基于物聯(lián)網(wǎng)的單片機課程改革與實踐

賈勇

摘要：由于以往基于物聯(lián)網(wǎng)的單片機課程教學(xué)存在的局限性，為此提出基于物聯(lián)網(wǎng)的單片機課程改革與實踐。設(shè)立課程教學(xué)目標(biāo)，將物聯(lián)網(wǎng)理論有機融合到單片機課程中;構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)的單片機課程體系，以單片機核心課程為主，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)基礎(chǔ)學(xué)科為輔;轉(zhuǎn)變基于物聯(lián)網(wǎng)的單片機課程教學(xué)方式，采用啟發(fā)式育人的方式;增設(shè)基于物聯(lián)網(wǎng)的單片機課程反饋機制，改善傳統(tǒng)課程中的枯燥的內(nèi)容，增加生動形象的教學(xué)視頻、圖片。開展基于物聯(lián)網(wǎng)的單片機課程實踐研究，針對試點高校進行調(diào)查，經(jīng)過一段時間的改革，證明基于物聯(lián)網(wǎng)的單片機課程改革的有效性。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);單片機課程;改革與實踐;教學(xué)方式

中圖分類號：H319.1? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）13-0120-02

物聯(lián)網(wǎng)作為一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對數(shù)據(jù)的定位、管理以及識別等功能[1]。基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠在物體與互聯(lián)網(wǎng)之間形成有效連接，遵循通信協(xié)議交換信息。在十八大中，明確表明物聯(lián)網(wǎng)將作為未來教學(xué)發(fā)展的重點方向，基于此有關(guān)教育部門開始將教學(xué)的關(guān)注點側(cè)重于基于物聯(lián)網(wǎng)的單片機課程改革方面。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展為單片機課程的發(fā)展帶來了全新的機遇，在促進單片機課程改革方面發(fā)揮了十分重要的作用。盡管高校已經(jīng)將單片機課程教學(xué)列為教學(xué)改革的關(guān)鍵方向，但結(jié)合有關(guān)市場調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，超過85%的高校仍存在單片機課程教學(xué)目標(biāo)不明確、課程體系不完善等問題，造成基于物聯(lián)網(wǎng)的單片機課程教學(xué)無法達到最終的教學(xué)要求[2]。基于此，以下將開展基于物聯(lián)網(wǎng)的單片機課程改革與實踐研究，從多個方面開展詳細的分析，并通過實踐的方式證明提出的基于物聯(lián)網(wǎng)的單片機課程改革的有效性。希望通過本文做出的研究，能夠為基于物聯(lián)網(wǎng)的單片機課程教學(xué)提出正確的改革指導(dǎo)。

1 基于物聯(lián)網(wǎng)的單片機課程性質(zhì)

在基于物聯(lián)網(wǎng)的單片機課程改革研究中，必須預(yù)先明確單片機課程的性質(zhì)。基于物聯(lián)網(wǎng)的單片機課程內(nèi)容包括：單片機基礎(chǔ)知識、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)知識等基礎(chǔ)設(shè)計知識以及單片機的硬件結(jié)構(gòu)、CC2530 外圍接口等硬件的設(shè)計方法[3]。基于物聯(lián)網(wǎng)的單片機課程最主要的目的為：通過學(xué)習(xí)單片機基礎(chǔ)課程，使學(xué)生能夠熟練掌握單片機運用技能，具備獨立完成真實操作單片機的能力。因此，可以看出基于物聯(lián)網(wǎng)的單片機課程實質(zhì)是實際案例教學(xué)。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)的單片機課程改革

2.1 設(shè)立基于物聯(lián)網(wǎng)的單片機課程教學(xué)目標(biāo)

在基于物聯(lián)網(wǎng)的單片機課程教學(xué)過程中，首先，由教師引導(dǎo)學(xué)生進行當(dāng)堂課專業(yè)知識的學(xué)習(xí)，在課堂上為學(xué)生講解單片機的基本知識及簡單操作，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)中的好奇心，堅定學(xué)生學(xué)習(xí)單片機的決心。基于物聯(lián)網(wǎng)的單片機課程不僅是針對單片機的學(xué)習(xí)，還需要明確物聯(lián)網(wǎng)的物感接口、物控接口等對象系統(tǒng)[4]。其次，讓學(xué)生了解基于物聯(lián)網(wǎng)的單片機課程，通過單片機的指令系統(tǒng)、操作系統(tǒng)與應(yīng)用軟件，三位一體共同推進基于物聯(lián)網(wǎng)的單片機課程教學(xué)改革。最后，在課堂中根據(jù)基于物聯(lián)網(wǎng)的單片機課程的教學(xué)重點，明確單片機與物聯(lián)網(wǎng)之間的聯(lián)系。并選擇對應(yīng)的教學(xué)目標(biāo)。基于物聯(lián)網(wǎng)的單片機課程教學(xué)目標(biāo)，如下表1所示。

如上述表1所示，為基于物聯(lián)網(wǎng)的單片機課程教學(xué)目標(biāo)設(shè)計。在基于物聯(lián)網(wǎng)的單片機課程中，教學(xué)目標(biāo)主要是根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力的不同階段劃分，具體內(nèi)容如表1所示六個不同階段的教學(xué)目標(biāo)[5]。根據(jù)不同階段不同教學(xué)目標(biāo)的設(shè)置，教師可通過改變課程內(nèi)容所占課時比例的方式調(diào)整重點教學(xué)內(nèi)容。學(xué)生需要了解單片機基礎(chǔ)知識，通過大量單片機零件模型的建模實例激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力。掌握將單獨建立的單片機三維模型，并根據(jù)不同的操作將其組裝的能力。完成上述教學(xué)目標(biāo)后，學(xué)生解決問題的思路逐漸開闊，可以獨立完成在操作單片機過程中遇到的問題，從而實現(xiàn)自主完成單片機基本操作的能力。讓學(xué)生充分了解到單片機與物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)在聯(lián)系，讓學(xué)生掌握基于物聯(lián)網(wǎng)點對點通信的能力。讓學(xué)生能夠休眠與喚醒CC2530外圍接口，熟練使用CC2530開發(fā)套件。采用上述方式，可實現(xiàn)將物聯(lián)網(wǎng)理論有機融合到單片機課程中，不但有助于教學(xué)任務(wù)的完成，同時可提升單片機課程教學(xué)的質(zhì)量。

2.2 構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)的單片機課程體系

結(jié)合上述建立的教學(xué)目標(biāo)，下述采用面向物聯(lián)網(wǎng)的方式，構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)的單片機課程體系。基于物聯(lián)網(wǎng)的單片機課程體系示意圖，如圖1所示。

根據(jù)圖1所示，以單片機核心課程為主，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)基礎(chǔ)學(xué)科為輔，構(gòu)建完整的基于物聯(lián)網(wǎng)的單片機課程體系。

2.3 轉(zhuǎn)變基于物聯(lián)網(wǎng)的單片機課程教學(xué)方式

在得到基于物聯(lián)網(wǎng)的單片機完整課程體系后，還需要轉(zhuǎn)變基于物聯(lián)網(wǎng)的單片機課程教學(xué)方式。在課堂開始前，教師應(yīng)結(jié)合當(dāng)堂課的教學(xué)內(nèi)容，為學(xué)生拋出課前問題，引導(dǎo)學(xué)生進行對應(yīng)問題的課前檢索。課堂上，根據(jù)課前提出的問題，設(shè)立討論小組，由小組之間進行問題的討論，努力培養(yǎng)學(xué)生之間的協(xié)同合作精神。其次，依照傳統(tǒng)的教學(xué)方法，采用啟發(fā)式育人的方式，對學(xué)生提出課堂問題，引導(dǎo)學(xué)生思考。最后轉(zhuǎn)換學(xué)生傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方法，不要求學(xué)生以“死記硬背”知識點來要求自己。要求學(xué)生對基于物聯(lián)網(wǎng)的單片機課程具備綜合性理解，在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識的同時，提升學(xué)生對知識點的記憶程度。

2.4 增設(shè)基于物聯(lián)網(wǎng)的單片機課程反饋機制

為了將基于物聯(lián)網(wǎng)的單片機課程改革落到實處，增設(shè)課程反饋機制。通過學(xué)生對教學(xué)課程做出的反饋，使相關(guān)教學(xué)知識具備了較好的連貫性，改善傳統(tǒng)課程中一些枯燥的內(nèi)容，增加生動形象的教學(xué)視頻、圖片等。此種反饋機制有效調(diào)動了學(xué)生基于物聯(lián)網(wǎng)的單片機課程學(xué)習(xí)的積極性，越來越多的學(xué)生樹立了對課程學(xué)習(xí)的正確認(rèn)知。同時，隨著實踐教學(xué)的不斷開展，大部分學(xué)生已完全掌握了單片機操作的標(biāo)準(zhǔn)流程。并通過參與教師的調(diào)研與實訓(xùn)學(xué)習(xí)，已經(jīng)能夠?qū)⒄n堂學(xué)習(xí)知識應(yīng)用到實際單片機操作中。

3 基于物聯(lián)網(wǎng)的單片機課程實踐

3.1 明確基于物聯(lián)網(wǎng)的單片機課程實踐內(nèi)容

結(jié)合上述開展的基于物聯(lián)網(wǎng)的單片機課程改革，下述將進行其實踐研究。選取某高校作為試點學(xué)校，開展實踐項目。

3.2 設(shè)計基于物聯(lián)網(wǎng)的單片機課程實踐環(huán)節(jié)

基于物聯(lián)網(wǎng)的單片機課程實踐環(huán)節(jié)分為：課前、課中、課后三個階段，在課前教師需要根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和學(xué)生的實際情況設(shè)計教學(xué)情境、問題，教學(xué)情境包括：學(xué)生教學(xué)過程中的教學(xué)活動、教學(xué)課件、教學(xué)道具以及教學(xué)資料，教學(xué)資料主要來源于教材、互聯(lián)網(wǎng)以及參考文獻和期刊。問題的設(shè)計要充分結(jié)合學(xué)生單片機課程學(xué)習(xí)的實際情況，設(shè)計的問題難度要適中，既不能太難也不能太過于簡單。如果設(shè)計的問題太難會使單片機基礎(chǔ)比較差的學(xué)生降低學(xué)習(xí)興趣，無法參與到單片機問題探討活動中;相反如果設(shè)計的單片機問題太過于簡單，就會失去問題式教學(xué)模式的實際意義，所以單片機問題的設(shè)計難度要適中，并且要貼合基于物聯(lián)網(wǎng)的單片機課程教學(xué)內(nèi)容。本次實踐單片機課程設(shè)計題目。

基于物聯(lián)網(wǎng)的單片機課程實踐之前的準(zhǔn)備工作做好之后，進入課中階段，課中環(huán)節(jié)由四個教學(xué)活動組成。首先教師要將本次課堂需要學(xué)生掌握的知識向同學(xué)們進行講授，在講授過程中充分利用事先制作的多媒體課件，利用現(xiàn)代教學(xué)設(shè)備將其向同學(xué)們進行展示，減少教學(xué)寫板書的時間。然后進入問題討論活動環(huán)節(jié)，教師要對學(xué)生進行分組，每組學(xué)生數(shù)量在4-6名左右，每個小組的成員要包含好、中、差三類學(xué)生，不能出現(xiàn)一組內(nèi)均是學(xué)習(xí)能力好的學(xué)生，也不能出現(xiàn)一組內(nèi)均是學(xué)習(xí)差的學(xué)生。將事先設(shè)計的問題發(fā)給學(xué)生，給每個小組10分鐘的問題討論時間，在該期間教師要給予學(xué)生引導(dǎo)和幫助，針對問題中不理解的地方要給予積極的解答，幫助學(xué)生完成問題討論活動。通過小組對問題的討論來培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和動手實操能力。問題討論完之后，每個小組要派出一名小組代表對問題結(jié)論進行發(fā)表，發(fā)表時間控制在5分鐘以內(nèi)，在問題結(jié)論發(fā)表的過程中如果有錯誤的觀點，教師要及時進行矯正。當(dāng)所有小組對問題結(jié)果發(fā)表完之后，教師要將最終的正確答案告知給學(xué)生，并且對小組發(fā)表的情況進行總結(jié)和評價，由教師選出問題解答最好的一組，并對其進行獎勵和表揚，彼此激發(fā)學(xué)生的興趣。

問題討論完之后，教師要針對學(xué)生對本堂課不理解的地方的提問進行解答，答疑解惑時間控制在10分鐘之內(nèi)。在本堂課的最后10分鐘，教師要對本次重點學(xué)習(xí)內(nèi)容進行總結(jié)，加深學(xué)生對本堂課知識的印象。

3.3 基于物聯(lián)網(wǎng)的單片機課程實踐結(jié)論

通過設(shè)計基于物聯(lián)網(wǎng)的單片機課程實踐，已經(jīng)在一定程度上拓寬了課堂的教學(xué)范圍，延展了教學(xué)深度及廣度，對教學(xué)目標(biāo)的完成起到了一定的輔助作用。針對試點高校進行調(diào)查，經(jīng)過一段時間的改革檢驗，掌握到大多數(shù)學(xué)生對于課程學(xué)習(xí)的興趣已經(jīng)有所提高，同時具備了基本的單片機實踐操作能力。根據(jù)期末測試成績可知，學(xué)生已經(jīng)具備了基礎(chǔ)的自主學(xué)習(xí)能力。教師可根據(jù)學(xué)生的提問情況，了解學(xué)生學(xué)習(xí)的實際情況，在后期的學(xué)習(xí)中，結(jié)合學(xué)生對于基礎(chǔ)知識的掌握情況、實踐能力，有針對性地設(shè)立教學(xué)目標(biāo)，開展基于物聯(lián)網(wǎng)的單片機課程教學(xué)。

4 結(jié)束語

通過基于物聯(lián)網(wǎng)的單片機課程改革與實踐研究，證明此次研究是具有現(xiàn)實意義的，能夠為加快基于物聯(lián)網(wǎng)的單片機課程 改革進程提供幫助。希望能夠在確保基于物聯(lián)網(wǎng)的單片機課程改革落到實處的同時，提高基于物聯(lián)網(wǎng)的單片機課程教學(xué)效率。在后期的發(fā)展中，應(yīng)加大改革后的基于物聯(lián)網(wǎng)的單片機課程改革在課程教學(xué)中的應(yīng)用。

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【通聯(lián)編輯：張薇】