張曉芳 周靜紅

摘? ?要：文章闡述了“嵌入式微控制器的認識與應用”課程存在的問題，提出了以創(chuàng)客教育“實體作品”理念引領的課程設計總體方案。從課程內(nèi)容及標準建設、線上+線下教學資源建設、教學模式實施幾個方面闡述了以創(chuàng)客教育理念引領的本門課程建設的具體實施途徑。通過智能小車實體作品進行技能強化和技術提升訓練，提升學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力和競爭力。

關鍵詞：創(chuàng)客教育;實體作品;智能小車;STM32;創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)

黨的十八大提出，實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略;教育部關于印發(fā)《教育信息化“十三五”規(guī)劃》的通知提出，要積極探索創(chuàng)客教育的教育模式，著力提升學生的信息素養(yǎng)、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，促進學生的全面發(fā)展[1]。著名創(chuàng)客空間TechShop的CEO與創(chuàng)立者馬克·哈特赤（Mark Hatch）特別強調(diào)“制造實體作品對創(chuàng)客行動的重要性”，提出創(chuàng)客活動的最終目標是創(chuàng)造“實體作品”。創(chuàng)客教育通過開設課程及開展活動等載體，為社會培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才，提升教育競爭力[2]。歐美國家的很多學校都設置有創(chuàng)客課程、開設創(chuàng)客空間，為學生基于創(chuàng)造的學習提供了環(huán)境、資源和機會，學以致用[3-4]。中國的例如清華大學、同濟大學、深圳大學等高校，各自組建了創(chuàng)客團體或社團，開設了相關課程，為中國高校的創(chuàng)客教育探索了實踐道路[5]。以創(chuàng)客教育為引領進行整個專業(yè)課程體系的構建需要多方進行協(xié)調(diào)，實施層面具有一定的難度，本文提出在“嵌入式微控制的認識與應用”課程中滲入創(chuàng)客教育理念，以“實體作品”創(chuàng)客教育目標為引領進行課程改革和建設，希望以點帶面，對創(chuàng)客教育的課程建設進行有效的探索與嘗試。

1? ? “嵌入式微控制的認識與應用”課程現(xiàn)狀

“嵌入式微控制的認識與應用”是以STM32系列處理器為核心的嵌入式技術課程。目前市場上新出現(xiàn)的各種新電子產(chǎn)品，如平衡車、四軸飛行器、運動手表等都是ARM Cortex-M的STM32處理器。

近年來，隨著技術的發(fā)展，各高職院校也相繼開設此課程，并在產(chǎn)教融合背景下不斷摸索課程建設。各高職院校以現(xiàn)有廠家提供的嵌入式開發(fā)板為教學使用，常見的有野火、正點原子等品牌進行項目化教學。知識點包括：通用輸入/輸出（General Purpose Input/Output，GPIO）、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換、外部中斷、時鐘設置、嵌套向量中斷控制器 、DMA控制器、FLASH存儲器、通用同步異步收發(fā)器、串行外設接口、FSMC總線控制等。以各知識點建立教學項目包括：LED跑馬燈設計、溫濕度數(shù)據(jù)采集、上位機串口控制、LCD圖形文字顯示等[6]，完成從程序編寫、調(diào)試的工作過程。每個項目都以單獨的功能為主，相互之間的聯(lián)系并不明顯，不能完整展現(xiàn)整個嵌入式產(chǎn)品開發(fā)步驟及STM32處理器的綜合處理能力，學生無法感受STM32處理器和普通8位單片機的性能差別，學完課程后學生很難系統(tǒng)地進行整機產(chǎn)品的開發(fā)。

2019年3月，國務院政府工作報告提出：“鼓勵更多應屆高中畢業(yè)生和退役軍人、下崗職工、農(nóng)民工等報考職業(yè)教育，今年大規(guī)模擴招100萬人”。隨著學生生源的多元化，學生差異更加明顯，課程建設如何盡可能地兼顧到每個學生，也是應該關注的問題。

2? ? 以創(chuàng)客教育理念引領的“嵌入式微控制的認識與應用”總體方案

探索與實踐創(chuàng)客教育理念下“實體作品”引領的課程建設方案。校企共建線上線下協(xié)同的創(chuàng)客教育平臺[7]共同開發(fā)專業(yè)核心課程，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)、行業(yè)標準和企業(yè)化環(huán)境等嵌入頂層設計，按照“一條產(chǎn)品開發(fā)主線、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)”的模式進行課程內(nèi)容組織與管理，構建產(chǎn)品化、創(chuàng)新性特色的課程內(nèi)容，分段完成實現(xiàn)“實體產(chǎn)品”（例如智能小車）的各基本技能學習、綜合實戰(zhàn)技能訓練的教學形式，并結合嵌入式大賽，重新制定課程標準和授課計劃。厘清思路，線上線下教學資源項目匹配，從產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品理念出發(fā)，實現(xiàn)線上線下教學資源建設化整為零，再從零散到完整框架體系建設的過程。以創(chuàng)客教育理念引領的“嵌入式微控制的認識與應用”總體方案如圖1所示。

3? ? 以創(chuàng)客教育理念引領的“嵌入式微控制的認識與應用”具體實施途徑

3.1? 基于創(chuàng)客教育“實體作品”理念的課程內(nèi)容及標準建設

“嵌入式微控制的認識與應用”課程設置的項目不再以單獨的功能為主，而是以一條主線“智能小車控制”來統(tǒng)領各模塊的協(xié)作，以典型產(chǎn)品典型功能作為彼此聯(lián)系的紐帶。課程概述方面，展示智能小車功能，并分析各功能由哪些模塊構成;按照智能小車功能將各模塊打散，實現(xiàn)化整為零，以項目化進行基本技能點學習，各模塊相互聯(lián)系，分為智能小車報警控制單元（GPIO設置、定時器使用）、智能小車尋跡單元（紅外發(fā)射與接收傳感器及控制）、智能小車調(diào)速單元（電機驅(qū)動電路、正反轉(zhuǎn)、PWM調(diào)速）、智能小車急停、后退、拐彎控制（外部中斷、定時器中斷）、智能小車標志物控制（WiFi，ZigBee、串口）等項目;對各模塊的基本技能掌握之后，進行智能控制小車整機產(chǎn)品的開發(fā)，化零為整，實現(xiàn)智能小車整體控制要求;最后承接企業(yè)項目實戰(zhàn)或技能大賽，提升學生“實體作品”設計開發(fā)能力。

3.2? “嵌入式微控制器的認識與應用”線上+線下教學資源建設

為滿足不同層次學生不受時間空間限制進行學習，同時也為積極推進信息化建設，進行本門課程的泛雅平臺建設。希望通過該平臺，校企協(xié)同確定本課程的技能點，并投入財力和精力完成本課程所有技能點視頻的錄制，做到每段視頻時間合理、時效高。同時，為鞏固學生基本技能點，通過團隊協(xié)作完成習題庫建設，通過在線載體推送給學生。

目前，學生主要購買淘寶等電商平臺的開發(fā)板進行學習，與真實產(chǎn)品有差距。校企協(xié)同共同完善硬件資源。從企業(yè)真實項目中遴選知識點及硬件資源，采用智能控制小車為契入點，將企業(yè)產(chǎn)品化整為零，設計并制作穩(wěn)定的核心控制板，完成簡單技能點學習，便于初學者學習。學生有了一定的基礎，再體驗從零散到完整框架體系建設的過程，完成嵌入式整機產(chǎn)品設計與制作。

3.3? 基于創(chuàng)客教育“實體作品”理念的教學模式實施

本門課程涉及的“智能控制小車”實體作品的基本技能點，通過教學資源視頻資料，結合課程實訓場室進行學習，學生以翻轉(zhuǎn)課堂形式進行學習，教師進行必要的指導。在開放式的嵌入式學習室，以“智能控制小車”的整體調(diào)試項目為任務，以線下資源為主，提升綜合企業(yè)實戰(zhàn)項目能力，完成整機產(chǎn)品調(diào)試。課后，工作室會選取合理的線上資源和線下資源，完成企業(yè)項目或嵌入式大賽的興趣小組學習與訓練。多方位、多層級地培養(yǎng)學生完成“實體作品”的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

4? ? 結語

通過以創(chuàng)客教育“智能小車實體作品”引領的嵌入式課程改革，學生對嵌入式系統(tǒng)的整體應用有了更深刻的了解，通過“智能小車”一條主線，有效學習嵌入式各個模塊，使得各個知識點有效銜接，學完充分理解以產(chǎn)品理念進行的系統(tǒng)開發(fā)，學習興趣提高，學習效果顯著提升。學生分別于2018年、2019年獲高職高專院校大學生創(chuàng)客馬拉松大賽“MakeX攻城大師賽”二等獎;先后獲2018年、2019年江蘇省技能大賽“嵌入式技術應用開發(fā)”賽項三等獎。兩年來，學生參與老師嵌入式橫向課題研究5項。

基于創(chuàng)客教育“實體作品”理念下進行課程設計，校企團隊合作完成硬件選型、電路設計、電路制作;學生在智能小車實體作品下進行硬件測試、程序設計、調(diào)試，完成嵌入式整機產(chǎn)品開發(fā)，并能承接企業(yè)實現(xiàn)項目進行軟硬件開發(fā)。通過技能強化和技術提升訓練，體驗企業(yè)文化、積累職場工作經(jīng)驗，提升學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力、競爭力。