基于機器人為載體的單片機課程設(shè)計探析

范永明

[摘 要] 作為當(dāng)前世界熱門的研究領(lǐng)域，機器人技術(shù)很好地映射了人類機械工程、電子技術(shù)、計算機以及人工智能技術(shù)尖端的研究成果。與此同時，機器人也可以作為技工院校在實踐教學(xué)期間一個有效提高學(xué)生實踐能力、理論知識的平臺?；谝陨媳尘?，對技工院校單片機課程展開深入分析，在闡述基于機器人的單片機課程教學(xué)意義的同時，分別從教學(xué)目標(biāo)可視化、實訓(xùn)器材教學(xué)兩個方向?qū)纹瑱C課程展開設(shè)計探析，以有效提高單片機課程教學(xué)的質(zhì)量，為社會提供兼具理論知識、實踐能力的科技人才。

[關(guān) 鍵 詞] 單片機；機器人；課程設(shè)計

[中圖分類號] G712 [文獻標(biāo)志碼] A [文章編號] 2096-0603（2018）18-0076-01

將單片機課程引入機器人中，對學(xué)生開展教學(xué)，不僅可以為學(xué)生的單片機理論知識提供一個有效的載體，更能夠有效鍛煉學(xué)生的操作、實踐能力，在培養(yǎng)創(chuàng)新精神的同時，可有效推動機電一體化專業(yè)的課程設(shè)計、實踐教學(xué)的發(fā)展。

一、以機器人為載體的單片機教學(xué)意義

將機器人技術(shù)應(yīng)用在技工院校的單片機課程教學(xué)中，主要是因為機器人技術(shù)具備很強的適應(yīng)性，其應(yīng)用的多樣化、多領(lǐng)域技術(shù)，完全可以滿足單片機課程教學(xué)的相關(guān)需求。此外，機器人技術(shù)具備很強的開放性，能夠以教學(xué)目的為依據(jù)進行功能模塊的增加、減少，十分有利于學(xué)生在學(xué)習(xí)階段發(fā)散創(chuàng)新思維。將機器人引入單片機教學(xué)中，可以為課程的設(shè)計找到主要價值，即教學(xué)單片機應(yīng)用的真實性、實踐性以及主動性，真正將單片機應(yīng)用放在社會的角度開展教學(xué)工作，實現(xiàn)機電一體化課程的職業(yè)化教學(xué)[1]。

二、實現(xiàn)可視化的教學(xué)目標(biāo)

在開展單片機課程教學(xué)期間，教師應(yīng)以機器人為載體，將單片機應(yīng)用教學(xué)目標(biāo)分解，實現(xiàn)可視化教學(xué)目標(biāo)。例如，在開展機器人單片機設(shè)計課程中，教師先將機器人設(shè)計這一目標(biāo)分解為多個目標(biāo)，進而有效確立職業(yè)崗位技能要求，以下為機器人設(shè)計教學(xué)目標(biāo)分解表。

在開展機器人單片機應(yīng)用教學(xué)期間，教師應(yīng)該先指導(dǎo)學(xué)生對機器人的功能進行演示，讓學(xué)生親手操作，親眼所見機器人的功能，以可視化方式，使學(xué)生對教學(xué)目標(biāo)以及分解目標(biāo)深入了解，最終明確學(xué)習(xí)的目的，并使學(xué)生具備高昂的學(xué)習(xí)熱情。

開展可視化教學(xué)目標(biāo)，可以將學(xué)生的能力、知識、素質(zhì)都融入目標(biāo)中，在實施過程中強化學(xué)生對崗位需求的了解、認知，并在目標(biāo)實踐的過程中不斷增強自主學(xué)習(xí)的意識，逐漸成為單片機課程教學(xué)的主體[2]。

三、實訓(xùn)器材教學(xué)的建設(shè)

（一）同步開發(fā)原則

當(dāng)前，技工院校在開展《單片機應(yīng)用》教學(xué)期間，大多數(shù)學(xué)校都不會配備配套的實訓(xùn)器材，這種現(xiàn)象直接造成學(xué)生理論知識扎實、實踐能力欠缺的現(xiàn)象，因此，校方應(yīng)加大配套設(shè)備的投入力度，確保學(xué)生在學(xué)習(xí)“機器人”設(shè)計期間，可依托配套的設(shè)備，實現(xiàn)理論、實踐同步開發(fā)的原則，使學(xué)生的理論、實踐能力共同提升。

（二）模塊化設(shè)計課程

在開展單片機教學(xué)期間，應(yīng)該以機器人為載體，將單片機的應(yīng)用知識點散布到機器人的各個功能模塊中，使單片教學(xué)知識與機器人的功能所對應(yīng)。開展教學(xué)過程中，每講到一個單片機應(yīng)用的知識點，就以機器人的功能模塊作為學(xué)生實踐訓(xùn)練完成的目標(biāo)，即機器人的完整的功能模塊，就是單片機功能疊加起來的一個整體，當(dāng)教師講完所有單片機應(yīng)用，學(xué)生最后就可以制作出一個完整的機器人。

此外，在開展模塊化設(shè)計期間，需要注意，首先要防止學(xué)生將單片機應(yīng)用過度集合，即將所有應(yīng)用都整合在一個機器人身上——過度創(chuàng)新，這種行為會加大機器人的開發(fā)難度，使學(xué)生學(xué)習(xí)難度提高。其二是盡量采用“散件”單片機硬件器材，讓學(xué)生切身感受到單片機的設(shè)計、組裝、程序編寫全程[3]。

為了有效提高技工院校單片機應(yīng)用教學(xué)的效果，使學(xué)生同時具備強大的理論和優(yōu)秀的實踐能力，首先作為教師應(yīng)明確將機器人設(shè)計融入單片機應(yīng)用教學(xué)中的意義，隨后在帶領(lǐng)學(xué)生研究單片機應(yīng)用期間，將“機器人設(shè)計制作”的教學(xué)目標(biāo)進行分解，使學(xué)生每完成一個目標(biāo)，即能充分了解對應(yīng)崗位的職業(yè)技能，同時，校方應(yīng)加大對教材配套的硬件設(shè)備的投入，并將單片機的應(yīng)用分布于機器人的功能模塊中，讓教師帶領(lǐng)學(xué)生實現(xiàn)一個又一個目標(biāo)，最終制作出完整的機器人，使學(xué)生真正深入了解單片機應(yīng)用課程的教學(xué)內(nèi)容，并培養(yǎng)學(xué)生實踐、創(chuàng)新的能力。

參考文獻

[1]許超，吳新杰，王倩.非特定人語音控制機器人的課程設(shè)計與實現(xiàn)[J].實驗室研究與探索，2016，35（6）：178-180.

[2]李琳.以小型機器人為載體的創(chuàng)新性嵌入式課程教學(xué)研究[J].科技創(chuàng)業(yè)月刊，2017，30（17）：42-43.

[3]劉修泉，程院蓮.基于教育機器人的單片機技術(shù)教學(xué)改革與實踐[J].新疆職業(yè)教育研究，2016，7（2）：55-56.