物联网在单片机应用开发课程实训平台建设中的应用

2018-05-21陈新锐

广西教育·C版 2018年2期

【摘要】本文针对高校单片机应用开发课程教学中硬件设备资源存在局限性、教学内容实用性不强以及考核方式不合理等问题，提出将物联网技术应用于单片机应用开发课程实训平台建设中，论述物联网在自制实训硬平台中的应用、在自制实训软平台中的应用，以及在自制实训软硬平台考核方式中的应用，以此提高学生的创新精神及实践能力，保障课程教学效果的进一步提升。

【关键词】物联网单片机应用开发课程实训平台建设应用方式

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2018）02C-0183-02

科学技术水平的进步，使互联网技术得到了极大的延伸与扩展，并逐渐形成了物联网技术。物联网技术是以互联网作为核心与基础的一门新型技术，其能够实现物物相连，使用户端能够通过物联网来获取到任何物品的任何信息。随着物联网技术的不断趋于完善化与成熟化，物联网技术在应用范围上不断扩大。当前，我国急需大量的物联网人才，而单片机技术作为物联网中的核心组成部分，对于培养物联网人才具有十分重要的意义。但目前单片机应用开发课程教学中在一定程度上忽视对实践性物联网人才的培养，因此，利用物联网来建设单片机应用开发课程实训平台是未来的大势所趋。

一、物联网在单片机应用开发课程实训平台建设中应用的必要性及可行性

物联网技术的不断发展为单片机应用开发课程实训平台的建设提供了全新的思路与契机，同时，物联网在单片机应用开发课程实训平台中的应用，也有效地弥补了单片机应用开发课程在教學方面的不足，极大地丰富了单片机应用开发课程的教学内容与教学方法。因此，有必要对物联网在单片机应用开发课程实训平台建设中应用的必要性与可行性进行探讨。

（一）必要性。现阶段，物联网技术在各个领域中的不断应用，使市场对物联网人才有了更多的渴求，但目前物联网人才较为稀缺，并且随着物联网技术的快速发展，市场必定会对物联网人才有更高的要求，而单片机应用开发课程的人才培养能够实现对物联网人才的扩充，但由于单片机应用开发课程在教学资源上存在局限性，缺乏较为健全的实训平台，并且教学内容、考核方法、教学方式等还存在一定的不合理性，这就造成单片机应用开发课程的人才培养标准难以达到国家对物联网人才的要求。而通过物联网技术在单片机应用开发课程实训平台建设中的应用，能够实现单片机的教学改革，从根本上弥补教学方面的不足，解决教学资源的局限性。因此，在单片机应用开发课程实训平台建设中应用物联网技术是十分必要的。

（二）可行性。在单片机应用开发课程教学中，通过在MCS-51单片机中安装无线SOC单片机，能够显著提高传统单片机教学的顺延能力，并且在课程教学中不需要进行任何操作，就能通过物联网辅以嵌入式系统，来建立单片机的网络课程及实训平台，从而实现对单片机应用开发课程实训平台的建设。

二、单片机应用开发课程的现状

（一）硬件设备资源存在局限性。单片机应用开发课程的教学效果在很大程度上受到电子应用领域与电子设计领域不断发展的影响。特别是近年来，我国大部分高等院校在单片机应用开发课程教学中，仍旧采用较为传统的8051架构单片机，而其实训设备也都是统用这一系列的实验箱，这就使得实训课程中所采用的硬件资源极为有限，进而造成学生自行设计能力不佳。正是由于实训设备的缺乏，才使得学生缺乏对这门课程的学习兴趣。此外，虽然部分学校通过仿真软件等方式的采用，在一定程度上弥补了实训硬件方面的不足，但却无法满足学生实践能力与创新精神的培养，更加无法满足学生未来参加岗位的需要。

（二）教学内容实用性不强。在单片机应用开发课程教学中，其教学内容虽然非常重视知识体系的教授，但在适用性上却较为缺乏，没有很好地根据学生的特点及学习能力进行针对性教学，更没有与工程实际情况进行有效结合。此外，当前我国高等院校在单片机应用开发课程教学中，教学内容实用性不强，学生难以对这门课程进行自学，致使学生不能熟练掌握单片机的相关应用技术，严重影响了学生的未来就业发展。

（三）考核方式不合理。单片机应用开发课程是一门实践性极强的学科，它与其他学科的考核完全不同，它更重视学生对单片机应用技术的运用，使其能够将这些技术充分地运用到未来职业发展当中去，但在这门课程考核时，却仍旧采用笔试的方法来对学生进行考核，严重阻碍了学生实践能力的发挥。

因此，要想使单片机应用开发课程教学更具实践性，就应当建立相应的实训平台，不断引进新型实训设备，优化教学内容，并紧紧围绕物联网技术来进行教学，以此提高课程教学效果。

三、物联网在单片机应用开发课程实训平台建设中的应用方式

在单片机应用开发课程教学中，为强化课程教学的实践性，提升学生的学习热情，就必须建立相应的实训平台。因此，各大院校应充分建立自制实训平台，以此弥补硬件资源的局限性。自制实训平台分为软平台与硬平台两个部分，硬平台是以单片机实训装置作为研发核心，而软平台则是与硬平台相匹配的相关案例库、资源库及教材等。由于单片机的型号多种多样，因此，只有选择合适类型的单片机才能保证教学实践效果。笔者建议以STC单片机作为实训平台的芯片进行教学。

（一）物联网在自制实训硬平台中的应用。通过物联网技术来自制STC单片机，并将其作为实训装置中的核心芯片进行教学，能够打破原有硬件资源的限制，利用物联网来自制出专有的单片机实训装置，使教学项目更具创新性与实践意义，并能使单片机应用开发课程的项目开展灵活性更高。在实训过程中，学生能够通过物联网技术来实现对自己的设计思路，并以此搭建硬件电路。在课外练习过程中，学生还能充分利用物联网技术来设计一些具有实用性的小装置，通过模块的焊接与调试及编程等，加深学生对物联网的理解与运用，提高学生的实践能力和团队合作能力。例如，在对单片机课程计数器/定时器课程实训教学过程中，由教师利用物联网技术创设教学情景，并对计数器/定时器装置的内部构造进行设计与讲解，阐述这种装置的工作原理，并进行举例说明，可以利用电线、轮子及测量工具进行实验，然后用测量工具测量轮子的周长，接下来将电线缠绕在轮子上，并拽动电线使轮子进行旋转，从而计算出轮子的旋转圈数，以此得出轮子中的电线有多长，并阐述单片机课程计数器/定时器工作原理与此实验的相似性，说明它是通过计算脉冲进入单片机P3.5、P3.4引脚个数来实现的。然后，由教师依据这种原理引导学生在线下利用物联网技术进行自主设计，鼓励学生通过合作的方式来设计，以此发挥学生的创新能力，并使教师能够看到学生的实训成果，培养学生的团队协作能力。

（二）物联网在自制实训软平台中的应用。在自制实训软平台中，利用物联网技术来制成相应的教学包，能使学生通过软平台的学习提高自己的学习能力，并以此创建良好的学习环境。利用物联网技术建立自制实训软平台，将与硬件平台相配套的教材、案例及资料等充分融合进去，使学生在对软平台进行学习的同时，也实现对教学资源的优化，从而使学生能够一边学习一边对软硬件进行调试，提高教学内容的实用性，也使教学效率得到大幅提升。例如，在对单片机应用开发课程SP1接口的教学讲解中，教师可以通过物联网技术将SP1接口的应用原理、模块使用、接口函数、案例应用、有关资料等内容压缩成一个教学包，并由学生在线下利用物联网来对教学包中的教学资源进行学习，并在学习的过程中利用物联网软件进行操作，将操作过程中形成的问题进行总结，在线上由教师进行解答。需要注意的是，教师应避免大量传授理论知识，而应是重视实践内容的讲解，并且适当添加一些无线通信协议栈等相关内容，并对网络拓扑结构的形态等重点内容进行讲解，以此确保学生能够在线下进行模拟操作。

（三）物联网在自制实训软硬平台考核方式中的应用。利用物联网技术将自制实训软硬平台进行有机结合，并建立过程式的评价体系，确保单片机应用开发课程的实训平台建设的各个环节都能使学生的主观能动性得到最大限度的发挥，使学生能够依据实训平台上的内容来进行不断地调试和制作，并最终完成属于自己的作品，让学生在不断学习过程中，利用过程式的考核评价体系来加强学生的专业知识，使其不仅能够熟练自如地对单片机知识进行应用，还能使学生在实践过程中提高自己的项目开发能力与文档撰写表达能力。

总之，物联网技术在单片机应用开发课程实训平台建设中的应用，能夠有效解决单片机应用开发课程教学中存在的问题，突破教学资源的限制，使学生能够通过实训软硬件平台来对学习到的知识进行大量实践，从而培养学生的创新能力，并培养学生的团队协作精神，提高单片机应用开发课程的教学效率。在实训平台方面，高校应根据自身的实际情况来建立一个具有针对性的实训平台，并自主进行教材编制与配套项目建设，以此实现三位一体的实训教学模式，从而为我国培养出更多优秀的物联网人才。