物聯網技術在單片機教學中的應用

摘 要 本文以單片機教學與物聯網技術相結合，通過對物聯網的概念、技術特點的分析，使單片機這門課在高職高專教學過程中更具時效性、知識結構更加優化，學生更易理解。

關鍵詞 單片機教學 物聯網技術 教學

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A

物聯網（the Internet of Things，IOT）是新一代信息技術的重要組成部分，簡單理解，物聯網就是物物相連的互聯網。隨著現代信息技術的飛速發展，物聯網技術得到了很多高校、科研單位及企事業單位的高度重視。隨著單片機、嵌入式無線技術的飛速發展，為物聯網技術實現提供了必備條件。微控制器（Microcontroller Unit，MCU），即單片微型計算機，它是多數高校電子信息類、通信類等專業的骨干課程。但目前，高校仍以51系列單片機為主，在教學內容與教學方法上還保持著最古老的模式，僅僅圍繞指令和程序展開。缺乏時效性，根本無法與大背景下的社會需求相契合。

1 物聯網技術介紹

1.1 概念及簡介

物聯網是物體通過智能感應裝置，經過傳輸網絡到達指定的信息處理中心，實現物與物、人與物之間的自動化信息交互、信息處理的智能網絡。

物聯網技術應用前景分析：美國權威咨詢機構FORRESTER預測：到2020年，世界上物物互聯的業務，跟人與人通信的業務相比，將達到30比1，因此，“物聯網”被稱為是下一個萬億級的通信業務。“物聯網”也被稱之為繼計算機、互聯網之后，世界信息產業的第三次浪潮。

1.2 單片機教學現狀與改革

（1）教學涉及面廣：眾所周知，單片機課程幾乎覆蓋了所有的工科院校，通信、自動化、電子等很多專業都需要學習單片機課程。（2）教學占主要方面：在高職院校單片機教學中，相應課程的設置、實踐教學環節的安排都劃歸在單片機的課程體系中，并且將單片機實踐考核作為學生綜合能力判斷的一個重要部分。因此，在過去的很長一段時間，各大高職院校都相繼提出了關于單片機教學改革的新理念，大都是以強調學生的操作能力、創新能力，但這種實踐操作往往跟在大環境下的時代需要是有相差的。（3）教學方式一成不變：很長一段時間以來，單片機課程的教學基本都是按照固定模式進行的。以匯編語言或C語言兩種編程語言為主，先從指令到程序再到輔助項目配合教學。這種圍繞軟件—指令—程序展開，不符合單片機課程的教學目標。教學體系的一成不變，就沒有新方向供教學利用，學生們也就同樣按照固定的思路去分析，最終導致單片機課程教學幾十年還滯留在原地。（4）教學方法老舊：傳統的課堂講授法，將學生的學習積極性過多地限制在理論課堂上，而單一的實驗課和我們之前提出的單片機課程改革的初衷背道而馳。久而久之，單片機的課程改革就成了一句沒能實現的空話。要杜絕這種現象，必須從根本上改變教學方法和教學思想。（5）實踐教學重視度不夠：實驗手段單一且脫離實際。在實驗課上，僅僅以實驗箱作為條件，以十幾個匹配程序作為參考，停留在單片機課程的表面，也就掌握不了單片機課程的精髓。學生動手、動腦解決問題的能力也會大打折扣。

2 單片機課程與物聯網技術結合的必要性

物聯網時代對單片機或嵌入式教學改革提供了機遇和挑戰。與此同時，對單片機教學的各個方面也有了新定位。物聯網及其相關技術的發展，為單片機教學改革提供了豐富的教學題材、內容和實現方法，這也就是單片機課程與物聯網技術結合的目的。

（1）必要性：從目前各高職高專院校單片機的教學情況分析，學生的學習態度、反映、學習效果等方面都在很大程度上促進單片機的教學改革。并且應將培養高技能人才作為高職高專院校的發展定位，將為企業培養出更多有用的人才作為根本目標。換個角度說，物聯網技術的發展勢必也會要求高職院校培養相應的人才。因此，從市場的被動需要到主動需要也是我們將兩者結合的初衷。

（2）可行性：在單片機教學過程中，型號的選擇還是以MCS-51為主，并配合無線SOC單片機。這樣可將傳統的單片機教學順延、加強。整個核心課程的設置都不需要改變，以物聯網課程為主線，配合嵌入式系統，在以單片機、網絡等課程為輔，這樣就可以構成一個較完善的物聯網與單片機結合的體系。

3 教學改革的思路和措施

3.1 教學內容、方法和思路

教學內容方面：教學過程中應以物聯網系統應用為背景，硬件系統選擇還是以MCS-51型號為主。其中，應將單片機教學過程中以前忽略的部分重視進來，如A/D、D/A模塊、串行通信模塊等。軟件系統選擇ZigBee協議棧，利用實例法講授協議棧的各層。當然，在高職教學過程中，軟件系統和網絡協議部分教學不必深入講解，應以學生的實際操作能力為主。

教學方法方面：傳統單片機教學，通常采用案例引導法，明確任務，任務構思、完成任務的固定模式來完成教學任務。任務的構思應以物聯網數據采集、無線通信作為主要切入口，構造有實用意義的方案。

3.2 突出實踐教學環節

單片機教學重于實踐，沒有實踐，那這門課就是形同虛設，學生只會一味地死記程序而不懂得解決問題。在實踐教學中，教師和學生應該有互動，建立一個分工明確的學習團隊。教師在團隊中只起到引導作用，將充分的時間留給學生自主思考、自主完成實驗項目。

實驗室的建設：將學校實驗室的操作平臺使用于理論教學中，在實踐教學中應建立模塊化的SOC單片機實驗系統。編譯軟件同樣使用Keil，方便代碼移植和實驗兼容等，減少教學工作量。

實驗形式：增加學生的實驗時間，不拘于固定的一些實驗模塊，靈活配置實驗課題，最終形成真正開放的物聯網與單片機結合的實驗室。

4 結論

在單片機的教學過程中，我們將 “教與學”“練與做”很好地融合，使學生掌握基本知識和操作技能，并將新時期的物聯網技術融入進去，培養學生分析解決實際問題的能力。將 “教、學、做”定為新時期高職院校的教學理念，培養出更多實用型人才的教學目標。