基于物联网的单片机课程教学改革探索

贾俊霞

摘 要：物联网单片机课程是物联网专业学生的专业基础课。中职学校的培养目标主要是培养学生实践操作以及创新能力，对物联网单片机课程教学进行改革， 使教学课程体现出物联网以及混合等特性，帮助学生更好的理解和掌握物联网单片机知识，有助于培养和提高学生的物联网素养。

关键词：物联网;单片机;课程教学;改革探索

近年来物联网的不断发展，得到了职业学校的高度重视，该课程的起源主要源自于三个类型，第一类为电子类、第二类为网络类、第三类为软件类，学校也开始了根据这三大种类，开设了有关于增设感知、传输、软件类等相关的物联网专业的课程，每种类型涉及的物聯网知识存在一定的差异，中职学校以单片机教学为基础，配合使用多种方法，对物联网单片机教学内容进行不断的调整。在调整教学内容的同时，还需调整教学模式以及评价方式， 创新教学环境中，强化学生的物联网专业的素养。而如何利用先进教学手段提高课程的教学质量，则是目前物联网单片机课程教学的改革重点。因此，本文针对物联网的单片机课程教学改革探索阐述如下。

1 物联网专业单片机课程的主要特点

1.1 教学内容突出“联网”特性

物联网专业中， 一般会以培养物联网专业人才为主。以往，在物联网单片机教学中，会以讲解型号为MCS-51单片机为主，向学生介绍以下内容，一是单片机结构、二是指令系统、三是C语言程序设计、四是存储器、五是串口通讯，上述教学内容重点培养学生的单片机接口操作能力。但是在物联网应用过程中，由于物联网具有低功耗、高性能等特点，并且支持网络通信， 基于上述特点以及所要支持的项目，使单片机教学内容突出联网特性。因此，中职学校需要遵循联网特性教学要求， 减少型号为MCS-51单片机的讲解，将更多的时间用于讲解型号为CC2530、CC2650等单片机，并且融入半导体和不同型号处理器的讲解，使学生真实感受到单片机具有的联网特性，从而更深层次的掌握该内容，通过学习有效掌握单片机在联网过程中发挥的作用。

1.2 教学模式突出“混合”特性

原有型号MCS-51单片机讲解过程中，由于教学资源较少，并且讲解的知识具有抽象性特点，会影响学生的学习效率。在讲解其它型号的单片机时，我们采用混合方法，突出教学模式的混合性，为学生提供丰富的教学资源的同时，还能获得良好的教学效果。传统的教学模式采用理论讲授、课内实验以及综合实训，混合教学模式中，采用微课、翻转课堂工作平台等，一方面使学生获得更多的学习资源，有效拓展学生学习单片机的视野，另一方面混合模式具有开放性和共享性等优势，学生可进行自主学习，进行自主探究、自主交流，促进学生创造能力的发展。

2 联网专业单片机课程教学改革思路

2.1 重构教学内容

在讲解物联网单片机知识时，以讲解型号为CC2530单片机为例，教师应按照由基础到提高的过程，对讲解内容进行重新调整，让学生先学习CC2530基础知识，再学习BasicRF无线通信以及Z-STACK组网通信等知识，使学生既能了解主流市场单片机的发展以及应用过程，还能降低学习难度，提高学生学习单片机知识的效率。在讲解CC2530基础知识过程中，教师需向学生介绍重点掌握的内容，包括通用I/O口、外部中断、定时/计数器、串口通信、A/D转换、PWM控制等。在讲解BasicRF无线通信知识过程中，重点应掌握的内容应包括无线开关控制、无线串口通信、模拟量/数字量传感器采集以及执行器控制等。在讲解Z-STACK组网通信应用重点知识时，应包括星形通信应用、树形通信应用以及Mesh自组通信应用。

在讲解上述单片机知识时，教师应坚持项目为导向、任务驱动的理念，让学生自主参与到课程设计中。在CC2530基础开发应用中，会为学生设置五项任务，分别为搭建开发环境、按键控制、定时器控制、串口通信应用以及测量SOC片内部温度等。在BasicRF无线通信教学项目中，教师为学生设置五项任务，分别为多跳远程控制、串口控制、模拟量传感器采集、开关量传感器采集以及传感器综合应用。在Z-STACK组网通信教学项目中，为学生设置四项任务，包括基于Z-STACK的点对点通信、基于Z-STACK的串口通信、传感器与执行器综合应用以及网络拓扑结构监控。

2.2 重构教学模式

2.2.1 借助“SP O C +微课”平台实现自主学习

采用SPOC+微课模式，建立物联网单片机教学平台，在平台中为学生设置模拟环境，让学生在模拟环境中增强学习的体验感，使学生形成自主学习意识，引导学生进行自主探究学习。学生在建立的平台内进行自主学习，应按照平台设定的流程，将自主学习分为两个阶段，一是确定目标阶段、二是考量学生自主学习能力阶段。在确定目标阶段中，教师根据学生的需求，结合教学内容为学生设置适合的学习目标，让学生在确定学习目标后，可以学会建立学习小组，由小组成员在平台内进行学习。在考量学生自组学习能力时，重点考量学生基础学习能力、价值取向以及设计方案能力。

建立SPOC+微课平台，坚持因材施教的原则，使每名学生均能获得自主学习的机会，在学习中利用微课视频等方式，组织小组学生进行深入的交流，在交流中不断完善学生设计的方案，有效提升学生的自主学习能力。

在建立的SPOC+微课平台内，会为学生提供三种平台，在SPOC+微课平台基础上，还会设置翻转课堂平台、创新工作室平台，每个平台采用混合教学模式，为学生提供不同的学习资源，有效提升学生的学习能力。如在翻转课堂平台内，教师会在平台内对学生的任务内容进行剖析，然后对剖析的内容进行指导，使学生获取指导性意见后，学生在小组内进行交流，在交流中论证以及改进任务内容。在创新工作室平台内，平台会为学生创造真实的工作环境，要求学生必须按照工作流程进行操作。学生在平台内分别扮演招标方和投标方，学生扮演招标方时，会对审查的内容进行反馈，并且协助监理进行监督，然后按照综合评分和售后等流程，对投标内容进行调整，每个环节生成的数据，均会记录在平台内，由平台向投标方提供数据。扮演投标方的学生，在投标中会递交投标书及接受质询，在建设中进行实操，完成开发以及建设任务，在交付环节进行总结，进入到售后环节，根据总结要求对售后内容进行改进。

学生在平台内进行学习的过程中，平台在为学生提供丰富的学习资源的同时，还能给予学生正确的指导，让学生按照设定的程序，将制作的学习内容上传至平台内，平台会对上交的内容进行诊断，并向学生提出改进意见。

2.2.2 借助“翻转课堂”平台实现知识内化和技能培养

在SPOC+微课模式中，学生主要学习目标在于应用所学的知识进行实践操作，培养学生的实践操作能力。教师在平台内应发挥引导作用，明确以学生为主体的教学理念，采用翻转课堂的方式，运用混合教学模式，实现学生实践能力的提升。

教师在引导学生进行学习时，应设立头脑风暴、模拟环境等教学流程，让学生选择适合的流程进行探究。学生在探究中，应广开言路，学会与其他同学分享和交流，在分享与交流中，使教学环境发生翻转，才能更好的培养学生的实践能力。

2.2.3 借助“创新工作室”巩固提升，培养创新能力

在较短的时间内容，学生无法全面掌握单片机知识。教师应采用创新工作室的方式，要求学生利用课余时间，在建立的创新工作室内进行巩固和提升。学生在课后练习过程中，按照流程进行实操，对每个实操环节进行不断的总结和归纳，使学生掌握单片机以及附属设备的操作方法。此外在创新工作室内， 应为学生提供更多的仪器仪表操作技能的机会，包括示波器、万用表以及单片机模块等，学生在操作中，不断练习操作方法，积累更多的操作经验，然后由创新工作室设立题目，让学生进行自主创造，并由教师进行专业性评价，一方面通过评价增强学生的创造信心，使学生展现出良好的态度，使单片机学习氛围更加热烈，带动更多的学生进行自主创造，有效提高学生的创造能力，另一方面为优化教学内容提供参考依据，加大学生创新能力的培养。

2.3 重构教学评价方式

物联网单片机的教学已经发生改变， 在对原有的教学评价方式进行调整的基础上，应用混合教学模式，学生在学习中获得的成绩以及展现出的行为，均会记录在平台内，教师应结合学生的实际情况，做出公平客观的评价，通过平台实现学生个性化发展，进一步挖掘学生的创新能力。

在应用SPOC+微课模式中，将教学评价内容分为过程性考核和终结性考核。过程性考核分为三项内容，一是SPOC+微课内容、二是翻转课堂内容、三是创新工作室内容。在SPOC+微课内容中，重点考核学生的自主学习能力，学生体现出的考核要素分别为参与能力、控制进度能力、互动交流能力以及自我测试能力，学生在展现上述能力时，均会由平台利用大数据技术进行记录，并做出客观的分析。在翻转课堂内容中，重点考核学生的问题探究能力、软硬件应用能力以及团队协作能力，考核要素分為软件开发、仿真测试、课堂答辩、教师总结以及学生互评，在考核期间，会根据学生接受的任务变化做出相应的调整。在创新工作室内容中，考核学生创新设计能力、工程实践能力以及文档编写能力，考核要素分为硬件制作、系统联调、课题报告、小组汇报、课外竞赛以及创新实践等，在考核期间，应坚持以证代课、以赛代课的原则，加大鼓励力度，增强学生创新能力的培养。在终结性考核中，会重点考核学生的知识与能力综合运用能力，教师会对学生所学课程每个环节的表现作出公平客观的评价。

3 结语

综上所述，在物联网单片机课程教学过程中，采用创新方法，多以实践性教学为主，对教学过程进行改革，在改革中使教学内容满足学生今后的发展需求，并且在创新的教学模式中，会有效的培养学生的创新能力。此外学生在创新模式中，会产生自主学习意识、合作交流意识等，有效丰富学生的学习内涵，使学生形成不断学习的意识，在不断学习中获取更多的单片机知识，不断提高实践操作能力。单片机课程的改革也不断从传统化的知识，发展的更加全面化，且改革后的物联网单片机教学取得了显著化成效。

参考文献：

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