摘要：目前，我国已进入创新创业教育4.0时代，创新创业与专业课程教育的融合已成为必然趋势。以单片机原理及应用课程为例，通过梳理课程内容、优化教学活动、创新课程体系三个方面的分析，详细阐述了创新创业与专业课程教育深度融合的设计方法，有效提高学生的创新创业能力，实现创新创业教育与专业教育的深度融合。
关键词：创新创业；专业课程；教学设计；深度融合；单片机
《单片机原理及应用》是机械电子工程、电气自动化等专业学生必须掌握的知识和技能，在学生未来的工作和进一步深造中拥有举足轻重的地位。但目前高等教育机构多采用传统的教学方法[1]，多以课堂讲述和实践训练进行课程教学，学生的学习积极性不高，主观能动性较差，不能很好地开阔学生视野，不利于提高学生的创新创业能力。因此，如何在单片机课程改革中让学生既能很好地达到知识学习目标，又能提高学生的创新创业能力，成了一个亟待解决的问题。《单片机原理及应用》课程建设基于创新创业与专业课程融合的教学理念，重新梳理课程内容，融入创新创业知识，优化课程教学活动，创新课程体系，构建了一套完整的专创融合之路。在学生熟练掌握单片机基本应用的前提下，进一步培养学生创造性思维，激发学生创业灵感，达到创新创业教育与专业课程教育的有效融合。
1创新创业与专业课程教育深度融合的方法
目前，许多高等教育机构都在探索如何实现创新创业与专业课程教育深度融合的方法，旨在建立一个具有特色的专创融合之路[2]。本文以《单片机原理及应用》课程为例，从单片机的课程内容，教学活动和教学过程三个方面进行分析，探索出了创新创业与专业课程的融合之路。
1.1梳理课程内容，融入创新创业
基于OBE教学理念组织教师团队赶赴相关企业考察，了解企业对单片机人才的需求，与企业工程师共同梳理课程内容，深度挖掘单片机课程中有关创新创业的知识，共同探讨课程教学方案，结合课程特点重新制定课程教学目标。聘请行业内创新创业类专家开展座谈会议，与专家共同探讨如何培养学生创新精神、强化学生创业意识和提高学生创新创业能力，并制定一系列可以激发学生开放性思维的课堂活动。组织教师团队开展教学会议，梳理单片机课程知识，分析企业工程师和创新创业专家意见和建议，在教学设计时着重训练符合创新创业的知识点，设计创新创业活动（分享个人创新创业经历等），激励学生创业热情。
1.2优化教学活动，激发创新创业意识
充分利用讨论式、项目案例驱动式和线上线下混合式的教学方法，以学生为中心开展教学活动[3]。1.2.1开展创新创业课堂讨论在课堂上提出自动化行业亟需解决的问题（自动化产品安全问题、美国芯片封锁问题等），组织学生分组讨论，并开展辩论大赛，得出可实施性解决方案。1.2.2开展创新创业线上教学活动建立网络课堂资源库，在线上课堂发布人脸识别技术、智能语音识别技术以及物联网应用技术等单片机先进科学知识，开阔学生视野，为学生未来的发展奠定坚实的基础；发布“吸盘式高楼窗户清洁装置”“大卡车盲区识别系统”“智能数控划线机控制系统”等单片机创新创业项目案例视频，并组织学生讨论，引导学生思考，激发学生创新创业意识。1.2.3开展创新创业项目训练挑选创新创业项目（DIY智能语音小车控制系统）贯穿整个课外教学过程，使学生在教师的带领下可以顺利完成创新创业项目。创新创业项目实施流程如图1所示。首先，带领学生熟悉DIY智能语音小车的控制对象并制定具体控制方案。然后，要求学生统计单片机控制系统所需的输入/输出口数量。之后，根据统计结果和控制方案，选择合适的单片机、电动机和传感器等器件。接下来，要求学生分配单片机输入/输出口的具体功能。其后，指导学生搭建DIY智能语音小车控制电路，再要求学生编写并完成智能小车的控制程序，最后，完成DIY智能语音小车实物制作[4]。最终评选出优秀项目小组，给予一定的奖励。
1.3创新教学过程，实现深度融合
通过“上课→扩展学习→实践练习→学科竞赛→创新创业大赛→创办企业”实现创新创业与专业课程的深度融合，使学生经历多个阶段的学习，最大程度强化所学专业知识，进一步提高学生创新创业能力。在第一阶段，学生在教师指导下通过课堂学习熟练掌握专业知识和工作技能。在第二阶段，学生通过网络课堂进一步开拓自我视野，掌握更深层次的单片机知识和应用技能。在第三阶段，学生需要在校内实训基地完成综合训练，从而使学生的理论知识与实践技能得到提高。在第四阶段，组织学生参加大学生课外学术竞赛，从而使学生所学知识与技能的运用能力得到进一步提高。在第五阶段，组织优秀学生参加创新创业大赛，让学生认识到创新是引领发展的第一生产力，进一步培养学生创新意识，提高自主创新能力。在第六阶段，鼓励学生创办与学科相关的企业，引导学生走上创新创业的道路，使学生通过所学知识引领世界潮流，为中华民族的科技发展而努力奋斗。图2为创新创业与专业课程深度融合实施流程，下面以定时/计数器为案例阐述实现创新创业与专业课程深度融合实施的具体方法。图2创新创业与专业课程深度融合实施流程1.3.1筛选课程内容，讲解课程知识在完成大纲要求教学工作的前提下，筛选出课程内容中关于创新创业的知识点，并对创新创业知识点进行着重训练。知识点的选取既要符合课程教学的要求，又要满足学生在未来创新创业中的需求。定时/计数器是单片机课程中必须熟练掌握的重要知识，也是课程考核的重中之重。定时/计数器功能在日常生活中应用非常广泛，而且在“电阻焊机的保压时间”“机器人的姿态控制”以及“消除瞬时干扰”等应用场合也非常重要，很适合作为一个专创融合的知识点。筛选出专创融合知识点后，通过线下课堂讲解定时/计数器的工作原理、TCON和TMOD两个控制寄存器的基本知识，并使用Keil编程软件和Proteus仿真软件讲解定时/计数器的编程方法，完成课堂教学内容。1.3.2扩展学习课程内容完成课堂教学内容后，进一步开发定时/计数器符合创新创业的知识，延伸出“基于PWM的舵机角度控制”。舵机角度控制在遥控汽车和遥控飞机等领域起着至关重要的作用，其通过不断调节PWM的占空比，从而实现舵机角度的连续变化。要求学生在线上课堂学习PWM的基本原理及应用，发布线上作业，要求学生完成舵机角度控制的程序编写和线上仿真。学生在学习舵机角度控制的过程中可以进一步开阔视野，更深层次的掌握单片机知识和技能。1.3.3练习机器人姿态控制通过机器人多个关节协调运动可以实现机器人不同的姿态变化，而机器人每个关节的运动都是通过控制舵机角度的不断变化实现的。因此，机器人姿态控制是舵机的一个典型应用。练习机器人姿态控制可以锻炼学生动手能力，深化课堂所学知识，达到学以致用的教学效果。具体实施步骤如下：首先，教师在实训中心讲解机器人姿态控制的理论知识，复习PWM脉宽调制波的内容。然后，教师通过现场演示机器人姿态控制，让学生对机器人姿态控制有一定的感性认识。之后，学生自由组合为三人一组，完成机器人姿态控制的练习，观察学生在遇到有代表性的问题时，学生可以暂时中止练习，听教师对相关问题讲解。当学生全部完成练习后，组织学生提出练习过程中遇到的问题，由学生自主讨论如何解决，遇到学生无法自主解决的问题时，再由教师进行讲解。1.3.4带领学生参加学科竞赛在上述教学过程中学生已经掌握单片机课程知识，并具备了较好的动手能力。然后，由教师发布机器人比赛项目，学生独立完成机器人控制方案的制定、控制电路的搭建、控制程序的编写以及机器人实物的制作。之后，由教师带领学生参加“中国工程机器人大赛暨国际公开赛（见图3）”“中国服务机器人大赛”等单片机控制类学科竞赛。通过参加机器人大赛使学生拥有扎实的理论知识和过硬的技能运用能力。1.3.5带领学生参加创新创业大赛在学生能够熟练运用课堂所学知识，拥有过硬的动手能力，并可以自主完成单片机项目时，教师团队带领学生参加“互联网+”“ICAN”和“玉洛汇”等创新创业大赛，学生在教师的指导下完成市场调研、创新创业项目申报、创新创业项目规划和创新创业项目现场汇报等内容。让学生提前面对未来可能遇到的问题和挑战，提高学生创新创业能力[5]。学生参加“互联网+”大学生创新创业大赛获奖证书见图4。1.3.6指导学生创办企业向学生展示历届学长创办的企业，例如：神州机器人有限公司等，激发学生创业热情，对有意愿的学生进行创业指导，提供公司选址、公司注册以及资金等方面的帮助，引导学生走上创业道路。
2创新创业与专业课程融合之路在单片机课程中的教学效果
洛阳理工学院的《单片机原理及应用》课程从2018年开始采用专创融合的教学模式，以2018级、2019级和2020级机械电子工程和机械制造及其自动化专业15个班级450名学生为例，分析专创融合课程教学设计方法在单片机课程中的教学效果。单片机课堂采用专创融合教学设计方法的三年内，学生对单片机的学习积极性增强，对理论知识的掌握更加牢靠，创新创业能力大幅提升。近三年，学生参加“中国工程机器人大赛”“中国服务机器人大赛”及“挑战杯”等学科竞赛，获得省级以上奖项44项；参加“互联网+”“I-CAN”和“创青春”等创新创业类大赛，获得省级以上奖项32项，还有一个学生团队获得洛阳市“玉洛汇”项目10万元创新创业经费支持。近几年，学生已在洛阳理工学院大学科技园创办公司5家，其中2家已实现盈利。
3结语
本文以洛阳理工学院《单片机原理及应用》课程为例，探索出了专创融合课程的教学设计方法。任课教师与企业专家共同梳理课程内容，筛选出符合创新创业的知识点，融入课程教学，并着重训练符合创新创业的知识点；优化了课堂教学活动，开展创新创业课堂讨论和线上教学活动，并开展创新创业项目训练，以此激发学生创新意识，强化学生创新创业能力；并创新教学过程，实现“上课→扩展学习→实践练习→学科竞赛→创新创业大赛→创办企业”的专创融合教学体系。专创融合课程教学设计方法的应用使学生既拥有过硬的理论知识和技能运用能力，又大大提高了学生的创新创业能力。
参考文献
[1]孙磊,胡程皓,胡铱,等.单片机课程专创融合实践研究[J].河北农机,2018(10):48.
[2]颜鲁新,李明澈,李帅兵,等.《光伏发电技术应用与创新创业》专创融合课程建设思考[J].产业与科技论坛,2020(19)22:134-135.
[3]肖景阳.专创融合背景下云计算机专业课程建设研究[J].河北能源职业技术学院学报,2020,20(2):92-93.
[4]杨海军,朱德荣,党保华,等.一种基于流程训练的实践教学方法[J].教育现代化,2020,7(41):183-185.
[5]赵志红.专创融合课程教学设计与实践研究[J].北京宣武红旗业余大学学报,2020(Z1):60-64.
作者：杨海军 赵世星 单位：洛阳理工学院
