物聯網在單片機應用開發課程實訓平臺建設中的應用

【摘 要】本文針對高校單片機應用開發課程教學中硬件設備資源存在局限性、教學內容實用性不強以及考核方式不合理等問題，提出將物聯網技術應用于單片機應用開發課程實訓平臺建設中，論述物聯網在自制實訓硬平臺中的應用、在自制實訓軟平臺中的應用，以及在自制實訓軟硬平臺考核方式中的應用，以此提高學生的創新精神及實踐能力，保障課程教學效果的進一步提升。

【關鍵詞】物聯網 單片機應用開發課程 實訓平臺建設 應用方式

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2018）02C-0183-02

科學技術水平的進步，使互聯網技術得到了極大的延伸與擴展，并逐漸形成了物聯網技術。物聯網技術是以互聯網作為核心與基礎的一門新型技術，其能夠實現物物相連，使用戶端能夠通過物聯網來獲取到任何物品的任何信息。隨著物聯網技術的不斷趨于完善化與成熟化，物聯網技術在應用范圍上不斷擴大。當前，我國急需大量的物聯網人才，而單片機技術作為物聯網中的核心組成部分，對于培養物聯網人才具有十分重要的意義。但目前單片機應用開發課程教學中在一定程度上忽視對實踐性物聯網人才的培養，因此，利用物聯網來建設單片機應用開發課程實訓平臺是未來的大勢所趨。

一、物聯網在單片機應用開發課程實訓平臺建設中應用的必要性及可行性

物聯網技術的不斷發展為單片機應用開發課程實訓平臺的建設提供了全新的思路與契機，同時，物聯網在單片機應用開發課程實訓平臺中的應用，也有效地彌補了單片機應用開發課程在教學方面的不足，極大地豐富了單片機應用開發課程的教學內容與教學方法。因此，有必要對物聯網在單片機應用開發課程實訓平臺建設中應用的必要性與可行性進行探討。

（一）必要性。現階段，物聯網技術在各個領域中的不斷應用，使市場對物聯網人才有了更多的渴求，但目前物聯網人才較為稀缺，并且隨著物聯網技術的快速發展，市場必定會對物聯網人才有更高的要求，而單片機應用開發課程的人才培養能夠實現對物聯網人才的擴充，但由于單片機應用開發課程在教學資源上存在局限性，缺乏較為健全的實訓平臺，并且教學內容、考核方法、教學方式等還存在一定的不合理性，這就造成單片機應用開發課程的人才培養標準難以達到國家對物聯網人才的要求。而通過物聯網技術在單片機應用開發課程實訓平臺建設中的應用，能夠實現單片機的教學改革，從根本上彌補教學方面的不足，解決教學資源的局限性。因此，在單片機應用開發課程實訓平臺建設中應用物聯網技術是十分必要的。

（二）可行性。在單片機應用開發課程教學中，通過在MCS-51單片機中安裝無線SOC單片機，能夠顯著提高傳統單片機教學的順延能力，并且在課程教學中不需要進行任何操作，就能通過物聯網輔以嵌入式系統，來建立單片機的網絡課程及實訓平臺，從而實現對單片機應用開發課程實訓平臺的建設。

二、單片機應用開發課程的現狀

（一）硬件設備資源存在局限性。單片機應用開發課程的教學效果在很大程度上受到電子應用領域與電子設計領域不斷發展的影響。特別是近年來，我國大部分高等院校在單片機應用開發課程教學中，仍舊采用較為傳統的8051架構單片機，而其實訓設備也都是統用這一系列的實驗箱，這就使得實訓課程中所采用的硬件資源極為有限，進而造成學生自行設計能力不佳。正是由于實訓設備的缺乏，才使得學生缺乏對這門課程的學習興趣。此外，雖然部分學校通過仿真軟件等方式的采用，在一定程度上彌補了實訓硬件方面的不足，但卻無法滿足學生實踐能力與創新精神的培養，更加無法滿足學生未來參加崗位的需要。

（二）教學內容實用性不強。在單片機應用開發課程教學中，其教學內容雖然非常重視知識體系的教授，但在適用性上卻較為缺乏，沒有很好地根據學生的特點及學習能力進行針對性教學，更沒有與工程實際情況進行有效結合。此外，當前我國高等院校在單片機應用開發課程教學中，教學內容實用性不強，學生難以對這門課程進行自學，致使學生不能熟練掌握單片機的相關應用技術，嚴重影響了學生的未來就業發展。

（三）考核方式不合理。單片機應用開發課程是一門實踐性極強的學科，它與其他學科的考核完全不同，它更重視學生對單片機應用技術的運用，使其能夠將這些技術充分地運用到未來職業發展當中去，但在這門課程考核時，卻仍舊采用筆試的方法來對學生進行考核，嚴重阻礙了學生實踐能力的發揮。

因此，要想使單片機應用開發課程教學更具實踐性，就應當建立相應的實訓平臺，不斷引進新型實訓設備，優化教學內容，并緊緊圍繞物聯網技術來進行教學，以此提高課程教學效果。

三、物聯網在單片機應用開發課程實訓平臺建設中的應用方式

在單片機應用開發課程教學中，為強化課程教學的實踐性，提升學生的學習熱情，就必須建立相應的實訓平臺。因此，各大院校應充分建立自制實訓平臺，以此彌補硬件資源的局限性。自制實訓平臺分為軟平臺與硬平臺兩個部分，硬平臺是以單片機實訓裝置作為研發核心，而軟平臺則是與硬平臺相匹配的相關案例庫、資源庫及教材等。由于單片機的型號多種多樣，因此，只有選擇合適類型的單片機才能保證教學實踐效果。筆者建議以STC單片機作為實訓平臺的芯片進行教學。

（一）物聯網在自制實訓硬平臺中的應用。通過物聯網技術來自制STC單片機，并將其作為實訓裝置中的核心芯片進行教學，能夠打破原有硬件資源的限制，利用物聯網來自制出專有的單片機實訓裝置，使教學項目更具創新性與實踐意義，并能使單片機應用開發課程的項目開展靈活性更高。在實訓過程中，學生能夠通過物聯網技術來實現對自己的設計思路，并以此搭建硬件電路。在課外練習過程中，學生還能充分利用物聯網技術來設計一些具有實用性的小裝置，通過模塊的焊接與調試及編程等，加深學生對物聯網的理解與運用，提高學生的實踐能力和團隊合作能力。例如，在對單片機課程計數器/定時器課程實訓教學過程中，由教師利用物聯網技術創設教學情景，并對計數器/定時器裝置的內部構造進行設計與講解，闡述這種裝置的工作原理，并進行舉例說明，可以利用電線、輪子及測量工具進行實驗，然后用測量工具測量輪子的周長，接下來將電線纏繞在輪子上，并拽動電線使輪子進行旋轉，從而計算出輪子的旋轉圈數，以此得出輪子中的電線有多長，并闡述單片機課程計數器/定時器工作原理與此實驗的相似性，說明它是通過計算脈沖進入單片機P3.5、P3.4引腳個數來實現的。然后，由教師依據這種原理引導學生在線下利用物聯網技術進行自主設計，鼓勵學生通過合作的方式來設計，以此發揮學生的創新能力，并使教師能夠看到學生的實訓成果，培養學生的團隊協作能力。

（二）物聯網在自制實訓軟平臺中的應用。在自制實訓軟平臺中，利用物聯網技術來制成相應的教學包，能使學生通過軟平臺的學習提高自己的學習能力，并以此創建良好的學習環境。利用物聯網技術建立自制實訓軟平臺，將與硬件平臺相配套的教材、案例及資料等充分融合進去，使學生在對軟平臺進行學習的同時，也實現對教學資源的優化，從而使學生能夠一邊學習一邊對軟硬件進行調試，提高教學內容的實用性，也使教學效率得到大幅提升。例如，在對單片機應用開發課程SP1接口的教學講解中，教師可以通過物聯網技術將SP1接口的應用原理、模塊使用、接口函數、案例應用、有關資料等內容壓縮成一個教學包，并由學生在線下利用物聯網來對教學包中的教學資源進行學習，并在學習的過程中利用物聯網軟件進行操作，將操作過程中形成的問題進行總結，在線上由教師進行解答。需要注意的是，教師應避免大量傳授理論知識，而應是重視實踐內容的講解，并且適當添加一些無線通信協議棧等相關內容，并對網絡拓撲結構的形態等重點內容進行講解，以此確保學生能夠在線下進行模擬操作。

（三）物聯網在自制實訓軟硬平臺考核方式中的應用。利用物聯網技術將自制實訓軟硬平臺進行有機結合，并建立過程式的評價體系，確保單片機應用開發課程的實訓平臺建設的各個環節都能使學生的主觀能動性得到最大限度的發揮，使學生能夠依據實訓平臺上的內容來進行不斷地調試和制作，并最終完成屬于自己的作品，讓學生在不斷學習過程中，利用過程式的考核評價體系來加強學生的專業知識，使其不僅能夠熟練自如地對單片機知識進行應用，還能使學生在實踐過程中提高自己的項目開發能力與文檔撰寫表達能力。

總之，物聯網技術在單片機應用開發課程實訓平臺建設中的應用，能夠有效解決單片機應用開發課程教學中存在的問題，突破教學資源的限制，使學生能夠通過實訓軟硬件平臺來對學習到的知識進行大量實踐，從而培養學生的創新能力，并培養學生的團隊協作精神，提高單片機應用開發課程的教學效率。在實訓平臺方面，高校應根據自身的實際情況來建立一個具有針對性的實訓平臺，并自主進行教材編制與配套項目建設，以此實現三位一體的實訓教學模式，從而為我國培養出更多優秀的物聯網人才。

【參考文獻】

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【作者簡介】陳新銳（1982— ），男，碩士，廣西北海人，北海職業學院講師，研究方向：單片機及嵌入式應用開發、數字信號處理。

（責編 黎 原）