关键词：“智能+”；微控制器系列课程；混合递进模式

Abstract:The micro-controller series courses are the core courses for the students majoring in electrical engineering in colleges and universities, but their teaching contents and teaching modes are relatively old, resulting in the students being unable to adapt to the development of the "intelligence + " era after graduation, the disconnection between the professional ability of university talents and the development of science and technology. This paper puts forward a kind of enterprise engineering project which takes the latest market as the guide, and introduces the intelligent product as the case or introduces the artificial intelligence technology in the theory teaching, the teaching mode changes from the teaching mode to the project-driven, public demonstration, the teaching of mixed progressive mode in classroom discussion. Set up a set of complete teaching system for the micro-controller series courses, and carry on the progressive training to the students in different levels. Let the lower grade students realize the logical relationship between the courses they have learned and stimulate the students' internal motivation for learning. The middle and upper grade students take the initiative to complete practical projects to deepen their professional knowledge while accumulating experience in engineering projects, cultivating students practical engineering application ability and innovation ability.

Key words: ‘Intelligence+’; Microcontroller series courses; Mixed progressive mode

 1  微控制器系列课程教学改革现状

微控制器系列课程主要包括微控制器的先修课程如电路、数字电子技术、模拟电子技术等，基本的微控制器课程如单片机、微机原理、EDA、PLC等，较为复杂的微控制器如DSP、嵌入式等。这一系列的课程在高校教学中相当长一段时间都是较为传统陈旧的，如《电路》课程，停留在较为理想的电路分析计算，而非实践工程中的具体电路调试应用，学生并不知道学了本课程后有什么用；单片机停留在老旧的C51单片机教学，而非实践应用中较多的STM32、MSP430单片机，学生所学知识跟不上当前新技术的发展。^[1]

在“智能+”背景下，国内外各高校掀起以新经济模式为导向，对高校课程教学模式进行改革的热潮^[1]。美国的麻省理工学院很早就对电气工程与计算机导论课程的教学进行了改革，融入了人工智能的机器学习技术，并在课程考核中设置了针对人工智能实际项目的验收，英国的爱丁堡大学是英国最早运用“智能+”进行教学改革与建设的大学，其目的是培养能适应任何职业环境的技术人才^[2]。

我国“智能+”的教学改革虽起步较晚，但在一些课程改革中已经初见成效。国内部分高校也正大力推进该教学模式的改革^[3]。例如东南大学以实践驱动的“微控制器”教学模式，强调课外实践与新技术相结合，同济大学实施微控制器课程设计的改革，河北工业大学提出“智能控制”课程的项目导入混合式教学模式，都达到了较好的效果^[2]。这些成果为“智能+”背景下微控制器系列课程教学模式改革提供了参考意义。

2. 混合递进模式教学改革方案

微控制器系列课程主要对象是电类专业的学生，不同年级的学生对于专业知识的掌握程度不一样，在“智能+”背景下课程改革的要求和实施方式也不一样。对于低年级的学生，主要涉及微控制器的先修课程，在教学中融入“智能+”产品的概念，以成熟的智能产品为导入^[3]，从元器件的角度梳理相关知识点，建立课程体系结构概念。对于中高年级的学生，侧重于在专业能力上的锻炼，因此在微控制器课程中，可以通过实验、课程设计、或布置课后实践作业“智能+”设计项目的形式驱动教学，还可以将智能项目与毕业设计结合，提前预研。建立一套混合递进教学模式的体系结构，如附图所示。

低年级阶段：主要针对大一年级的学生，此阶段除了公共基础课之外，会接触到电路，数字电子技术，模拟电子技术等专业基础课，将成熟的“智能+”产品作为案例导入教学，在一开始就要让学生知道这个课程前面应该学什么，这个课程又是为后面哪些课打基础的，建立起课程的知识体系，此外可以布置课后进行智能项目调研，让学生自己去发现所学课程在实践中的用途，课内的实验及课程设计将原来实验箱操作的实验改为开发板做实验。

附图 混合递进教学模式

高年级阶段：大四年级的学生，学习DSP原理及应用，嵌入式原理及应用等这些相对难度加大的微控制器专业课，并完成毕业设计课题^[5]。在教学中理论的讲解仍可以“智能+”项目作为教学案例讲解其应用方法，在实验、课程设计或课外实践中，可以选择半成熟的“智能+”系统，在此基础上进行二次开发，充分发挥学生主观能动性。并且还可将前期在课程的课外实践中积累的项目作品，进一步进行功能扩展，作为毕业设计的课题。中年级阶段：对大二大三的学生，陆续学习单片机、微机原理、EDA、PLC等较为容易上手的微控制器的专业课程。一方面，可在理论教学中穿插“智能+”项目的介绍，微控制器在这些项目中处于什么位置，是如何发挥作用，侧重于微控制器应用的丰富性。另一方面可以在课程实验、课程设计中，或课外作业设计项目形式，让学生实际动手去完成一个“智能+”项目，并通过实践环节答辩，在课上作公开演示，开放式的讨论等形式验收考核^[4]，如何做的，遇到了什么问题，怎么解决的，对微控制器在项目中的应用有何深刻的理解等。

3. 教学改革实施案例

建立试点班级，以某企业的智能医疗项目为例，大一年级阶段主要有电路等专业基础课程教学，可以在课程中以该产品为例，讲解该产品的应用场合，市场价值和意义，电路课程在产品中发挥的作用，引起学生对电路课程的学习兴趣。产品中都涉及到了哪些基本电路和元件，电路在整个微控制器系列课程体系中处于专业基础课的位置，让学生做到心中有数。在课后布置类似的实践性的项目调研作业。大二到大三阶段，对该试点班级，继续跟踪，将智能医疗项目引入教学进行案例示范，讲解其中用到的微控制器种类，微控制器是如何运用其中的，在课后布置类似难度的实践项目如智能水杯、智能家居等项目，让学生自主的进行设计和制作，并在课上公开演示和讨论。使学生通过实践加深对微控制器课程的知识的理解，也在实践中提高自己的应用能力。大四阶段可以选择难度更为复杂，综合性更强的“智能+”项目进行解析，并以“智能+”为主的项目作为毕业设计课题，或者在已有项目上进行创新和迭代，深化综合实践创新能力^[6]。

4. 教学改革效果与反思

该项目贯穿在学生从大一到大四整个微控制器系列课程教学过程中，大一让学生具有“智能+”产品的概念和意识，建立完整的微控制器系列课程教学体系结构，可以让学习的目标更明确，动力更足，中年级经过技能提升，项目经验积累，到大四毕业学生基本能够独立完成项目要求。实现高校人才培养与“智能+”时代企业发展的接轨。通过试点班级实践证明，本次教学改革能初步达到激发学生兴趣，提高学生专业技能，综合创新能力的效果。但限于合作企业类型的广泛性，与教学改革效果最大化的目标还有一定的距离。

参考文献：

[1]“新工科”建设复旦共识[J]. 复旦教育论坛,2017.2:27-28.

[2]郭玲.融合CDI0和翻转课堂的教学模式研究和实践[J].广州职业教育论坛,2015.14(1):32-35.

[3]Edward F. Crawley. The CDIO Syllabus: A Statement of Goals for Undergraduate Engineering Education[EB/ OL]. 2008-07-01.

[4]严琳.“人工智能+新工科”背景下创新创业能力培养模式探究[J]. 智库时代，2018年(40)：51-52.

[5]孙凤，刘晓军，赵义明，刘晓. 第二课堂在应用技术型高校机电类专业创新创业培养中的探索一--以中国石油大学胜利学院为例[J]. 教育教学论坛，2019年(03)：150-452.

[6]徐旋波，王寅飞，张伟. 基于视觉反馈的工业机器人打磨抛光检测系统应用研究[J]. 机电工程技术,2018(05):122-126.