基于物聯網的單片機課程教學改革探索

賈俊霞

摘?要：物聯網單片機課程是物聯網專業學生的專業基礎課。中職學校的培養目標主要是培養學生實踐操作以及創新能力，對物聯網單片機課程教學進行改革，?使教學課程體現出物聯網以及混合等特性，幫助學生更好的理解和掌握物聯網單片機知識，有助于培養和提高學生的物聯網素養。

關鍵詞：物聯網;單片機;課程教學;改革探索

近年來物聯網的不斷發展，得到了職業學校的高度重視，該課程的起源主要源自于三個類型，第一類為電子類、第二類為網絡類、第三類為軟件類，學校也開始了根據這三大種類，開設了有關于增設感知、傳輸、軟件類等相關的物聯網專業的課程，每種類型涉及的物聯網知識存在一定的差異，中職學校以單片機教學為基礎，配合使用多種方法，對物聯網單片機教學內容進行不斷的調整。在調整教學內容的同時，還需調整教學模式以及評價方式，?創新教學環境中，強化學生的物聯網專業的素養。而如何利用先進教學手段提高課程的教學質量，則是目前物聯網單片機課程教學的改革重點。因此，本文針對物聯網的單片機課程教學改革探索闡述如下。

1?物聯網專業單片機課程的主要特點

1.1?教學內容突出“聯網”特性

物聯網專業中，?一般會以培養物聯網專業人才為主。以往，在物聯網單片機教學中，會以講解型號為MCS-51單片機為主，向學生介紹以下內容，一是單片機結構、二是指令系統、三是C語言程序設計、四是存儲器、五是串口通訊，上述教學內容重點培養學生的單片機接口操作能力。但是在物聯網應用過程中，由于物聯網具有低功耗、高性能等特點，并且支持網絡通信，?基于上述特點以及所要支持的項目，使單片機教學內容突出聯網特性。因此，中職學校需要遵循聯網特性教學要求，?減少型號為MCS-51單片機的講解，將更多的時間用于講解型號為CC2530、CC2650等單片機，并且融入半導體和不同型號處理器的講解，使學生真實感受到單片機具有的聯網特性，從而更深層次的掌握該內容，通過學習有效掌握單片機在聯網過程中發揮的作用。

1.2?教學模式突出“混合”特性

原有型號MCS-51單片機講解過程中，由于教學資源較少，并且講解的知識具有抽象性特點，會影響學生的學習效率。在講解其它型號的單片機時，我們采用混合方法，突出教學模式的混合性，為學生提供豐富的教學資源的同時，還能獲得良好的教學效果。傳統的教學模式采用理論講授、課內實驗以及綜合實訓，混合教學模式中，采用微課、翻轉課堂工作平臺等，一方面使學生獲得更多的學習資源，有效拓展學生學習單片機的視野，另一方面混合模式具有開放性和共享性等優勢，學生可進行自主學習，進行自主探究、自主交流，促進學生創造能力的發展。

2?聯網專業單片機課程教學改革思路

2.1?重構教學內容

在講解物聯網單片機知識時，以講解型號為CC2530單片機為例，教師應按照由基礎到提高的過程，對講解內容進行重新調整，讓學生先學習CC2530基礎知識，再學習BasicRF無線通信以及Z-STACK組網通信等知識，使學生既能了解主流市場單片機的發展以及應用過程，還能降低學習難度，提高學生學習單片機知識的效率。在講解CC2530基礎知識過程中，教師需向學生介紹重點掌握的內容，包括通用I/O口、外部中斷、定時/計數器、串口通信、A/D轉換、PWM控制等。在講解BasicRF無線通信知識過程中，重點應掌握的內容應包括無線開關控制、無線串口通信、模擬量/數字量傳感器采集以及執行器控制等。在講解Z-STACK組網通信應用重點知識時，應包括星形通信應用、樹形通信應用以及Mesh自組通信應用。

在講解上述單片機知識時，教師應堅持項目為導向、任務驅動的理念，讓學生自主參與到課程設計中。在CC2530基礎開發應用中，會為學生設置五項任務，分別為搭建開發環境、按鍵控制、定時器控制、串口通信應用以及測量SOC片內部溫度等。在BasicRF無線通信教學項目中，教師為學生設置五項任務，分別為多跳遠程控制、串口控制、模擬量傳感器采集、開關量傳感器采集以及傳感器綜合應用。在Z-STACK組網通信教學項目中，為學生設置四項任務，包括基于Z-STACK的點對點通信、基于Z-STACK的串口通信、傳感器與執行器綜合應用以及網絡拓撲結構監控。

2.2?重構教學模式

2.2.1?借助“SP?O?C?+微課”平臺實現自主學習

采用SPOC+微課模式，建立物聯網單片機教學平臺，在平臺中為學生設置模擬環境，讓學生在模擬環境中增強學習的體驗感，使學生形成自主學習意識，引導學生進行自主探究學習。學生在建立的平臺內進行自主學習，應按照平臺設定的流程，將自主學習分為兩個階段，一是確定目標階段、二是考量學生自主學習能力階段。在確定目標階段中，教師根據學生的需求，結合教學內容為學生設置適合的學習目標，讓學生在確定學習目標后，可以學會建立學習小組，由小組成員在平臺內進行學習。在考量學生自組學習能力時，重點考量學生基礎學習能力、價值取向以及設計方案能力。

建立SPOC+微課平臺，堅持因材施教的原則，使每名學生均能獲得自主學習的機會，在學習中利用微課視頻等方式，組織小組學生進行深入的交流，在交流中不斷完善學生設計的方案，有效提升學生的自主學習能力。

在建立的SPOC+微課平臺內，會為學生提供三種平臺，在SPOC+微課平臺基礎上，還會設置翻轉課堂平臺、創新工作室平臺，每個平臺采用混合教學模式，為學生提供不同的學習資源，有效提升學生的學習能力。如在翻轉課堂平臺內，教師會在平臺內對學生的任務內容進行剖析，然后對剖析的內容進行指導，使學生獲取指導性意見后，學生在小組內進行交流，在交流中論證以及改進任務內容。在創新工作室平臺內，平臺會為學生創造真實的工作環境，要求學生必須按照工作流程進行操作。學生在平臺內分別扮演招標方和投標方，學生扮演招標方時，會對審查的內容進行反饋，并且協助監理進行監督，然后按照綜合評分和售后等流程，對投標內容進行調整，每個環節生成的數據，均會記錄在平臺內，由平臺向投標方提供數據。扮演投標方的學生，在投標中會遞交投標書及接受質詢，在建設中進行實操，完成開發以及建設任務，在交付環節進行總結，進入到售后環節，根據總結要求對售后內容進行改進。

學生在平臺內進行學習的過程中，平臺在為學生提供豐富的學習資源的同時，還能給予學生正確的指導，讓學生按照設定的程序，將制作的學習內容上傳至平臺內，平臺會對上交的內容進行診斷，并向學生提出改進意見。

2.2.2?借助“翻轉課堂”平臺實現知識內化和技能培養

在SPOC+微課模式中，學生主要學習目標在于應用所學的知識進行實踐操作，培養學生的實踐操作能力。教師在平臺內應發揮引導作用，明確以學生為主體的教學理念，采用翻轉課堂的方式，運用混合教學模式，實現學生實踐能力的提升。

教師在引導學生進行學習時，應設立頭腦風暴、模擬環境等教學流程，讓學生選擇適合的流程進行探究。學生在探究中，應廣開言路，學會與其他同學分享和交流，在分享與交流中，使教學環境發生翻轉，才能更好的培養學生的實踐能力。

2.2.3?借助“創新工作室”鞏固提升，培養創新能力

在較短的時間內容，學生無法全面掌握單片機知識。教師應采用創新工作室的方式，要求學生利用課余時間，在建立的創新工作室內進行鞏固和提升。學生在課后練習過程中，按照流程進行實操，對每個實操環節進行不斷的總結和歸納，使學生掌握單片機以及附屬設備的操作方法。此外在創新工作室內，?應為學生提供更多的儀器儀表操作技能的機會，包括示波器、萬用表以及單片機模塊等，學生在操作中，不斷練習操作方法，積累更多的操作經驗，然后由創新工作室設立題目，讓學生進行自主創造，并由教師進行專業性評價，一方面通過評價增強學生的創造信心，使學生展現出良好的態度，使單片機學習氛圍更加熱烈，帶動更多的學生進行自主創造，有效提高學生的創造能力，另一方面為優化教學內容提供參考依據，加大學生創新能力的培養。

2.3?重構教學評價方式

物聯網單片機的教學已經發生改變，?在對原有的教學評價方式進行調整的基礎上，應用混合教學模式，學生在學習中獲得的成績以及展現出的行為，均會記錄在平臺內，教師應結合學生的實際情況，做出公平客觀的評價，通過平臺實現學生個性化發展，進一步挖掘學生的創新能力。

在應用SPOC+微課模式中，將教學評價內容分為過程性考核和終結性考核。過程性考核分為三項內容，一是SPOC+微課內容、二是翻轉課堂內容、三是創新工作室內容。在SPOC+微課內容中，重點考核學生的自主學習能力，學生體現出的考核要素分別為參與能力、控制進度能力、互動交流能力以及自我測試能力，學生在展現上述能力時，均會由平臺利用大數據技術進行記錄，并做出客觀的分析。在翻轉課堂內容中，重點考核學生的問題探究能力、軟硬件應用能力以及團隊協作能力，考核要素分為軟件開發、仿真測試、課堂答辯、教師總結以及學生互評，在考核期間，會根據學生接受的任務變化做出相應的調整。在創新工作室內容中，考核學生創新設計能力、工程實踐能力以及文檔編寫能力，考核要素分為硬件制作、系統聯調、課題報告、小組匯報、課外競賽以及創新實踐等，在考核期間，應堅持以證代課、以賽代課的原則，加大鼓勵力度，增強學生創新能力的培養。在終結性考核中，會重點考核學生的知識與能力綜合運用能力，教師會對學生所學課程每個環節的表現作出公平客觀的評價。

3?結語

綜上所述，在物聯網單片機課程教學過程中，采用創新方法，多以實踐性教學為主，對教學過程進行改革，在改革中使教學內容滿足學生今后的發展需求，并且在創新的教學模式中，會有效的培養學生的創新能力。此外學生在創新模式中，會產生自主學習意識、合作交流意識等，有效豐富學生的學習內涵，使學生形成不斷學習的意識，在不斷學習中獲取更多的單片機知識，不斷提高實踐操作能力。單片機課程的改革也不斷從傳統化的知識，發展的更加全面化，且改革后的物聯網單片機教學取得了顯著化成效。

參考文獻：

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