物聯網技術在單片機教學改革中的應用

曾永和

（張家界航空工業職業技術學院 427000）

物聯網技術在單片機教學改革中的應用

曾永和

（張家界航空工業職業技術學院 427000）

為了促進單片機原理應用的改革，需要將物聯網技術作為基礎，通過單片機原理和應用的分階段教學設計基礎教學內容和課程設計內容。而在基礎教學內容當中，最主要的授課方式就是對單片機和物聯網基礎知識進行集中教學，以此來促進課堂教學的科學實踐發展。在課程設計內容中需要學生通過物聯網技術來對單片機電子系統進行合理的演示，本文主要研究了物聯網技術在單片機教學改革中的應用，以此來證明物聯網技術對單片機教學改革具有重要作用，并且還能夠對學生的創新實踐能力進行有效的培養。

物聯網；單片機；教學改革

現如今是信息時代，隨著計算機、互聯網和移動通信網絡的發展之后，物聯網開始出現在人們的視野之中，物聯網能夠與互聯網相結合形成一個巨大的網絡，對各種各樣的信息傳感設備進行信息數據采集，將任何需要受到監控和連接的物體作為主體，一出現就得到了社會大眾的重視，作為未來信息發展的主要方向列入到國家科學技術發展計劃當中。物聯網技術的應用不僅僅是在交通、安全和環境保護當中，更能夠在文化教育當中得到有效的利用，最大限度的提高了人們的生活質量水平，對工作和學習也有較大的幫助。

1 單片機教學與物聯網技術的特點分析

單片機原理和應用這類型的教學活動在相關專業的大學生中作為最重要的任務之一得到了院校教師的極大重視，作為專業的基礎課教師需要讓學生對單片機的工作原理進行了解，而在傳統的單片機教學當中，將80C51系列的八位單片機作為主線開展實際的教學應用，為了給學生提供更為直觀的應用學習，教師可以通過實驗來培養學生的時間能力，利用傳統單片機教學方式來掌握基礎的編程方法，使用基本的接口基礎，但還是無法滿足實際需求構建單片機系統的需求，缺少一定的綜合設計能力。

物與物之間以及人與物之間的信息交互是物聯網中最為核心的部分，其基本特征主要體現在全面感知、傳輸和智能的處理方面。物聯網具有三層構架：①感知層；②網絡層；③引用層。其中最為關鍵的技術與單片機的應用有關，因此物聯網技術的出現為單片機的教學創新創造了機會，不僅豐富了教學的題材和內容，還促進了單片機教學的實踐方式的發展。將物聯網技術與單片機教學相結合，不僅能夠提高學生解決問題的能力，還能夠提高自己的技術水平，為今后的物聯網相關產業就業提供機會。

2 單片機教學的內容和方法的改革

2.1 課堂教學內容和課時安排

與傳統的單片機教學不同，在教學中不僅將單片機指令系統的教學時間進行了壓縮，還減少了單片機匯編程序設計教學的時間，38個學時中大部分時間都在講述80C51單片機匯編指令的相關內容，并且對單片機循環和分支程序設計的方法進行了著重的講解，將單片機中C語言程序設計和物聯網基礎知識教學內容增加到課堂教學內容當中，并且對單片機的常用接口設計內容進行重點突出，合理設計課堂教學內容，科學安排教學課時。但是在38課時當中，需要利用14學時來介紹接口芯片和傳感器功能及使用方法，不能忽視其中的時鐘接口、AD/DA接口和GPRS接口以及藍牙接口等部分，教師需要提供大量的相關參考文獻和案例讓學生自主的學習掌握，與接下來的單片機課程設計有較大的聯系。

2.2 基礎實驗內容和課時安排

一般在單片機的教學當中將基礎實驗分為10學時，將其插入到38學時的課堂教學當中，主要是為了幫助學生對80C51單片機的基礎編程方法有效的掌握，并且能夠使用80C51單片機內的各個片內接口。在開展試驗的時候，需要將兩個人劃分為一組，利用80C51單片機實驗箱來進行編程，編程可以采用匯編語言或是C語言來完成。例如教師可以將單片機的基礎實驗題目設定為：《簡單I/O實驗》、《簡單外部中斷實驗》、《定時器實驗》、《汽車尾燈模擬實驗》和《雙機串行通訊實驗》五種，對整個80C51單片機基本接口的使用和程序設計內容進行了覆蓋，教師根據課堂教學的內容讓每個學生在上機之前就要將程序編寫完全，將大部分的課堂時間利用在實驗室當中，幫助學生對單片機的基本使用方法充分的了解，打下堅實的基礎以深入后續的單片機課程設計當中。

2.3 安排課程設計階段

在上述的基礎階段都完成之后就需要對課程設計階段進行合理的安排，教師需要讓學生自行選擇分組和題目，利用相關的物聯網基礎之上完成80C51單片機為基礎的課程設計作品，不占用過多的課堂教學實踐。但是教師需要將項目責任制作為開展課程設計方案的基礎，讓3～4名學生組合完成每個設計作品，每個小組選出一個組長來負責整體的協調工作，并且需要將不同的任務劃分到每個組員手中，最后對整體的實物作品進行科學的整合，以此來鍛煉學生的團隊合作能力，提高學生的團隊精神。

一般在課程設計作品當中，都需要利用到80C51單片機的最小系統板，并且還可以根據每個小組不同的題目結合物聯網的傳感器或是GPRS通訊技術等，當教師確認每個小組的設計題目之后就可以開始實施，學生通過課余的時間查閱資料，將設計的題目確認完畢后親自對作品的電路進行動手設計，然后展開芯片的焊接和導線的連接工作，最后再進行編寫代碼和一系列的調試工作。教師通過課程設計來考核學生在方案設計方面是否具有合理性和創新性，檢驗最后報告是否完整以及考察學生完成作品的演示效果等，最后進行數據分析檢驗其合理性。在課程設計的結尾需要通過分組答辯的形式為課程設計任務畫下圓滿的句號，將每位學生的綜合表現作為實驗成績的評定標準。教師最終還要對課程設計進行總結，將設計中的不合理現象和不規范問題進行分析糾正，幫助學生規范自身的設計思路，改正操作中存在的問題，而后還要對優秀的作品進行選拔，給予學生信心讓他們發揮自身的聰明才智參加到全國大學生物聯網創新創業大賽當中，證明自己的能力。

3 結束語

在單片機教學當中充分的應用物聯網技術能夠對教學內容進行豐富，還能夠在理論教學的基礎上實現教學手段的創新，不僅能夠提高學生的思維活躍度，還能夠鍛煉學生在資料查閱和設計軟硬件等方面的能力，讓學生意識到團隊協作的重要性以及提高學生的人際交往能力，利用信息技術和物聯網技術來為時代的發展貢獻一份力量。

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2016-5-21