物聯網時代下單片機課程實驗教學改革的初步探索

佟慧艷 裴曉敏 王艷輝 韓曉光

摘 要：本文對非物聯網專業單片機實驗教學內容和教學方法進行初步改革，在實驗教學中加入無線通信和網絡協議相關知識，將無線CC2530單片機作為硬件教學目標，初步搭建無線傳感器網絡平臺；采用進階式實驗項目教學方法，增強學生動手設計能力，適應物聯網時代發展要求。

關鍵詞：物聯網；CC2530單片機；進階式實驗項目

目前我們正處于全新的物聯網時代，單片機技術是物聯網感知層和應用層核心技術之一，這對于單片機課程教學提出全新的要求。

一、 傳統單片機實驗教學中存在的問題

單片機課程是一門實踐性較強的課程，目前單片機本科實驗教學學時普遍較少，很多知識點沒有及時在實踐中消化理解，導致學生學習興趣不濃；大部分教師未能系統進行實驗項目設計，缺乏量化考核過程；傳統單片機實驗教學內容陳舊，無法適應物聯網時代發展要求。

二、 單片機實驗教學改革的思路和措施

（一） 單片機實驗教學改革思路

筆者在近幾年單片機實驗教學中采用進階式實驗項目教學方法。進階式實驗教學就是將單片機課程知識點融入單片機實驗項目中進行整體設計規劃，實驗內容由淺入深、難度由易到難，進階式實驗教學項目分為基礎實驗、進階實驗和綜合實驗、CC2530單片機實驗項目。

在基礎實驗部分，如單片機的數碼管和LCD顯示、鍵盤接口技術、中斷定時技術、A/D和D/A轉換、串行通信等基本實驗項目，學生需要獨立進行實驗操作，掌握硬件電路設計，按實驗項目功能任務編寫C51程序，打好扎實基礎。進階實驗和綜合實驗大致分為顯示控制類、數據測量及輸出控制類、通訊控制類等類型的實驗綜合項目，針對不同學生學習能力和就業需求情況，按照不同程度規劃學習，因材施教。經過前兩部分實驗項目教學，同學們對小型單片機應用系統有了深入理解，具有一定的單片機應用電子系統設計能力。

最后，我們在單片機實驗教學中加入無線通信和網絡協議相關知識，將無線CC2530單片機作為教學目標硬件，實踐教學過程中緊密結合物聯網進行實際應用，從開發環境的搭建、CC2530基礎應用（如采集溫度信息或采集光照信息）、CC2530無線射頻傳輸（CC2530控制DS18B20采集溫度并通過無線射頻傳輸）等實驗任務完成相關知識的拓展，重點放在數據的采集、無線通信與數據傳輸等教學內容上，初步搭建無線傳感器網絡平臺。

（二） 實施措施

筆者在單片機實驗教學改革過程中，在基礎實驗項目階段采用任務驅動法，課堂上使用“uVision+Proteus”仿真軟件完成，既完成了理論知識講授，同時仿真軟件直觀的輸出效果大大激發了學生學習興趣；在進階實驗和綜合實驗項目階段采取仿真軟件和TEG-1_C51單片機實驗系統平臺同步進行的方式；CC2530單片機實驗項目采用ZigBee開發套件完成；教學中注意任務布置時間節點，加大學生課外學習時間，以彌補課內學時不足的問題。

在單片機實驗教學中，在期初就將實驗項目安排計劃總表發送給學生，每次實驗前務必提前布置好任務，要求同學們在業余時間利用仿真軟件和開發板提前進行實驗，并將實驗以“班級+姓名+實驗項目”為標題打包文件，發送到單片機QQ學習群；對于在實驗預習中遇到的問題可以給老師QQ留言，老師隨時解答，共性問題在實驗課上解答與討論；每個同學的完成情況表格隨時公示在QQ群里，并且對每位同學的預習實驗進行實時打分，計入期末單片機課程總成績。經過2013級和2014級兩屆學生的單片機課程教學，雖然所學知識增加很多，但同學們對單片機學習產生濃厚的興趣，單片機實驗教學效果良好，達到教學改革的預期目標。

三、 結束語

本文對單片機實驗教學內容和教學方法上進行初步改革，對非物聯網專業的單片機課程實驗內容進行適當擴展，以適應物聯網大時代背景下專業人才培養的需要；通過進階式實驗項目教學方法，系統規劃實驗教學內容，針對不同學生學習能力和就業需求情況，因材施教，大大增加學生的學習興趣，提高學生對單片機應用系統的分析和設計能力，也為學生將來從事物聯網相關技術工作打下堅實的基礎。

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作者簡介：

佟慧艷，裴曉敏，王艷輝，韓曉光，遼寧省撫順市，遼寧石油化工大學信息與控制工程學院。