物联网时代下单片机课程实验教学改革的初步探索

佟慧艳 裴晓敏 王艳辉 韩晓光

摘 要：本文对非物联网专业单片机实验教学内容和教學方法进行初步改革，在实验教学中加入无线通信和网络协议相关知识，将无线CC2530单片机作为硬件教学目标，初步搭建无线传感器网络平台；采用进阶式实验项目教学方法，增强学生动手设计能力，适应物联网时代发展要求。

关键词：物联网；CC2530单片机；进阶式实验项目

目前我们正处于全新的物联网时代，单片机技术是物联网感知层和应用层核心技术之一，这对于单片机课程教学提出全新的要求。

一、 传统单片机实验教学中存在的问题

单片机课程是一门实践性较强的课程，目前单片机本科实验教学学时普遍较少，很多知识点没有及时在实践中消化理解，导致学生学习兴趣不浓；大部分教师未能系统进行实验项目设计，缺乏量化考核过程；传统单片机实验教学内容陈旧，无法适应物联网时代发展要求。

二、 单片机实验教学改革的思路和措施

（一） 单片机实验教学改革思路

笔者在近几年单片机实验教学中采用进阶式实验项目教学方法。进阶式实验教学就是将单片机课程知识点融入单片机实验项目中进行整体设计规划，实验内容由浅入深、难度由易到难，进阶式实验教学项目分为基础实验、进阶实验和综合实验、CC2530单片机实验项目。

在基础实验部分，如单片机的数码管和LCD显示、键盘接口技术、中断定时技术、A/D和D/A转换、串行通信等基本实验项目，学生需要独立进行实验操作，掌握硬件电路设计，按实验项目功能任务编写C51程序，打好扎实基础。进阶实验和综合实验大致分为显示控制类、数据测量及输出控制类、通讯控制类等类型的实验综合项目，针对不同学生学习能力和就业需求情况，按照不同程度规划学习，因材施教。经过前两部分实验项目教学，同学们对小型单片机应用系统有了深入理解，具有一定的单片机应用电子系统设计能力。

最后，我们在单片机实验教学中加入无线通信和网络协议相关知识，将无线CC2530单片机作为教学目标硬件，实践教学过程中紧密结合物联网进行实际应用，从开发环境的搭建、CC2530基础应用（如采集温度信息或采集光照信息）、CC2530无线射频传输（CC2530控制DS18B20采集温度并通过无线射频传输）等实验任务完成相关知识的拓展，重点放在数据的采集、无线通信与数据传输等教学内容上，初步搭建无线传感器网络平台。

（二） 实施措施

笔者在单片机实验教学改革过程中，在基础实验项目阶段采用任务驱动法，课堂上使用“uVision+Proteus”仿真软件完成，既完成了理论知识讲授，同时仿真软件直观的输出效果大大激发了学生学习兴趣；在进阶实验和综合实验项目阶段采取仿真软件和TEG-1_C51单片机实验系统平台同步进行的方式；CC2530单片机实验项目采用ZigBee开发套件完成；教学中注意任务布置时间节点，加大学生课外学习时间，以弥补课内学时不足的问题。

在单片机实验教学中，在期初就将实验项目安排计划总表发送给学生，每次实验前务必提前布置好任务，要求同学们在业余时间利用仿真软件和开发板提前进行实验，并将实验以“班级+姓名+实验项目”为标题打包文件，发送到单片机QQ学习群；对于在实验预习中遇到的问题可以给老师QQ留言，老师随时解答，共性问题在实验课上解答与讨论；每个同学的完成情况表格随时公示在QQ群里，并且对每位同学的预习实验进行实时打分，计入期末单片机课程总成绩。经过2013级和2014级两届学生的单片机课程教学，虽然所学知识增加很多，但同学们对单片机学习产生浓厚的兴趣，单片机实验教学效果良好，达到教学改革的预期目标。

三、 结束语

本文对单片机实验教学内容和教学方法上进行初步改革，对非物联网专业的单片机课程实验内容进行适当扩展，以适应物联网大时代背景下专业人才培养的需要；通过进阶式实验项目教学方法，系统规划实验教学内容，针对不同学生学习能力和就业需求情况，因材施教，大大增加学生的学习兴趣，提高学生对单片机应用系统的分析和设计能力，也为学生将来从事物联网相关技术工作打下坚实的基础。

参考文献：

[1]郑一力，赵燕东，葛桃桃，陈善安.物联网技术在单片机教学改革中的应用[J].实验技术与管理.2014，31（9）：22-24.

[2]付存君.物联网发展视角下单片机教学改革[J].信息与电脑，2015（7）：121-122.

[3]李全利.单片机原理及应用（第2版）[M].北京：清华大学出版社，2014.

[4]廖建尚.物联网平台开发及应用——基于CC2530和ZigBee[M].北京：电子工业出版社，2016.

作者简介：

佟慧艳，裴晓敏，王艳辉，韩晓光，辽宁省抚顺市，辽宁石油化工大学信息与控制工程学院。