基于“物联网电子技术”的教学设计—以温控电机为例

李 平，许若波，刘天泉

（江苏信息职业技术学院 物联网工程学院，江苏 无锡 214153）

0 引 言

物联网是通过信息传感设备实现人与人、人与物、物与物之间的有效互联，其主要特征是借助传感器以及射频识别等方式接收信息数据，借助智能技术对信息数据予以处理分析，提高对物质的感知功能，从而实现智能化的决策及控制。将电工电子技术融入物联网领域，是电工电子技术课程的新突破，同时也带动了物联网技术的发展。因此，在对物联网专业的学生授课时，巧妙将电工电子相关知识融入对应的物联网项目，通过理论与实践模块来提高学生的学习效率，从而达到良好的授课效果。

1 教学理念

结合初中物理知识，重构课程内容，完成“物联网电子技术”的教学资源制作。在授课过程项目导入时，通过当前电工电子在物联网行业的发展现状入手，结合学校党代会目标“以物联网技术融合现代制造业和现代服务业的发展，信息特色鲜明、一流企业认可、人民满意的高水平高职名校”引出学生责任，强调通过自身专业技能，为集成电路产业、物联网产业发展和学校发展贡献力量，从而激发学生的爱国情怀与强烈的责任感。

课程设计围绕技术思维能力培养开展，围绕过程组织实施，保障教学效果。教师通过多种信息化手段记录学生在学习过程中各阶段的表现，实时把控学生的学习效果，及时对学生的薄弱之处施加引导与帮助。同时，教师团队对课程设计、课程实施进行定期研讨，促进教学质量的持续改进。

2 教学内容分析

对接职业技能等级标准，依据人才培养方案、课程标准，结合人才培养目标和定位，校企合作，适时融入“新技术、新工艺、新规范”，将“物联网电子技术”课程内容划分为9个教学模块：直流电路模块、正弦交流电路模块、放大电路模块、直流稳压电源模块、组合逻辑电路模块、时序逻辑电路模块、传感器技术及应用模块、RFID原理及技术模块、EDA技术模块。

以课程组配套教材《物联网电子技术》中的“传感器技术及应用模块”为例，结合当前新技术新亮点，全面融入温控电机的工作状态。主要有STM32开发板、电机电路分析、Keil-STM32开发工具、串口调试工具等。

3 实施内容

教学目的重在培养学生自主学习、体验探究、总结反思的能力。以职业需求为导向，以实践能力培养为重点，以培养“基础实、知识新、能力强、素质高”的复合型技术技能人才为目标，本次教学设计结合物联网集成电路系统技术，采用任务驱动教学法，灵活运用超星在线学习平台、物联网仿真软件、云平台虚拟系统等信息化工具，依据专业教学标准、人才培养方案、课程标准及岗位工作任务设计本项目，充分体现“学生主体，教师主导”的教学理念。

在温控电机项目实施过程中，首先分析其需要达到的效果：当温度上升时，电机会自动断开，温度下降到阈值范围内时，电机会自动复位。

（1）本次教学设计采用的开发板为SmartKIT-ESP，它是一款兼容Arduino UNO R3引脚的STM32，如图1所示。在SmartKIT-ESP上加扩展板，如图2所示。扩展板包括各外设的驱动芯片、RGB灯、红外对射管、电机、温湿度传感器、按键等。

图1 STM32开发板

图2 扩展板

（2）本项目选用L9110为电机驱动芯片，其宽电压范围为2.5～12 V，每通道具有800 mA电流的连续驱动输出能力。通过D4和D5产生PWM脉冲波控制转速。电机电路如图3所示，管脚定义如图4所示。

图3 电机电路

图4 管脚定义

图5中，器件管脚图的IB输出高低电平，OB输出的波形与IB相同，唯一区别是OB处的电流可以很大。电机的正转与反转需通过图3中PWM/D4和PWM/D5驱动，OA和OB拥有相反的输入波形。在实践项目环节，通过电工电子技能训练，培养学生的动手能力及分析问题、解决问题的能力，进一步激发学生的学习动机，唤起学生的求知欲望。

图5 器件管脚

通过观察、分析图6发现，PWM/D4和PWM/D5分别对应引脚PB4和PB5，打开STM32开发工具，电机使用PB4和PB5引脚驱动。再根据数据手册，分别设置对应定时器3的CH1和CH2通道，设置完成后，生成相应文件。

图6 电路原理

（3）在生成的文件里添加控制电机代码，此处需要新建电机的2个文件，然后修改对应代码，最后在主函数中添加温控电机的代码，如图7所示。

图7 主要代码

（4）在温控电机项目顺利完成后，为提高项目的实用性，可以扩展模块功能：将温度信息上传到云平台，利用云平台实时观察温度的变化，同时也可以在云平台中控制温度，进而实现对电机的控制。

在教学过程中，根据学生个人知识的掌握情况分级完成任务。要注重教学过程，将课程知识点以项目化形式展示给学生，让学生从学习、理解到熟练运用的过程中，体验自我设计带来的满足感，从中获得学习的乐趣。

4 结 语

温控电机的难点在于对电机电路的理解，了解电机电路中引脚的作用，才能在设置中将硬件与软件对应，实现良好衔接。通过引导学生分组讨论，即可实现温控电机功能。

通过将电工电子技术引入物联网项目，极大增强了学生学习电工电子的兴趣。实验项目的最终目标是服务于学生，在教学设计时应充分考虑学生的感受，让学生融入课程设计不仅利于培养学生的职业能力、实际动手能力及思维能力，更调动了学生学习的积极性。本次教学设计以活动为导向，引导学生在活动、协作中学习，全面提高学生探讨问题的能力、解决问题的能力等，进一步深化高职院校的教育改革。