生創新實踐能力的同時促進學生認知思維的全面發展。在每一次教學實踐后，教師要鼓勵學生進行成果的溝通交流，提高學生共享學習意識。
3.2完善教學實踐流程
傳統的單片機課程教學與創客式教學模式有所不同，創客式教學模式更注重學生的實踐操作能力培養。對此單片機課程教學要進一步優化完善教學實踐流程，堅持以學生為核心，在實踐操作過程中從實踐任務準備設計、實際操作、成果分享到最后的優化創新，都體現創客式教學開放創新的教學理念。首先，在實踐任務設計準備階段，教師要做好實踐方案，將學生進行分組，然后將任務內容和相關知識點傳達給學生，鼓勵學生以小組分擔的方式實現對學習資料和相關資源的查找搜集，過程中將不能解決的問題反饋給教師，教師針對學生的反饋意見，有針對性地做好講解引導。這個過程中教師完全可以借助網絡共享平臺，實現與學生的互動交流，進一步促進互動效率的提升。其次，在課堂實踐操作中，教師要針對小組提出的知識難點和設計難點進行答疑，對每個小組的實踐方案進行指導，小組在教師優化方案的基礎上，實現對實踐任務的操作，在過程中加深對知識點的認知理解，整個過程中教師要注意觀察，保持學生主體地位的同時給予必要的指導。最后，在完成任務實踐操作的基礎上，教師要督促學生將操作成果分享到共享平臺，并組織小組之間的溝通交流，互相學習，在此基礎上鼓勵學生創新實踐內容，加深學生對單片機知識點的實操認知。事實證明創客式教學實踐過程更注重學生的動手能力和創新能力培養，這與單片機課程教學的目的是一致的。
3.3健全教學考核體系
教學評價考核是衡量教學質量的重要組成部分，也是評判學生學習成果的主要方式之一，因此要重視對單片機教學考核體系的設計。不同于傳統教學以考試為目的的考核方式，創客式教學的考核評價以核心素養為標準，從內容到形式更為全面，將學生課前、課中、課后學習狀況全面納入考核體系，是對學生學習情況的綜合考查。傳統的考核方式重點在于對學生成績的評價，缺少對學生創新能力、動手能力、創新思維的評價考核。以前考試方式往往過于重視理論知識點的書面考核，導致學生考試前死記硬背，在應對完考試后學生對這一科目束之高閣，對課程深入理解更是無從談起。基于創客式教學的單片機考核模式改變了這一做法，考核評價分為綜合考評和結果考評兩部分，其中綜合考評是指對學生在日常學習中課堂表現的評價，包括遲到早退、上課是否認真聽講等。結果考評中教師會通過布置實踐任務的方式，讓學生自主設計實踐項目。學生通過查閱資料、親自設計實踐等一系列流程，加深對知識點的認知。教師在參考學生日常課堂表現和實踐成果的基礎上，對學生進行綜合考評，這種考核方式無疑更為科學、全面。
3.4采用項目教學模式
創客式教學理念下的項目教學模式，實現了教師和學生在教學過程中對教學內容的設計和反思，進一步提高了學生對單片機課程的實踐操作能力，是對具有操作要求的工科課程教學模式的成功實踐。首先，項目式教學實現了對教學內容的創新設計，在教師指導下，學生創新理念得到了優化實踐，這是對學生創新能力和實踐操作水平的肯定。其次，項目式教學是將學生進行分組教學，過程中提高了學生的溝通交流水平，通過相互交流項目創作理念，激發學生的創新發散思維，讓學生學會分享的同時意識到團隊協作的重要性。再次，項目式教學模式采用開放創新的理念，將知識點與實踐操作和素質教育結合在一起，無論是教學方式、教學評價還是教學理念都得到了學生的一致認可，過程中分層次的引導和學習方式，讓很多學習基礎薄弱的學生開始對課程學習感興趣。項目式教學能夠幫助教師更好地發現學生的認知難點，也更容易讓學生清楚自己對知識點的理解程度，在肯定自我學習能力的同時，對學習能力和實踐能力進行驗證。這種方式不僅能夠促進師生之間的溝通交流，實現師生共同體和諧關系的構建，還為教學質量和水平的提升創造了人文氛圍。
4、結語
將創客式教學融入單片機課程教學改革，落實“以學生為主體，提高學生創新力為目的”的教學改革方針。結合單片機課程的知識點，利用創客式教學理念穿插多學科交叉教學，引導學生在課程中創新實踐，進一步調動學生對課程學習的興趣和積極性，在提高單片機課程教學水平的同時，以創客式教學理念激發學生的創新能力。單片機課程的創客式教學改革實踐進一步證明了創客式教學的可行性，未來在課程教學改革的基礎上，要進一步從專業角度對人才培養體系進行優化完善，將創客式教學理念納入專業核心課程教學改革。同時可以通過開展第二課堂的方式，定期舉行基于專業課程教學的競賽或實踐比賽活動，鼓勵學生積極參與，一方面為了更好地培養學生的創客精神，另一方面激發學生的互動創新思維，真正實現在求知、實踐、創新中培養新時代人才。