基于機器人為載體的單片機課程設計探析

范永明

[摘 要] 作為當前世界熱門的研究領域，機器人技術很好地映射了人類機械工程、電子技術、計算機以及人工智能技術尖端的研究成果。與此同時，機器人也可以作為技工院校在實踐教學期間一個有效提高學生實踐能力、理論知識的平臺。基于以上背景，對技工院校單片機課程展開深入分析，在闡述基于機器人的單片機課程教學意義的同時，分別從教學目標可視化、實訓器材教學兩個方向對單片機課程展開設計探析，以有效提高單片機課程教學的質量，為社會提供兼具理論知識、實踐能力的科技人才。

[關 鍵 詞] 單片機；機器人；課程設計

[中圖分類號] G712 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2018）18-0076-01

將單片機課程引入機器人中，對學生開展教學，不僅可以為學生的單片機理論知識提供一個有效的載體，更能夠有效鍛煉學生的操作、實踐能力，在培養創新精神的同時，可有效推動機電一體化專業的課程設計、實踐教學的發展。

一、以機器人為載體的單片機教學意義

將機器人技術應用在技工院校的單片機課程教學中，主要是因為機器人技術具備很強的適應性，其應用的多樣化、多領域技術，完全可以滿足單片機課程教學的相關需求。此外，機器人技術具備很強的開放性，能夠以教學目的為依據進行功能模塊的增加、減少，十分有利于學生在學習階段發散創新思維。將機器人引入單片機教學中，可以為課程的設計找到主要價值，即教學單片機應用的真實性、實踐性以及主動性，真正將單片機應用放在社會的角度開展教學工作，實現機電一體化課程的職業化教學[1]。

二、實現可視化的教學目標

在開展單片機課程教學期間，教師應以機器人為載體，將單片機應用教學目標分解，實現可視化教學目標。例如，在開展機器人單片機設計課程中，教師先將機器人設計這一目標分解為多個目標，進而有效確立職業崗位技能要求，以下為機器人設計教學目標分解表。

在開展機器人單片機應用教學期間，教師應該先指導學生對機器人的功能進行演示，讓學生親手操作，親眼所見機器人的功能，以可視化方式，使學生對教學目標以及分解目標深入了解，最終明確學習的目的，并使學生具備高昂的學習熱情。

開展可視化教學目標，可以將學生的能力、知識、素質都融入目標中，在實施過程中強化學生對崗位需求的了解、認知，并在目標實踐的過程中不斷增強自主學習的意識，逐漸成為單片機課程教學的主體[2]。

三、實訓器材教學的建設

（一）同步開發原則

當前，技工院校在開展《單片機應用》教學期間，大多數學校都不會配備配套的實訓器材，這種現象直接造成學生理論知識扎實、實踐能力欠缺的現象，因此，校方應加大配套設備的投入力度，確保學生在學習“機器人”設計期間，可依托配套的設備，實現理論、實踐同步開發的原則，使學生的理論、實踐能力共同提升。

（二）模塊化設計課程

在開展單片機教學期間，應該以機器人為載體，將單片機的應用知識點散布到機器人的各個功能模塊中，使單片教學知識與機器人的功能所對應。開展教學過程中，每講到一個單片機應用的知識點，就以機器人的功能模塊作為學生實踐訓練完成的目標，即機器人的完整的功能模塊，就是單片機功能疊加起來的一個整體，當教師講完所有單片機應用，學生最后就可以制作出一個完整的機器人。

此外，在開展模塊化設計期間，需要注意，首先要防止學生將單片機應用過度集合，即將所有應用都整合在一個機器人身上——過度創新，這種行為會加大機器人的開發難度，使學生學習難度提高。其二是盡量采用“散件”單片機硬件器材，讓學生切身感受到單片機的設計、組裝、程序編寫全程[3]。

為了有效提高技工院校單片機應用教學的效果，使學生同時具備強大的理論和優秀的實踐能力，首先作為教師應明確將機器人設計融入單片機應用教學中的意義，隨后在帶領學生研究單片機應用期間，將“機器人設計制作”的教學目標進行分解，使學生每完成一個目標，即能充分了解對應崗位的職業技能，同時，校方應加大對教材配套的硬件設備的投入，并將單片機的應用分布于機器人的功能模塊中，讓教師帶領學生實現一個又一個目標，最終制作出完整的機器人，使學生真正深入了解單片機應用課程的教學內容，并培養學生實踐、創新的能力。

參考文獻

[1]許超，吳新杰，王倩.非特定人語音控制機器人的課程設計與實現[J].實驗室研究與探索，2016，35（6）：178-180.

[2]李琳.以小型機器人為載體的創新性嵌入式課程教學研究[J].科技創業月刊，2017，30（17）：42-43.

[3]劉修泉，程院蓮.基于教育機器人的單片機技術教學改革與實踐[J].新疆職業教育研究，2016，7（2）：55-56.