基于物聯(lián)網(wǎng)的單片機(jī)課程教學(xué)改革探索

賈俊霞

摘?要：物聯(lián)網(wǎng)單片機(jī)課程是物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)課。中職學(xué)校的培養(yǎng)目標(biāo)主要是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐操作以及創(chuàng)新能力，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)單片機(jī)課程教學(xué)進(jìn)行改革，?使教學(xué)課程體現(xiàn)出物聯(lián)網(wǎng)以及混合等特性，幫助學(xué)生更好的理解和掌握物聯(lián)網(wǎng)單片機(jī)知識(shí)，有助于培養(yǎng)和提高學(xué)生的物聯(lián)網(wǎng)素養(yǎng)。

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

近年來(lái)物聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，得到了職業(yè)學(xué)校的高度重視，該課程的起源主要源自于三個(gè)類型，第一類為電子類、第二類為網(wǎng)絡(luò)類、第三類為軟件類，學(xué)校也開(kāi)始了根據(jù)這三大種類，開(kāi)設(shè)了有關(guān)于增設(shè)感知、傳輸、軟件類等相關(guān)的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的課程，每種類型涉及的物聯(lián)網(wǎng)知識(shí)存在一定的差異，中職學(xué)校以單片機(jī)教學(xué)為基礎(chǔ)，配合使用多種方法，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)單片機(jī)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行不斷的調(diào)整。在調(diào)整教學(xué)內(nèi)容的同時(shí)，還需調(diào)整教學(xué)模式以及評(píng)價(jià)方式，?創(chuàng)新教學(xué)環(huán)境中，強(qiáng)化學(xué)生的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的素養(yǎng)。而如何利用先進(jìn)教學(xué)手段提高課程的教學(xué)質(zhì)量，則是目前物聯(lián)網(wǎng)單片機(jī)課程教學(xué)的改革重點(diǎn)。因此，本文針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的單片機(jī)課程教學(xué)改革探索闡述如下。

1?物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)單片機(jī)課程的主要特點(diǎn)

1.1?教學(xué)內(nèi)容突出“聯(lián)網(wǎng)”特性

物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)中，?一般會(huì)以培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才為主。以往，在物聯(lián)網(wǎng)單片機(jī)教學(xué)中，會(huì)以講解型號(hào)為MCS-51單片機(jī)為主，向?qū)W生介紹以下內(nèi)容，一是單片機(jī)結(jié)構(gòu)、二是指令系統(tǒng)、三是C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、四是存儲(chǔ)器、五是串口通訊，上述教學(xué)內(nèi)容重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的單片機(jī)接口操作能力。但是在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用過(guò)程中，由于物聯(lián)網(wǎng)具有低功耗、高性能等特點(diǎn)，并且支持網(wǎng)絡(luò)通信，?基于上述特點(diǎn)以及所要支持的項(xiàng)目，使單片機(jī)教學(xué)內(nèi)容突出聯(lián)網(wǎng)特性。因此，中職學(xué)校需要遵循聯(lián)網(wǎng)特性教學(xué)要求，?減少型號(hào)為MCS-51單片機(jī)的講解，將更多的時(shí)間用于講解型號(hào)為CC2530、CC2650等單片機(jī)，并且融入半導(dǎo)體和不同型號(hào)處理器的講解，使學(xué)生真實(shí)感受到單片機(jī)具有的聯(lián)網(wǎng)特性，從而更深層次的掌握該內(nèi)容，通過(guò)學(xué)習(xí)有效掌握單片機(jī)在聯(lián)網(wǎng)過(guò)程中發(fā)揮的作用。

1.2?教學(xué)模式突出“混合”特性

原有型號(hào)MCS-51單片機(jī)講解過(guò)程中，由于教學(xué)資源較少，并且講解的知識(shí)具有抽象性特點(diǎn)，會(huì)影響學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。在講解其它型號(hào)的單片機(jī)時(shí)，我們采用混合方法，突出教學(xué)模式的混合性，為學(xué)生提供豐富的教學(xué)資源的同時(shí)，還能獲得良好的教學(xué)效果。傳統(tǒng)的教學(xué)模式采用理論講授、課內(nèi)實(shí)驗(yàn)以及綜合實(shí)訓(xùn)，混合教學(xué)模式中，采用微課、翻轉(zhuǎn)課堂工作平臺(tái)等，一方面使學(xué)生獲得更多的學(xué)習(xí)資源，有效拓展學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)的視野，另一方面混合模式具有開(kāi)放性和共享性等優(yōu)勢(shì)，學(xué)生可進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，進(jìn)行自主探究、自主交流，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)造能力的發(fā)展。

2?聯(lián)網(wǎng)專業(yè)單片機(jī)課程教學(xué)改革思路

2.1?重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容

在講解物聯(lián)網(wǎng)單片機(jī)知識(shí)時(shí)，以講解型號(hào)為CC2530單片機(jī)為例，教師應(yīng)按照由基礎(chǔ)到提高的過(guò)程，對(duì)講解內(nèi)容進(jìn)行重新調(diào)整，讓學(xué)生先學(xué)習(xí)CC2530基礎(chǔ)知識(shí)，再學(xué)習(xí)BasicRF無(wú)線通信以及Z-STACK組網(wǎng)通信等知識(shí)，使學(xué)生既能了解主流市場(chǎng)單片機(jī)的發(fā)展以及應(yīng)用過(guò)程，還能降低學(xué)習(xí)難度，提高學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)知識(shí)的效率。在講解CC2530基礎(chǔ)知識(shí)過(guò)程中，教師需向?qū)W生介紹重點(diǎn)掌握的內(nèi)容，包括通用I/O口、外部中斷、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串口通信、A/D轉(zhuǎn)換、PWM控制等。在講解BasicRF無(wú)線通信知識(shí)過(guò)程中，重點(diǎn)應(yīng)掌握的內(nèi)容應(yīng)包括無(wú)線開(kāi)關(guān)控制、無(wú)線串口通信、模擬量/數(shù)字量傳感器采集以及執(zhí)行器控制等。在講解Z-STACK組網(wǎng)通信應(yīng)用重點(diǎn)知識(shí)時(shí)，應(yīng)包括星形通信應(yīng)用、樹(shù)形通信應(yīng)用以及Mesh自組通信應(yīng)用。

在講解上述單片機(jī)知識(shí)時(shí)，教師應(yīng)堅(jiān)持項(xiàng)目為導(dǎo)向、任務(wù)驅(qū)動(dòng)的理念，讓學(xué)生自主參與到課程設(shè)計(jì)中。在CC2530基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)應(yīng)用中，會(huì)為學(xué)生設(shè)置五項(xiàng)任務(wù)，分別為搭建開(kāi)發(fā)環(huán)境、按鍵控制、定時(shí)器控制、串口通信應(yīng)用以及測(cè)量SOC片內(nèi)部溫度等。在BasicRF無(wú)線通信教學(xué)項(xiàng)目中，教師為學(xué)生設(shè)置五項(xiàng)任務(wù)，分別為多跳遠(yuǎn)程控制、串口控制、模擬量傳感器采集、開(kāi)關(guān)量傳感器采集以及傳感器綜合應(yīng)用。在Z-STACK組網(wǎng)通信教學(xué)項(xiàng)目中，為學(xué)生設(shè)置四項(xiàng)任務(wù)，包括基于Z-STACK的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信、基于Z-STACK的串口通信、傳感器與執(zhí)行器綜合應(yīng)用以及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)監(jiān)控。

2.2?重構(gòu)教學(xué)模式

2.2.1?借助“SP?O?C?+微課”平臺(tái)實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)

采用SPOC+微課模式，建立物聯(lián)網(wǎng)單片機(jī)教學(xué)平臺(tái)，在平臺(tái)中為學(xué)生設(shè)置模擬環(huán)境，讓學(xué)生在模擬環(huán)境中增強(qiáng)學(xué)習(xí)的體驗(yàn)感，使學(xué)生形成自主學(xué)習(xí)意識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主探究學(xué)習(xí)。學(xué)生在建立的平臺(tái)內(nèi)進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，應(yīng)按照平臺(tái)設(shè)定的流程，將自主學(xué)習(xí)分為兩個(gè)階段，一是確定目標(biāo)階段、二是考量學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力階段。在確定目標(biāo)階段中，教師根據(jù)學(xué)生的需求，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容為學(xué)生設(shè)置適合的學(xué)習(xí)目標(biāo)，讓學(xué)生在確定學(xué)習(xí)目標(biāo)后，可以學(xué)會(huì)建立學(xué)習(xí)小組，由小組成員在平臺(tái)內(nèi)進(jìn)行學(xué)習(xí)。在考量學(xué)生自組學(xué)習(xí)能力時(shí)，重點(diǎn)考量學(xué)生基礎(chǔ)學(xué)習(xí)能力、價(jià)值取向以及設(shè)計(jì)方案能力。

建立SPOC+微課平臺(tái)，堅(jiān)持因材施教的原則，使每名學(xué)生均能獲得自主學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，在學(xué)習(xí)中利用微課視頻等方式，組織小組學(xué)生進(jìn)行深入的交流，在交流中不斷完善學(xué)生設(shè)計(jì)的方案，有效提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

在建立的SPOC+微課平臺(tái)內(nèi)，會(huì)為學(xué)生提供三種平臺(tái)，在SPOC+微課平臺(tái)基礎(chǔ)上，還會(huì)設(shè)置翻轉(zhuǎn)課堂平臺(tái)、創(chuàng)新工作室平臺(tái)，每個(gè)平臺(tái)采用混合教學(xué)模式，為學(xué)生提供不同的學(xué)習(xí)資源，有效提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。如在翻轉(zhuǎn)課堂平臺(tái)內(nèi)，教師會(huì)在平臺(tái)內(nèi)對(duì)學(xué)生的任務(wù)內(nèi)容進(jìn)行剖析，然后對(duì)剖析的內(nèi)容進(jìn)行指導(dǎo)，使學(xué)生獲取指導(dǎo)性意見(jiàn)后，學(xué)生在小組內(nèi)進(jìn)行交流，在交流中論證以及改進(jìn)任務(wù)內(nèi)容。在創(chuàng)新工作室平臺(tái)內(nèi)，平臺(tái)會(huì)為學(xué)生創(chuàng)造真實(shí)的工作環(huán)境，要求學(xué)生必須按照工作流程進(jìn)行操作。學(xué)生在平臺(tái)內(nèi)分別扮演招標(biāo)方和投標(biāo)方，學(xué)生扮演招標(biāo)方時(shí)，會(huì)對(duì)審查的內(nèi)容進(jìn)行反饋，并且協(xié)助監(jiān)理進(jìn)行監(jiān)督，然后按照綜合評(píng)分和售后等流程，對(duì)投標(biāo)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，每個(gè)環(huán)節(jié)生成的數(shù)據(jù)，均會(huì)記錄在平臺(tái)內(nèi)，由平臺(tái)向投標(biāo)方提供數(shù)據(jù)。扮演投標(biāo)方的學(xué)生，在投標(biāo)中會(huì)遞交投標(biāo)書(shū)及接受質(zhì)詢，在建設(shè)中進(jìn)行實(shí)操，完成開(kāi)發(fā)以及建設(shè)任務(wù)，在交付環(huán)節(jié)進(jìn)行總結(jié)，進(jìn)入到售后環(huán)節(jié)，根據(jù)總結(jié)要求對(duì)售后內(nèi)容進(jìn)行改進(jìn)。

學(xué)生在平臺(tái)內(nèi)進(jìn)行學(xué)習(xí)的過(guò)程中，平臺(tái)在為學(xué)生提供豐富的學(xué)習(xí)資源的同時(shí)，還能給予學(xué)生正確的指導(dǎo)，讓學(xué)生按照設(shè)定的程序，將制作的學(xué)習(xí)內(nèi)容上傳至平臺(tái)內(nèi)，平臺(tái)會(huì)對(duì)上交的內(nèi)容進(jìn)行診斷，并向?qū)W生提出改進(jìn)意見(jiàn)。

2.2.2?借助“翻轉(zhuǎn)課堂”平臺(tái)實(shí)現(xiàn)知識(shí)內(nèi)化和技能培養(yǎng)

在SPOC+微課模式中，學(xué)生主要學(xué)習(xí)目標(biāo)在于應(yīng)用所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行實(shí)踐操作，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力。教師在平臺(tái)內(nèi)應(yīng)發(fā)揮引導(dǎo)作用，明確以學(xué)生為主體的教學(xué)理念，采用翻轉(zhuǎn)課堂的方式，運(yùn)用混合教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)學(xué)生實(shí)踐能力的提升。

教師在引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí)，應(yīng)設(shè)立頭腦風(fēng)暴、模擬環(huán)境等教學(xué)流程，讓學(xué)生選擇適合的流程進(jìn)行探究。學(xué)生在探究中，應(yīng)廣開(kāi)言路，學(xué)會(huì)與其他同學(xué)分享和交流，在分享與交流中，使教學(xué)環(huán)境發(fā)生翻轉(zhuǎn)，才能更好的培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力。

2.2.3?借助“創(chuàng)新工作室”鞏固提升，培養(yǎng)創(chuàng)新能力

在較短的時(shí)間內(nèi)容，學(xué)生無(wú)法全面掌握單片機(jī)知識(shí)。教師應(yīng)采用創(chuàng)新工作室的方式，要求學(xué)生利用課余時(shí)間，在建立的創(chuàng)新工作室內(nèi)進(jìn)行鞏固和提升。學(xué)生在課后練習(xí)過(guò)程中，按照流程進(jìn)行實(shí)操，對(duì)每個(gè)實(shí)操環(huán)節(jié)進(jìn)行不斷的總結(jié)和歸納，使學(xué)生掌握單片機(jī)以及附屬設(shè)備的操作方法。此外在創(chuàng)新工作室內(nèi)，?應(yīng)為學(xué)生提供更多的儀器儀表操作技能的機(jī)會(huì)，包括示波器、萬(wàn)用表以及單片機(jī)模塊等，學(xué)生在操作中，不斷練習(xí)操作方法，積累更多的操作經(jīng)驗(yàn)，然后由創(chuàng)新工作室設(shè)立題目，讓學(xué)生進(jìn)行自主創(chuàng)造，并由教師進(jìn)行專業(yè)性評(píng)價(jià)，一方面通過(guò)評(píng)價(jià)增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)造信心，使學(xué)生展現(xiàn)出良好的態(tài)度，使單片機(jī)學(xué)習(xí)氛圍更加熱烈，帶動(dòng)更多的學(xué)生進(jìn)行自主創(chuàng)造，有效提高學(xué)生的創(chuàng)造能力，另一方面為優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容提供參考依據(jù)，加大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

2.3?重構(gòu)教學(xué)評(píng)價(jià)方式

物聯(lián)網(wǎng)單片機(jī)的教學(xué)已經(jīng)發(fā)生改變，?在對(duì)原有的教學(xué)評(píng)價(jià)方式進(jìn)行調(diào)整的基礎(chǔ)上，應(yīng)用混合教學(xué)模式，學(xué)生在學(xué)習(xí)中獲得的成績(jī)以及展現(xiàn)出的行為，均會(huì)記錄在平臺(tái)內(nèi)，教師應(yīng)結(jié)合學(xué)生的實(shí)際情況，做出公平客觀的評(píng)價(jià)，通過(guò)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)學(xué)生個(gè)性化發(fā)展，進(jìn)一步挖掘?qū)W生的創(chuàng)新能力。

在應(yīng)用SPOC+微課模式中，將教學(xué)評(píng)價(jià)內(nèi)容分為過(guò)程性考核和終結(jié)性考核。過(guò)程性考核分為三項(xiàng)內(nèi)容，一是SPOC+微課內(nèi)容、二是翻轉(zhuǎn)課堂內(nèi)容、三是創(chuàng)新工作室內(nèi)容。在SPOC+微課內(nèi)容中，重點(diǎn)考核學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，學(xué)生體現(xiàn)出的考核要素分別為參與能力、控制進(jìn)度能力、互動(dòng)交流能力以及自我測(cè)試能力，學(xué)生在展現(xiàn)上述能力時(shí)，均會(huì)由平臺(tái)利用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行記錄，并做出客觀的分析。在翻轉(zhuǎn)課堂內(nèi)容中，重點(diǎn)考核學(xué)生的問(wèn)題探究能力、軟硬件應(yīng)用能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，考核要素分為軟件開(kāi)發(fā)、仿真測(cè)試、課堂答辯、教師總結(jié)以及學(xué)生互評(píng)，在考核期間，會(huì)根據(jù)學(xué)生接受的任務(wù)變化做出相應(yīng)的調(diào)整。在創(chuàng)新工作室內(nèi)容中，考核學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力、工程實(shí)踐能力以及文檔編寫(xiě)能力，考核要素分為硬件制作、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)、課題報(bào)告、小組匯報(bào)、課外競(jìng)賽以及創(chuàng)新實(shí)踐等，在考核期間，應(yīng)堅(jiān)持以證代課、以賽代課的原則，加大鼓勵(lì)力度，增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。在終結(jié)性考核中，會(huì)重點(diǎn)考核學(xué)生的知識(shí)與能力綜合運(yùn)用能力，教師會(huì)對(duì)學(xué)生所學(xué)課程每個(gè)環(huán)節(jié)的表現(xiàn)作出公平客觀的評(píng)價(jià)。

3?結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在物聯(lián)網(wǎng)單片機(jī)課程教學(xué)過(guò)程中，采用創(chuàng)新方法，多以實(shí)踐性教學(xué)為主，對(duì)教學(xué)過(guò)程進(jìn)行改革，在改革中使教學(xué)內(nèi)容滿足學(xué)生今后的發(fā)展需求，并且在創(chuàng)新的教學(xué)模式中，會(huì)有效的培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。此外學(xué)生在創(chuàng)新模式中，會(huì)產(chǎn)生自主學(xué)習(xí)意識(shí)、合作交流意識(shí)等，有效豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)涵，使學(xué)生形成不斷學(xué)習(xí)的意識(shí)，在不斷學(xué)習(xí)中獲取更多的單片機(jī)知識(shí)，不斷提高實(shí)踐操作能力。單片機(jī)課程的改革也不斷從傳統(tǒng)化的知識(shí)，發(fā)展的更加全面化，且改革后的物聯(lián)網(wǎng)單片機(jī)教學(xué)取得了顯著化成效。

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