基于Arduino的高職高專單片機相關課程改革設計

張江城 胡橙

摘 要：現階段我國高職院校的單片機相關課程的教學質量一直存在問題，在高職單片機教學的過程中主要是以Arduino單片機為主，由于Arduino涉及的知識點較為全面，在教學過程中學生不能夠有效地進行消化，因此在學習Arduino的時候要不斷針對重點及難點進行合理規劃，因此對于現階段的高職院校單片機教學過程中，應該對教學課程方案進行改革，使學生能夠高效地學習Arduino知識點。本文主要探究在Arduino高職高專單片機相關課程改革與設計方式。

關鍵詞：Arduino；高職高專；單片機；課程改革與設計

中圖分類號： G7 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）10-124-2

0 引言

在我國高職高專院校的教學過程中，單片機應用是電氣專業的專業課程，對于單片機課程來說，是一種理論與實踐相結合的核心課程。在單片機教學的過程中，對于Arduino單片機的學習是一個重點，通過與不同單片機進行比較分析，能夠使學生對于Arduino單片機產生全新的認識，因此教師在教學的過程中，將Arduino課程的設計方案達到完善，使學生能夠高效合理的對其進行掌握與吸收。

1 現階段高職高專單片機課程存在問題

1.1 教學內容不能夠被學生接納

在這幾年來說，高職高專學生的學習質量較為低下，由于沒有合適的教學方式與課程方案，經常導致教師在課堂上傳授的內容不被學生接受。然而對于單片機這樣的理性思維較強的課程，對于高職高專的學生來說，掌握速度較慢，質量也不夠好，因此使學生對單片機的重點沒辦法進行消化。對于現階段單片機教學來說，主要是根據不同的單片機進行了解其性能與掌握其用途，對于學生來說由于教師上課的過程中對教學方式不夠仔細與耐心，沒有針對學生進行系統合理的分析，因此經常導致學生在學習單片機的過程中出現困惑。在Arduino單片機的教學過程中，教師經常忽略對Arduino單片機的講解，沒有實際讓學生對Arduino單片機進行理解，因此才進一步導致學生對Arduino單片機的相關知識點有所誤解。在教學的過程中，由于單片機的教學內容較難，使學生在學習的時候經常會很吃力，對于單片機的組成、指令、系統等都有一定的困惑，在學習的時候不能夠使學生有效的進行接受與消化，使學生容易在學習的時候失去興趣。在教師教學的過程中，由于長時間遵循傳統的教學方針與理念，使學生沒有系統的對單片機進行合理的掌握，使學生在學習過程中過于機械化，不能夠有效的提高學生對知識的掌握和技能上的創新。

1.2 教學方式不能夠適用于學生全體

在傳統的單片機教學過程中來說，教師主要是依據教材將單片機的理論知識進行介紹，再針對驗證性實驗對單片機進行展示，因此這樣的教學方式已經不能夠適用于所有的學生，對于現階段學生來說，只有將實踐與理論進行結合，才能夠掌握單片機的知識重點，也因此能夠培養出學生的動手操作能力。但是由于現階段教師的教學方式沒有得到合理的改善，因此一直使學生對單片機課程存在疑惑，因此這樣的傳統教學模式對高職高專院校來說是一個弊端。有一些高職高專院校雖然對單片機的教學設計全新的課程與整改方案，但是沒有針對大多數學生的學習方式，因此沒有將學生的學習興趣進行調動，在學習的過程中使學生的學習能力不夠完善，因此使學生的成績不夠理想。

2 Arduino單片機

Arduino是一個軟硬件平臺，主要依據于開發原始碼，因此構建是原始碼simple I/O介面，能夠適用于JAVA C語言的Wiring開發。因此現階段高職高專的單片機教學過程中融入Arduino學習。由于Arduino自帶有USB端口，因此可以連接于電腦上，通過與連接器相連還可以使用于任何一種小型電子部件。Arduino單片機與傳統的單片機學習并不相同，在學習Arduino過程中可以不需要了解內部結構與寄存器的設置，僅僅需要對Arduino端口的作用，在Arduino語言中僅需要掌握簡單的幾個指令，對于學生來說Arduino更加能夠適用于自己動手操作，由于Arduino編程較為容易與簡單，因此在編程與設計上來說更加容易與快捷。對于學生來說較為容易，使學生在學習簡單的C語言就可以學習Arduino單片機。Arduino在近幾年來說應用范圍較廣，已經成為一個流行的硬件開發平臺，因此有很多人利用Arduino構建一個較為小型的反饋系統，通過外在條件進行感知，按照之前設定好的程序進而通過繼電器等進行控制反饋。在Arduino中可以開發許多單片機項目，例如一些光控聲音實驗，搶答器等一些實驗。Arduino開發平臺的配置軟件較為容易，因此能夠使學生在掌握時更加快速。

3 Arduino單片機在高職高專課程中的應用

3.1 建設單片機理論實踐一體化教室

在教學過程中，不光要注重對教學方式的改變，還要注重對教學環境的改良。一個優秀全面的單片機教學教室也能夠激起學生的學習興趣。在學習Arduino單片的過程中，教師可以在實訓臺上配置一個小型Arduino實驗開發板、面包板以及所需要的所有的電子元件，能夠完成Arduino正常運行與開發，學生可以在面包板上直接進行線路的連接，不需要對電氣進行焊接，因此不僅能夠提高學生動手操作能力，使他們對Arduino單片機有一定的了解，還能夠保障所有電子元件能夠循環利用。在這樣的實驗室中還要配置常用的電子測量儀器和工具，還要為每一名學生標配一臺計算機和相應的單片機編程軟件，能夠使學生理論與實踐共同結合，才能夠有效地掌握Arduino單片機的學習。

3.2 根據工作流程展開教學

在Arduino單片機的教學過程中，每一個根據單片機的教學項目都應該將知識理論與實踐在一體化教室中進行實現，根據不同班級的實際情況，對學生進行適當分組，因此能夠調動學生的積極性，在教學的過程中進行不同的教學方案設計，任務的布置，任務的實施以及任務的檢驗，根據這三個步驟設立教學規劃與目標，使學生能夠按照教學要求進行操作。在任務布置中，教師結合Arduino重點對學生進行試驗觀察，引導學生注意操作安全，明確重點，以保障Arduino順利開展。在任務實施的過程中教師要不斷的觀察并且優化每小組的設計方案與實驗電路，保障其準確性，才能夠使學生動手進行操作，要按照實驗設計方案進行明確的分工，因此才能夠高效的完成任務。在最后檢查考核的過程中，要考查學生對Arduino實驗的掌握情況，根據實驗結果進行分析，使學生在實驗的過程中體會Arduino中的知識重點與易錯點，在教師對學生進行考核的過程中規定，利用Arduino實驗開發板和普通的單片機沒有完成開發的小組，定位不合格，只利用Arduino實驗開發板完成任務的小組通過考核，但是成績處于中等，只利用于Arduino實驗開發板和普通的單片機開發板都完成任務的小組，在考核的過程中給予高分，通過考核能夠培養學生的動手操作能力與思維開發的能力，使學生有一定的收獲。通過對學生進行考核的教學方式，能夠調動學生的學習興趣，幫助學生能夠更加高效地掌握Arduino單片機的知識點，因此促使學生的單片機成績有進一步的提升。

4 結語

在高職高專單片機教學中加入Arduino學習能夠合理改善學生對單片機的認知，通過使用一體化的教學模式能夠幫助學生高效地掌握Arduino知識點，因此能夠使學生的興趣得到提升。Arduino教學與傳統的單片機并不相同，由于Arduino屬于較為特殊的單片機，因此在教學的過程中要通過實驗才能夠進行教學，使學生通過實驗加深對Arduino的了解，從而更加能夠提高學生的動手操作能力。

參 考 文 獻

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