Arduino在高職教育教學(xué)中的應(yīng)用探索

摘 要：針對(duì)目前高職中單片機(jī)及相關(guān)課程的學(xué)習(xí)狀況，可以將Arduino納入學(xué)生培養(yǎng)體系中，以此來(lái)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課程的興趣，培養(yǎng)其實(shí)踐動(dòng)手能力、團(tuán)隊(duì)合作能力和創(chuàng)新能力等，從而為培養(yǎng)高質(zhì)量高層次應(yīng)用型人才提供有力的保障。

關(guān)鍵詞：Arduino；自動(dòng)化；嵌入式；創(chuàng)新能力

高職院校的工科專業(yè)，一般都會(huì)將單片機(jī)作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課或?qū)I(yè)課來(lái)學(xué)習(xí)，而單片機(jī)本身實(shí)踐性較強(qiáng)，學(xué)習(xí)內(nèi)容比較枯燥，不易上手，雖然經(jīng)過多輪改革，單片機(jī)教學(xué)效果仍不盡如人意，一方面很多學(xué)校培養(yǎng)的相關(guān)專業(yè)學(xué)生不能滿足用人單位的要求，另一方面用人單位又很難招到滿意的應(yīng)用型人才，極大地浪費(fèi)了教學(xué)資源。導(dǎo)致這個(gè)結(jié)果的原因主要有以下兩個(gè)方面：一是單片機(jī)課程本身的特殊性，二是學(xué)生興趣薄弱。針對(duì)這種情況，建議在高職院校大一就引入Arduino課程，以培養(yǎng)學(xué)生對(duì)專業(yè)的興趣，

增強(qiáng)學(xué)生對(duì)開發(fā)項(xiàng)目和制作各種創(chuàng)意裝置的信心。

一、什么是Arduino

Arduino是意大利生產(chǎn)的基于單片機(jī)的開放源碼的計(jì)算機(jī)平臺(tái)，包括硬件模塊和自主開發(fā)的軟件編程環(huán)境，可以在PC/Mac/Linux上進(jìn)行，通過USB把編譯好的代碼收錄到單片機(jī)上運(yùn)行。Arduino的版本有很多種，但相互之間都是兼容的。區(qū)別在于主控芯片和周邊芯片的變化上。目前主控芯片有AVR單片機(jī)，也有包括ARM芯片在內(nèi)的嵌入式芯片。

學(xué)習(xí)Arduino只需對(duì)單片機(jī)的原理作簡(jiǎn)單的了解，更側(cè)重單片機(jī)的應(yīng)用。其軟硬件全部是開源的，開發(fā)環(huán)境類似于JAVA或C語(yǔ)言，使用起來(lái)比較容易上手，用戶可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)行修改，編寫相關(guān)程序，以達(dá)到控制的目的。目前有廠家生產(chǎn)控制器外圍開發(fā)板配件，如鐵架、顯示屏、輪子等，所以用戶只需花主要精力在設(shè)計(jì)產(chǎn)品的行為上，通過購(gòu)買或自主設(shè)計(jì)，組裝，編程等，可以做出各種裝置，只要想象力足夠豐富，可以做出你想象的任何模型或玩具等，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

二、為什么要引入Arduino

目前很多高職院校的學(xué)生學(xué)習(xí)了單片機(jī)課程后，真正從事單片機(jī)設(shè)計(jì)或研究的較少，究其原因，是因?yàn)閱纹瑱C(jī)技術(shù)本身比較枯燥，學(xué)生掌握起來(lái)較難，興趣度不高。而Arduino具有較強(qiáng)的易用性，只要學(xué)生稍微用心，不論基礎(chǔ)如何，拿到Arduino之后很快就能成功運(yùn)行第一個(gè)簡(jiǎn)單的程序，從而激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣。而且Arduino成本較低，幾百元就可以完成自己想要的制作，對(duì)于經(jīng)費(fèi)較少的高職院校和學(xué)生個(gè)體來(lái)說容易滿足。

三、如何引入Arduino

Arduino可以開設(shè)在大一下學(xué)期，因?yàn)榇笠簧蠈W(xué)期學(xué)生已經(jīng)接觸過C語(yǔ)言，有了C語(yǔ)言的基礎(chǔ)，為學(xué)生接觸Arduino打下了良好的基礎(chǔ)。我們學(xué)校在課余時(shí)間成立了Arduino制作興趣小組，組員由大學(xué)一年級(jí)的工科學(xué)生中選拔，只需同學(xué)們學(xué)過C語(yǔ)言或其他計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，就非常容易進(jìn)入Arduino的世界，經(jīng)過近一年的實(shí)施，同學(xué)們熱情很高，興趣很濃，為后期的相關(guān)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

四、學(xué)習(xí)Arduino的資料

Arduino在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家較流行，我國(guó)目前也有許多工程師或發(fā)燒友，他們將許多英文網(wǎng)站上的知識(shí)翻譯成中文，制作了很多實(shí)際應(yīng)用案例，這些案例涉及面很廣，如Arduino實(shí)現(xiàn)自動(dòng)澆水、智能割車機(jī)器人、智能避障小車、無(wú)線兒童玩具、五子棋機(jī)器人、智能垃圾桶、藍(lán)牙遙控小車等，為學(xué)生學(xué)習(xí)和交流提供了較好的平臺(tái)。

通過在大學(xué)一年級(jí)第二學(xué)期引入Arduino課程，結(jié)合數(shù)字電路、模擬電路、傳感器、控制裝置等，讓學(xué)生大學(xué)開始就接觸到實(shí)際工程應(yīng)用，大大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)課程的興趣，由于Arduino的開發(fā)就是基于單片機(jī)的開發(fā)，對(duì)學(xué)生后續(xù)課程，如單片機(jī)、ARM、智能車等課程的學(xué)習(xí)打下了良好的基礎(chǔ)，并為學(xué)生提供了一個(gè)很好的創(chuàng)新創(chuàng)意平臺(tái)，極大地豐富了同學(xué)們的課余生活，激發(fā)了同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣。

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（作者單位 無(wú)錫科技職業(yè)學(xué)院）

編輯 喬彥鵬