基于Arduino的高職院校創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)平臺(tái)建設(shè)

王坤

摘要 將成熟的Arduino開源平臺(tái)引入高職院校，輔助電類專業(yè)課教學(xué)，并向交叉非電類專業(yè)推廣，改善課堂學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，提高探索的創(chuàng)新精神和善于解決問題的實(shí)踐能力，論述了Arduino開源平臺(tái)引入高職院校的意義，Arduino平臺(tái)的特點(diǎn)以及如何在電類專業(yè)和非電類專業(yè)開展教學(xué)。

[關(guān)鍵詞]Arduino 開源平臺(tái) 高職院校 實(shí)踐教學(xué)

1 將Arduino平臺(tái)引入高職院校的意義

1.1 改善專業(yè)課的授課效果

單片機(jī)課程無論是硬件設(shè)計(jì)還是軟件編程，對(duì)于高職院校的學(xué)生來說都是一件難事，根據(jù)課堂教學(xué)統(tǒng)計(jì)，僅有5%的學(xué)生能按照自己的思路邏輯來安裝硬件電路編寫軟件程序，80%的同學(xué)能按照書中的步驟，按部就班的操作，而另15%的同學(xué)則認(rèn)為太難，甚至放棄學(xué)習(xí)。而傳感器課程則因?yàn)槿鄙賹?duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課而枯燥難以理解和應(yīng)用。Arduino平臺(tái)易學(xué)易用，降低了學(xué)習(xí)門檻，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)信心，大大提升學(xué)習(xí)的積極性，同時(shí)也可以彌補(bǔ)實(shí)踐教學(xué)中創(chuàng)新力度不夠的問題，提升授課效果。

1.2 提高學(xué)生本專業(yè)就業(yè)率

高職院校中，對(duì)電類專業(yè)學(xué)生就業(yè)調(diào)查80%以上的同學(xué)都沒有從事本專業(yè)工作，問題就在于在校階段沒有掌握基本專業(yè)技能，或者被專業(yè)技能的“難度”嚇倒，不愿意從事本專業(yè)工作，那么降低學(xué)習(xí)難度，增強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力，增加學(xué)生自信，對(duì)于學(xué)生畢業(yè)后找本專業(yè)工作有很大幫助。

1.3 將電子設(shè)計(jì)向電類與非電類專業(yè)全面推廣，提高學(xué)生創(chuàng)新能力

根據(jù)Arduino平臺(tái)的特點(diǎn)，通過它編寫程序變得簡單，因?yàn)樗且粋€(gè)開放軟件代碼的平臺(tái)，全世界的使用者把自己的代碼都放在網(wǎng)絡(luò)上共享，只要找到類似的項(xiàng)目，下載后修改、調(diào)試就可以實(shí)現(xiàn)自己的項(xiàng)目，因此，對(duì)于電類和非電類學(xué)生都能接受并使用，他們可以把更多的精力放在設(shè)計(jì)創(chuàng)新上，找到更多更好的方案進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用工程的設(shè)計(jì)。

1.4 降低實(shí)訓(xùn)成本向貧困地區(qū)推廣

搭建一個(gè)最基礎(chǔ)的Arduino硬件，花費(fèi)十分便宜，大約160元人民幣左右，相比起成千上萬的實(shí)訓(xùn)臺(tái)或者實(shí)驗(yàn)箱來說真的是九牛一毛，對(duì)于教育資金短缺的地區(qū)是非常合適的，可以用最低的教育成本獲得相對(duì)較高的教育成果。

2 Arduino的特點(diǎn)

在設(shè)計(jì)中邊討論邊動(dòng)手做出原型的理念日漸盛行的趨勢下，由于Arduino開源平臺(tái)的易用性和擴(kuò)展性強(qiáng)，它的出現(xiàn)使得電子設(shè)計(jì)變得更快、更好、更簡單。

它與傳統(tǒng)的51單片機(jī)相比，有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

（1）它的硬件（各種型號(hào)的Arduino板）構(gòu)造很簡單，簡單到幾乎每個(gè)人都可以使用，把傳感器接入Arduino的輸入端口就像把USB插入電腦一樣順手。

（2）它的軟件（Arduino開發(fā)環(huán)境），Arduino IDE是Arduino官方提供的開發(fā)環(huán)境，支持windows、Mac OS、linux等系統(tǒng)。開發(fā)者僅需要掌握少數(shù)幾個(gè)C語言指令便可根據(jù)項(xiàng)目要求編寫簡單的程序，這大大降低了單片機(jī)開發(fā)對(duì)語言的要求。

（3）它的開源理念。Arduino具有豐富的外圍模塊、容易掌握的開發(fā)語言和環(huán)境，大量的庫支持，初學(xué)者完全可以在網(wǎng)上搜索樣例，在其基礎(chǔ)上修改或者參考，這都是其它單片機(jī)產(chǎn)品所沒有的便利條件。

3 在高職院校創(chuàng)新模式

3.1 電類專業(yè)的創(chuàng)新教學(xué)模式

對(duì)于電類專業(yè)學(xué)生來講，單片機(jī)、傳感器技術(shù)、電機(jī)傳動(dòng)等是相關(guān)專業(yè)都有所涉及的課程，單片機(jī)課程采用Arduino平臺(tái)，像搭積木一樣把硬件完成，使用簡單的語句就能看到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，可以大大激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。而對(duì)于單片機(jī)教學(xué)內(nèi)容，完全可以避開單片機(jī)枯燥的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，學(xué)生動(dòng)手操作也比傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱的硬件接口簡單，容易上手。對(duì)于傳感器技術(shù)專業(yè)課，可以依據(jù)平臺(tái)設(shè)計(jì)自動(dòng)澆花、超聲測距、人體感應(yīng)燈、溫濕度儀等實(shí)驗(yàn)?zāi)K來學(xué)習(xí)溫濕度檢測、紅外檢測、超聲波等傳感器，通過直觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象增強(qiáng)授課的生動(dòng)性、趣味性。類似電機(jī)傳動(dòng)課堂，可做PWM調(diào)光設(shè)置，步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)的控制，在實(shí)驗(yàn)演示中講授系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)、原理。

3.2 非電類專業(yè)的創(chuàng)新教學(xué)模式

對(duì)于非電類專業(yè)，例如機(jī)械、汽車等專業(yè)，都與電類專業(yè)有交叉，在專業(yè)課中設(shè)計(jì)電類專業(yè)的知識(shí)，又有些同學(xué)對(duì)一些電子設(shè)計(jì)感興趣，可在高職院校中設(shè)置Arduino開發(fā)考查課，面向全校學(xué)生，為那些對(duì)電子設(shè)計(jì)感興趣的非電類專業(yè)學(xué)生提供學(xué)習(xí)平臺(tái)。

課程內(nèi)容設(shè)計(jì)深入淺出，可增加汽車維修專業(yè)中涉及的點(diǎn)火電路、左右轉(zhuǎn)向燈、汽車音箱等電路設(shè)計(jì)，也要加入與機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)相關(guān)的三軸工作臺(tái)、打印機(jī)、機(jī)械臂等內(nèi)容都可應(yīng)用到教學(xué)中，將技術(shù)通過學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為應(yīng)用為應(yīng)用實(shí)踐，從知識(shí)點(diǎn)到組裝調(diào)試，擺脫枯燥的理論知識(shí)學(xué)習(xí)，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)常用電子測量工具、常用電子器件的使用。

課外圍繞Arduino組織科技創(chuàng)新競賽，圍繞專業(yè)知識(shí)點(diǎn)，以科技競賽為引導(dǎo)，通過創(chuàng)新活動(dòng)得到進(jìn)一步的綜合應(yīng)用，通過競賽可以增強(qiáng)學(xué)生的榮譽(yù)感，亦可以吸引更多的學(xué)生來學(xué)習(xí)電子設(shè)計(jì)。

4 結(jié)束語

分析了Arduino開源平臺(tái)相比傳統(tǒng)單片機(jī)平臺(tái)在電類專業(yè)和非電類專業(yè)教學(xué)中的優(yōu)勢，根據(jù)Arduino平臺(tái)的特點(diǎn)，提出了在教學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用模式，在此平臺(tái)的基礎(chǔ)上有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的實(shí)踐能力，創(chuàng)新精神等。

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