物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在單片機(jī)教學(xué)改革中的應(yīng)用

屈秀敏 劉艷 王佳

摘 要：物聯(lián)網(wǎng)就是將各種不同的設(shè)備或者物體進(jìn)行連接并完成信息通信的網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)智能感知、識(shí)別技術(shù)等通信感知技術(shù)，廣泛地應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)的融合中，進(jìn)而成為推動(dòng)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。利用物?lián)網(wǎng)技術(shù)會(huì)涉及到很多領(lǐng)域，如公共安全、文化教育、環(huán)境保護(hù)以及智能交通等領(lǐng)域，這種技術(shù)改善了人類(lèi)的生產(chǎn)生活環(huán)境。本文對(duì)單片機(jī)教學(xué)中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析，旨在改革教學(xué)方式，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；單片機(jī)；教學(xué)改革

隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也得到了廣泛應(yīng)用，在當(dāng)今社會(huì)中的作用顯得越來(lái)越重要，教育機(jī)構(gòu)和各大高校紛紛對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)給予了高度的重視。如今，單片機(jī)教學(xué)已經(jīng)離不開(kāi)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用。這就要求我們，必須緊跟時(shí)代發(fā)展的潮流，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)在單片機(jī)教學(xué)改革中的應(yīng)用進(jìn)行深入的研究。

一、單片機(jī)教學(xué)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的特點(diǎn)

“單片機(jī)原理及應(yīng)用”是高等院校電類(lèi)和機(jī)械類(lèi)等專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)課程，了解單片機(jī)的工作原理，掌握單片機(jī)技術(shù)，特別是具備基本應(yīng)用操作技能，成為相關(guān)專(zhuān)業(yè)大學(xué)生的重要任務(wù)。傳統(tǒng)的單片機(jī)教學(xué)以典型的80C51系列8位單片機(jī)的實(shí)際應(yīng)用為主線，教學(xué)中理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，課堂教學(xué)需要給學(xué)生提供較為直觀和實(shí)用的設(shè)計(jì)實(shí)例，實(shí)驗(yàn)中突出培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力。采用傳統(tǒng)的單片機(jī)教學(xué)方式，學(xué)生僅僅掌握了單片機(jī)的基礎(chǔ)編程方法和常用接口的使用，在單片機(jī)系統(tǒng)的綜合設(shè)計(jì)方面的能力有所欠缺，難以滿足企業(yè)的需求。物聯(lián)網(wǎng)的核心是物與物以及人與物之間的信息交互，其基本特征可以概括為全面感知、可靠傳輸與智能處理。物聯(lián)網(wǎng)的感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層三層架構(gòu)中關(guān)鍵技術(shù)都會(huì)涉及到單片機(jī)的相關(guān)應(yīng)用，為單片機(jī)教學(xué)改革提供了豐富的教學(xué)題材、內(nèi)容和實(shí)現(xiàn)方法。將物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)應(yīng)用到“單片機(jī)原理與應(yīng)用”這門(mén)以實(shí)踐為主的教學(xué)中，可提升學(xué)生構(gòu)建單片機(jī)系統(tǒng)與解決實(shí)際問(wèn)題的綜合設(shè)計(jì)能力，使其具備一定的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，能夠獨(dú)立的完成IAR的工程建立、程序編寫(xiě)、軟硬件測(cè)試等，提高學(xué)生在物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。

二、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于單片機(jī)教學(xué)中的必要性

隨著無(wú)線傳感器的發(fā)展，我國(guó)進(jìn)人了物聯(lián)網(wǎng)新時(shí)代，這對(duì)單片機(jī)教學(xué)創(chuàng)造了發(fā)展的機(jī)會(huì)，但是也帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)和壓力。物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的來(lái)臨使單片機(jī)教學(xué)在教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)課程等方面都急需改革。傳統(tǒng)的單片機(jī)教學(xué)以理論為主，而課程本身就顯得抽象，學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程枯燥乏味，缺少學(xué)習(xí)興趣，導(dǎo)致教學(xué)效果不理想。把物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用到單片機(jī)教學(xué)中，可以突破傳統(tǒng)教學(xué)的弊端，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題與解決實(shí)際問(wèn)題的能力，為學(xué)生未來(lái)在物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)行業(yè)的就業(yè)提供技術(shù)支持。2010年物聯(lián)網(wǎng)上升為中國(guó)的國(guó)家戰(zhàn)略，也使得單片機(jī)教學(xué)改革是必然的，順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的。

三、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在單片機(jī)教學(xué)應(yīng)用的現(xiàn)狀

1、教學(xué)內(nèi)容空泛?，F(xiàn)階段，在借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行單片機(jī)教學(xué)時(shí)，內(nèi)容涉及到通信學(xué)、電子工程、自動(dòng)化等多個(gè)領(lǐng)域，專(zhuān)業(yè)化有所缺乏，體現(xiàn)了當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在單片機(jī)教學(xué)應(yīng)用過(guò)程中內(nèi)容空泛的問(wèn)題。學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中，也常常由于內(nèi)容過(guò)于冗雜，而使得專(zhuān)業(yè)素質(zhì)得不到有效的提高。

2、實(shí)踐教學(xué)力度不足。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于單片機(jī)教學(xué)，主要由理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)組成，二者都是不可缺少的部分，但在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，很多學(xué)校都將理論教學(xué)作為單片機(jī)教學(xué)應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要內(nèi)容，而忽略了實(shí)踐教學(xué)的開(kāi)展。很多時(shí)候，理論教學(xué)都成為了單片機(jī)教學(xué)應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的首要任務(wù)，學(xué)校將至少百分之八十的時(shí)間花在理論教學(xué)上，而對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)卻有所忽視，導(dǎo)致學(xué)生理論知識(shí)豐富而實(shí)踐能力不足。

3、教學(xué)方式缺乏創(chuàng)新。長(zhǎng)期以來(lái)，單片機(jī)教學(xué)應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，常常采用固定的模式，缺乏一定的創(chuàng)新。在教學(xué)過(guò)程中，以C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言為主要的編程教學(xué)內(nèi)容，按指令、程序和輔助項(xiàng)目的固定教學(xué)順序進(jìn)行教學(xué)，教學(xué)系統(tǒng)一成不變，與目益變化的單片機(jī)教學(xué)目標(biāo)不相吻合。大多數(shù)的學(xué)生都慣用同一種思考方式，創(chuàng)造性思維不足，使得物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)無(wú)法在單片機(jī)教學(xué)中發(fā)揮應(yīng)有的作用，單片機(jī)教學(xué)改革無(wú)法獲得全新的突破。

4、教學(xué)觀念稍顯落后。受傳統(tǒng)觀念的影響，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于單片機(jī)教學(xué)時(shí)都以課堂教學(xué)為主，強(qiáng)調(diào)通過(guò)課堂提高教學(xué)的有效性。但很多時(shí)候，教學(xué)的效果并不理想，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中都感受到了枯燥無(wú)聊，對(duì)單片機(jī)學(xué)習(xí)的興趣不足，導(dǎo)致教學(xué)效果不理想。

四、單片機(jī)教學(xué)中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的改革建議

1、在單片機(jī)課程設(shè)置方面，要著重注意物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用。不但在教學(xué)中注重講授理論相關(guān)的知識(shí)，而且要在項(xiàng)目實(shí)踐中結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)的有關(guān)技術(shù)進(jìn)行實(shí)踐。針對(duì)傳統(tǒng)單片機(jī)的教學(xué)，在理論教學(xué)中可以引入一些實(shí)例，設(shè)置一定的情景，設(shè)立一定的任務(wù)，并可以將完成任務(wù)作為目標(biāo)，以此來(lái)提高單片機(jī)教學(xué)的效果。但是確立任務(wù)要以物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用作為背景，并將物聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)的采集以及傳送和無(wú)線通信的知識(shí)點(diǎn)作為重點(diǎn)，開(kāi)發(fā)背景構(gòu)造必須具有實(shí)用性。如針對(duì)Zigbee技術(shù)原理與實(shí)戰(zhàn)教學(xué)，通過(guò)理論課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生深入了解Zigbee的基本概念，熟悉掌握Z(yǔ)igbee技術(shù)原理、Zigbee節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)、CC2530基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)、CC2530無(wú)線射頻、ZSTACK協(xié)議棧分析和ZSTACK協(xié)議棧應(yīng)用開(kāi)發(fā)。通過(guò)實(shí)踐篇的學(xué)習(xí)，使學(xué)生深入掌握CC2530的基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)，以及ZSTACK協(xié)議棧的運(yùn)行機(jī)制。以Keil、IAR等開(kāi)發(fā)系統(tǒng)中用C語(yǔ)言書(shū)寫(xiě)的ZigBee協(xié)議棧，作為具體的對(duì)象和教學(xué)重點(diǎn)從簡(jiǎn)到深進(jìn)行教學(xué)。

2、構(gòu)建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，加強(qiáng)教學(xué)實(shí)踐在單片機(jī)教學(xué)過(guò)程中，具體分為以下幾點(diǎn)：1）學(xué)校完善實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，加大資金投入，構(gòu)建先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)室，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)力度；2）擴(kuò)大校企合作的規(guī)模，通過(guò)與有關(guān)企業(yè)的合作，為學(xué)生提供一個(gè)可以鍛煉自己的實(shí)踐平臺(tái)，并且，為培養(yǎng)符合企業(yè)要求的社會(huì)優(yōu)質(zhì)人才做鋪墊。當(dāng)然，這也要求學(xué)校在選擇合作企業(yè)的過(guò)程中，必須以學(xué)生為中心，確定合適的合作對(duì)象，而不是來(lái)者不拒，脫離學(xué)生談校企合作；3）在安排單片機(jī)教學(xué)進(jìn)度的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)分配給實(shí)踐教學(xué)足夠的時(shí)間，深刻認(rèn)識(shí)到實(shí)踐教學(xué)對(duì)于單片機(jī)教學(xué)的重要性，將理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合，達(dá)到理論指導(dǎo)實(shí)踐，實(shí)踐驗(yàn)證理論的目的，最終促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。

3、對(duì)應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的單片機(jī)教學(xué)方式進(jìn)行創(chuàng)新，在單片機(jī)教學(xué)過(guò)程中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，很重要的一點(diǎn)是對(duì)教學(xué)方式進(jìn)行創(chuàng)新。在理論教學(xué)中，教師可以與學(xué)生互換身份，首先將學(xué)生進(jìn)行分組，每次課每組選出一名學(xué)生作為代表充當(dāng)教師在講臺(tái)上講課，而教師則坐在臺(tái)下充當(dāng)學(xué)生聽(tīng)課。讓學(xué)生通過(guò)認(rèn)真的“備課”充分理解教學(xué)內(nèi)容，同時(shí)，在上課的過(guò)程中加深對(duì)所教內(nèi)容的記憶并提高學(xué)習(xí)興趣。而坐在臺(tái)下聽(tīng)講的教師要給予學(xué)生適當(dāng)?shù)慕ㄗh，在對(duì)學(xué)生的講課表現(xiàn)予以充分的肯定的同時(shí)并指出其不足。在實(shí)踐教學(xué)中，采用項(xiàng)目式教學(xué)，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中涉及到的CC2530流水燈項(xiàng)目與單片機(jī)中的LED流水燈實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行比較研究，通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)其中的相同與不同之處，教學(xué)效果將會(huì)翻倍。

4、加大師資力量的建設(shè)力度，教師是應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的單片機(jī)教學(xué)的主要執(zhí)行者，其綜合素質(zhì)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)的掌握程度直接影響到了教學(xué)效果，這就要求學(xué)校必須加大單片機(jī)師資力量的建設(shè)力度。1）增加對(duì)人才的投資力度，大力引進(jìn)優(yōu)秀的教學(xué)人才；2）增加單片機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)教師的培訓(xùn)力度，聘請(qǐng)權(quán)威的專(zhuān)家定期為教師進(jìn)行授課，讓教師通過(guò)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)不斷充實(shí)自己，提高自己的教學(xué)業(yè)務(wù)水平，最終讓物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在單片機(jī)教學(xué)中發(fā)揮真正的作用，促進(jìn)單片機(jī)教學(xué)有效性的提高。

五、結(jié)語(yǔ)

在單片機(jī)教學(xué)中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將理論和實(shí)踐進(jìn)行緊密地結(jié)合，使課堂的教學(xué)內(nèi)容得到完善，使學(xué)生掌握物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)開(kāi)發(fā)所需的理論和技術(shù)體系，能夠熟練地進(jìn)行設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)工作，并具備良好的自學(xué)能力，從而滿足時(shí)代發(fā)展的需求。

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