基于Arduino的高職院校創新實訓平臺建設

王坤

摘要 將成熟的Arduino開源平臺引入高職院校，輔助電類專業課教學，并向交叉非電類專業推廣，改善課堂學生的學習效率，提高探索的創新精神和善于解決問題的實踐能力，論述了Arduino開源平臺引入高職院校的意義，Arduino平臺的特點以及如何在電類專業和非電類專業開展教學。

[關鍵詞]Arduino 開源平臺 高職院校 實踐教學

1 將Arduino平臺引入高職院校的意義

1.1 改善專業課的授課效果

單片機課程無論是硬件設計還是軟件編程，對于高職院校的學生來說都是一件難事，根據課堂教學統計，僅有5%的學生能按照自己的思路邏輯來安裝硬件電路編寫軟件程序，80%的同學能按照書中的步驟，按部就班的操作，而另15%的同學則認為太難，甚至放棄學習。而傳感器課程則因為缺少對應的實驗課而枯燥難以理解和應用。Arduino平臺易學易用，降低了學習門檻，增加學生的學習信心，大大提升學習的積極性，同時也可以彌補實踐教學中創新力度不夠的問題，提升授課效果。

1.2 提高學生本專業就業率

高職院校中，對電類專業學生就業調查80%以上的同學都沒有從事本專業工作，問題就在于在校階段沒有掌握基本專業技能，或者被專業技能的“難度”嚇倒，不愿意從事本專業工作，那么降低學習難度，增強學生動手能力，增加學生自信，對于學生畢業后找本專業工作有很大幫助。

1.3 將電子設計向電類與非電類專業全面推廣，提高學生創新能力

根據Arduino平臺的特點，通過它編寫程序變得簡單，因為它是一個開放軟件代碼的平臺，全世界的使用者把自己的代碼都放在網絡上共享，只要找到類似的項目，下載后修改、調試就可以實現自己的項目，因此，對于電類和非電類學生都能接受并使用，他們可以把更多的精力放在設計創新上，找到更多更好的方案進行實際應用工程的設計。

1.4 降低實訓成本向貧困地區推廣

搭建一個最基礎的Arduino硬件，花費十分便宜，大約160元人民幣左右，相比起成千上萬的實訓臺或者實驗箱來說真的是九牛一毛，對于教育資金短缺的地區是非常合適的，可以用最低的教育成本獲得相對較高的教育成果。

2 Arduino的特點

在設計中邊討論邊動手做出原型的理念日漸盛行的趨勢下，由于Arduino開源平臺的易用性和擴展性強，它的出現使得電子設計變得更快、更好、更簡單。

它與傳統的51單片機相比，有以下幾個特點：

（1）它的硬件（各種型號的Arduino板）構造很簡單，簡單到幾乎每個人都可以使用，把傳感器接入Arduino的輸入端口就像把USB插入電腦一樣順手。

（2）它的軟件（Arduino開發環境），Arduino IDE是Arduino官方提供的開發環境，支持windows、Mac OS、linux等系統。開發者僅需要掌握少數幾個C語言指令便可根據項目要求編寫簡單的程序，這大大降低了單片機開發對語言的要求。

（3）它的開源理念。Arduino具有豐富的外圍模塊、容易掌握的開發語言和環境，大量的庫支持，初學者完全可以在網上搜索樣例，在其基礎上修改或者參考，這都是其它單片機產品所沒有的便利條件。

3 在高職院校創新模式

3.1 電類專業的創新教學模式

對于電類專業學生來講，單片機、傳感器技術、電機傳動等是相關專業都有所涉及的課程，單片機課程采用Arduino平臺，像搭積木一樣把硬件完成，使用簡單的語句就能看到實驗現象，可以大大激起學生的學習興趣。而對于單片機教學內容，完全可以避開單片機枯燥的內部結構，學生動手操作也比傳統的單片機實驗箱的硬件接口簡單，容易上手。對于傳感器技術專業課，可以依據平臺設計自動澆花、超聲測距、人體感應燈、溫濕度儀等實驗模塊來學習溫濕度檢測、紅外檢測、超聲波等傳感器，通過直觀的實驗現象增強授課的生動性、趣味性。類似電機傳動課堂，可做PWM調光設置，步進電機和伺服電機的控制，在實驗演示中講授系統的機構、原理。

3.2 非電類專業的創新教學模式

對于非電類專業，例如機械、汽車等專業，都與電類專業有交叉，在專業課中設計電類專業的知識，又有些同學對一些電子設計感興趣，可在高職院校中設置Arduino開發考查課，面向全校學生，為那些對電子設計感興趣的非電類專業學生提供學習平臺。

課程內容設計深入淺出，可增加汽車維修專業中涉及的點火電路、左右轉向燈、汽車音箱等電路設計，也要加入與機械設計專業相關的三軸工作臺、打印機、機械臂等內容都可應用到教學中，將技術通過學習轉化為應用為應用實踐，從知識點到組裝調試，擺脫枯燥的理論知識學習，增強學生對常用電子測量工具、常用電子器件的使用。

課外圍繞Arduino組織科技創新競賽，圍繞專業知識點，以科技競賽為引導，通過創新活動得到進一步的綜合應用，通過競賽可以增強學生的榮譽感，亦可以吸引更多的學生來學習電子設計。

4 結束語

分析了Arduino開源平臺相比傳統單片機平臺在電類專業和非電類專業教學中的優勢，根據Arduino平臺的特點，提出了在教學實踐中的應用模式，在此平臺的基礎上有助于激發學生的學習興趣，提高學生的實踐能力，創新精神等。

參考文獻

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