单片机课程的创客式教学改革与实践

单片机课程是许多理工科专业的基础课程，该课程教学大部分采用一体化教学的方式，课程内容既包含了单片机理论知识，又包括了诸多以单片机为核心的小系统的实践操作和设计制作，整体来说这是一门包含了理论、设计、实践和创新应用的课程。单片机应用广泛，从智能仪表到导航系统，对于大部分理工科专业来说，学习掌握好这门课程十分重要。因此怎样提高单片机课程教学水平成为各大高校十分关注的问题。创客式教学是信息化时代伴随着信息技术发展而诞生的一种教学方式，该教学理念以创新、实践、分享为核心，通过资源整合实现对学生创新能力和实践操作能力的提升。从教学目标和教学方式来看，创客式教学无疑是创新教学的体现和进一步拓展。单片机课程的创客式教学改革是创客校园发展的一部分，也是未来课程教学改革发展的必然趋势。
1、创客式教学概述
创客是指利用开源资源等信息技术，将创意设计或概念转变为现实的部分人群的总称。随着科学技术的不断进步，创客开始广泛活跃于各个领域，创客运动、创客文化、创客教育等纷纷出现。这些创客式行为有共同的特点，那就是兼具创新、开放、共享、实践、合作的特点。随着国内教育改革的不断深入，创客教育开始在不同层次的学校中开展起来。相对来说国内创客式教学起步较晚，对于这一概念的认识国内专家主要有两种：一种认为要开设专门的创客课程，通过搭建创建空间，辅助以专业的指导培养创客式人才；另一种则认为要利用创客式教学的理念，将实践操作、创新思维的理念融入教学过程，以更好地培养学生的创新实践能力，提高学生的辩证思维。尽管两种概念方式不同，但创客的本质内涵都是一样的。创客式教学简言之就是将创客思维与教育教学管理融合在一起，继而形成一种新的教学模式。创客式教学以培养各层次学生的核心素养为目的，遵循在实践中学习的原则，以多维度解决问题为导向。创客式教学的整体流程可划分为问题提出、知识点讲解、问题模仿、创新引导、协同完成、分享成果几个方面。与传统的教学方式不同，一方面，创客式教学主要借助实际生活案例，更具有实践操作价值，另一方面创客式教学重在将理论知识落实于实践操作，这一过程中穿插不同的学科知识，是一种对知识点全面理解、实践、创新的过程。
2、单片机课程创客式教学的意义
单片机课程作为大部分理工科专业的重要基础课程，其教学质量的提升一直是各大高校和广大教师聚焦的重点。利用创客式教学理念实现对单片机课程教学的改革实践是对该课程教学的一次创新发展，一方面有助于提高学生的学习积极性和创新能力，另一方面进一步优化完善了课程教学体系，是信息时代教学改革发展的重要体现。
2.1提高学生学习主动性和创新力
单片机课程的创客式教学目标明确，过程设计合理，学生课程整体参与度较高，课程教学较传统教学方式有了很大的变化。在课程实践阶段，学生按照教师分组安排进行学习资源的查找，共同探讨解决问题的方式方法，同时主动实现小组成果的交流分享，实现了翻转课堂，在活跃课堂氛围的同时为学生创造了宽松的学习环境，学生的课堂学习主动性有了进一步提升。在课后的创客拓展实践中，学生在教师和学习资源的引导下，脑洞大开，根据所学的单片机知识，充分发挥个人主观能动性和弘扬团队协作精神，通过查看相关资料等方式，创新教学实践方法，从方案设计到具体实施，实现了多种以单片机理论为基础的创客产品的操作。这一过程中学生不仅实现了将理论应用于实践，而且创新能力有了进一步提升。
2.2促进教学体系优化完善
单片机课程的创客式教学在激发学生学习主动性和创新力的同时，对学生自学和解决问题的能力也是一种锻炼，需注意的是在这个过程中，会有很多学生受学习能力的限制，不能跟上整体的学习进程，对此教师要做好监督引导工作，对于学习基础比较薄弱的学生，教师要实时给予必要的指导，耐心引导学生分阶段一步步完成单片机课程的学习实践，在掌握相关知识点后鼓励学生创新实践，通过教师的辅导实现创意作品的设计制作。创客式教学始终坚持开放创新、实践探索的教育理念，学生无论是自主创新实践，还是在教师的辅导下完成创意设计，都是课堂教学综合效果提升的重要体现，一方面改变了传统教学过程中学生被动学
习的状态，另一方面分层次管理的方式不仅减轻了教师课堂负担，还很好地实现了对基础较差学生的辅导，达到了全员共同进步的目的。
3、单片机课程的创客式教学改革与实践建议结合
单片机课程的特点和创客式教学的优势，本文针对传统课程教学中出现的学生热情不高、课堂气氛不活跃、教学内容枯燥等问题，融合创客式教学的特点，克服传统教学中出现的重理论轻实践、评价考核方式单一等缺点，坚持学生的学习主体地位，以激发学生的学习积极性和兴趣为核心，对单片机课程教学实施改革实践。一方面要进一步优化教学内容，完善教学设计管理流程，将提高学生实践创新能力作为基本点。另一方面充分利用创客式教学的优势，采用项目式教学的模式，鼓励学生将所学知识进行创新实践。同时完善教学考核体系，将学生课前课后的教学表现纳入考核项目，确保对学生考评的全面和公平公正。
3.1优化设计教学内容
单片机课程的创客式教学要实现对教学内容的进一步优化完善，改变传统的教学内容安排，从单片机实际应用的角度出发，课程内容遵循从简单单一到复杂综合的原则，将不同的知识点与创客任务融合起来，保持教学内容的开放性和实用性。课堂上教师要将创新教学目标、挖
掘教学资源作为教改重点，单片机课程内容涉及面较广，除单片机基本原理知识外，指令系统程序设计、各种接口技术等都在课程教学范畴内，对此教师要在原有教学内容的基础上，充分利用互联网教学资源，将与课程有关的教学视频、课件、操作软件等资源整合起来，优化设计教学内容，提升学生的课堂学习体验感，提高学生对单片机课程学习的认知，满足学生创客式教学实践的需求。教师还要做好教学实践的设计工作，按照从简单到复杂的原则，通过由简到难的项目实践加深学生对知识点的认知。
例如教师在设计以单片机为基础的智能小车实践中，要将每一知识点落实到操作实践中，引导学生独立完成单片机输入输出、计数器、中断机制、通信链接等操作，过程中给予必要的辅导，鼓励学生进行任务再创新实践，在提高学生创新实践能力的同时促进学生认知思维的全面发展。在每一次教学实践后，教师要鼓励学生进行成果的沟通交流，提高学生共享学习意识。
3.2完善教学实践流程
传统的单片机课程教学与创客式教学模式有所不同，创客式教学模式更注重学生的实践操作能力培养。对此单片机课程教学要进一步优化完善教学实践流程，坚持以学生为核心，在实践操作过程中从实践任务准备设计、实际操作、成果分享到最后的优化创新，都体现创客式教学开放创新的教学理念。首先，在实践任务设计准备阶段，教师要做好实践方案，将学生进行分组，然后将任务内容和相关知识点传达给学生，鼓励学生以小组分担的方式实现对学习资料和相关资源的查找搜集，过程中将不能解决的问题反馈给教师，教师针对学生的反馈意见，有针对性地做好讲解引导。这个过程中教师完全可以借助网络共享平台，实现与学生的互动交流，进一步促进互动效率的提升。其次，在课堂实践操作中，教师要针对小组提出的知识难点和设计难点进行答疑，对每个小组的实践方案进行指导，小组在教师优化方案的基础上，实现对实践任务的操作，在过程中加深对知识点的认知理解，整个过程中教师要注意观察，保持学生主体地位的同时给予必要的指导。最后，在完成任务实践操作的基础上，教师要督促学生将操作成果分享到共享平台，并组织小组之间的沟通交流，互相学习，在此基础上鼓励学生创新实践内容，加深学生对单片机知识点的实操认知。事实证明创客式教学实践过程更注重学生的动手能力和创新能力培养，这与单片机课程教学的目的是一致的。
3.3健全教学考核体系
教学评价考核是衡量教学质量的重要组成部分，也是评判学生学习成果的主要方式之一，因此要重视对单片机教学考核体系的设计。不同于传统教学以考试为目的的考核方式，创客式教学的考核评价以核心素养为标准，从内容到形式更为全面，将学生课前、课中、课后学习状况全面纳入考核体系，是对学生学习情况的综合考查。传统的考核方式重点在于对学生成绩的评价，缺少对学生创新能力、动手能力、创新思维的评价考核。以前考试方式往往过于重视理论知识点的书面考核，导致学生考试前死记硬背，在应对完考试后学生对这一科目束之高阁，对课程深入理解更是无从谈起。基于创客式教学的单片机考核模式改变了这一做法，考核评价分为综合考评和结果考评两部分，其中综合考评是指对学生在日常学习中课堂表现的评价，包括迟到早退、上课是否认真听讲等。结果考评中教师会通过布置实践任务的方式，让学生自主设计实践项目。学生通过查阅资料、亲自设计实践等一系列流程，加深对知识点的认知。教师在参考学生日常课堂表现和实践成果的基础上，对学生进行综合考评，这种考核方式无疑更为科学、全面。
3.4采用项目教学模式
创客式教学理念下的项目教学模式，实现了教师和学生在教学过程中对教学内容的设计和反思，进一步提高了学生对单片机课程的实践操作能力，是对具有操作要求的工科课程教学模式的成功实践。首先，项目式教学实现了对教学内容的创新设计，在教师指导下，学生创新理念得到了优化实践，这是对学生创新能力和实践操作水平的肯定。其次，项目式教学是将学生进行分组教学，过程中提高了学生的沟通交流水平，通过相互交流项目创作理念，激发学生的创新发散思维，让学生学会分享的同时意识到团队协作的重要性。再次，项目式教学模式采用开放创新的理念，将知识点与实践操作和素质教育结合在一起，无论是教学方式、教学评价还是教学理念都得到了学生的一致认可，过程中分层次的引导和学习方式，让很多学习基础薄弱的学生开始对课程学习感兴趣。项目式教学能够帮助教师更好地发现学生的认知难点，也更容易让学生清楚自己对知识点的理解程度，在肯定自我学习能力的同时，对学习能力和实践能力进行验证。这种方式不仅能够促进师生之间的沟通交流，实现师生共同体和谐关系的构建，还为教学质量和水平的提升创造了人文氛围。
4、结语
将创客式教学融入单片机课程教学改革，落实“以学生为主体，提高学生创新力为目的”的教学改革方针。结合单片机课程的知识点，利用创客式教学理念穿插多学科交叉教学，引导学生在课程中创新实践，进一步调动学生对课程学习的兴趣和积极性，在提高单片机课程教学水平的同时，以创客式教学理念激发学生的创新能力。单片机课程的创客式教学改革实践进一步证明了创客式教学的可行性，未来在课程教学改革的基础上，要进一步从专业角度对人才培养体系进行优化完善，将创客式教学理念纳入专业核心课程教学改革。同时可以通过开展第二课堂的方式，定期举行基于专业课程教学的竞赛或实践比赛活动，鼓励学生积极参与，一方面为了更好地培养学生的创客精神，另一方面激发学生的互动创新思维，真正实现在求知、实践、创新中培养新时代人才。