基于物聯網的單片機課程改革與實踐

賈勇

摘要：由于以往基于物聯網的單片機課程教學存在的局限性，為此提出基于物聯網的單片機課程改革與實踐。設立課程教學目標，將物聯網理論有機融合到單片機課程中;構建基于物聯網的單片機課程體系，以單片機核心課程為主，物聯網專業基礎學科為輔;轉變基于物聯網的單片機課程教學方式，采用啟發式育人的方式;增設基于物聯網的單片機課程反饋機制，改善傳統課程中的枯燥的內容，增加生動形象的教學視頻、圖片。開展基于物聯網的單片機課程實踐研究，針對試點高校進行調查，經過一段時間的改革，證明基于物聯網的單片機課程改革的有效性。

關鍵詞：物聯網;單片機課程;改革與實踐;教學方式

中圖分類號：H319.1? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）13-0120-02

物聯網作為一種網絡技術，能夠實現對數據的定位、管理以及識別等功能[1]?；谖锫摼W技術能夠在物體與互聯網之間形成有效連接，遵循通信協議交換信息。在十八大中，明確表明物聯網將作為未來教學發展的重點方向，基于此有關教育部門開始將教學的關注點側重于基于物聯網的單片機課程改革方面。物聯網技術的高速發展為單片機課程的發展帶來了全新的機遇，在促進單片機課程改革方面發揮了十分重要的作用。盡管高校已經將單片機課程教學列為教學改革的關鍵方向，但結合有關市場調查數據顯示，超過85%的高校仍存在單片機課程教學目標不明確、課程體系不完善等問題，造成基于物聯網的單片機課程教學無法達到最終的教學要求[2]?；诖耍韵聦㈤_展基于物聯網的單片機課程改革與實踐研究，從多個方面開展詳細的分析，并通過實踐的方式證明提出的基于物聯網的單片機課程改革的有效性。希望通過本文做出的研究，能夠為基于物聯網的單片機課程教學提出正確的改革指導。

1 基于物聯網的單片機課程性質

在基于物聯網的單片機課程改革研究中，必須預先明確單片機課程的性質?；谖锫摼W的單片機課程內容包括：單片機基礎知識、物聯網技術基礎知識等基礎設計知識以及單片機的硬件結構、CC2530 外圍接口等硬件的設計方法[3]?；谖锫摼W的單片機課程最主要的目的為：通過學習單片機基礎課程，使學生能夠熟練掌握單片機運用技能，具備獨立完成真實操作單片機的能力。因此，可以看出基于物聯網的單片機課程實質是實際案例教學。

2 基于物聯網的單片機課程改革

2.1 設立基于物聯網的單片機課程教學目標

在基于物聯網的單片機課程教學過程中，首先，由教師引導學生進行當堂課專業知識的學習，在課堂上為學生講解單片機的基本知識及簡單操作，激發學生學習中的好奇心，堅定學生學習單片機的決心?；谖锫摼W的單片機課程不僅是針對單片機的學習，還需要明確物聯網的物感接口、物控接口等對象系統[4]。其次，讓學生了解基于物聯網的單片機課程，通過單片機的指令系統、操作系統與應用軟件，三位一體共同推進基于物聯網的單片機課程教學改革。最后，在課堂中根據基于物聯網的單片機課程的教學重點，明確單片機與物聯網之間的聯系。并選擇對應的教學目標?；谖锫摼W的單片機課程教學目標，如下表1所示。

如上述表1所示，為基于物聯網的單片機課程教學目標設計。在基于物聯網的單片機課程中，教學目標主要是根據學生的學習能力的不同階段劃分，具體內容如表1所示六個不同階段的教學目標[5]。根據不同階段不同教學目標的設置，教師可通過改變課程內容所占課時比例的方式調整重點教學內容。學生需要了解單片機基礎知識，通過大量單片機零件模型的建模實例激發學生的學習興趣，從而激發學生的創新能力。掌握將單獨建立的單片機三維模型，并根據不同的操作將其組裝的能力。完成上述教學目標后，學生解決問題的思路逐漸開闊，可以獨立完成在操作單片機過程中遇到的問題，從而實現自主完成單片機基本操作的能力。讓學生充分了解到單片機與物聯網的內在聯系，讓學生掌握基于物聯網點對點通信的能力。讓學生能夠休眠與喚醒CC2530外圍接口，熟練使用CC2530開發套件。采用上述方式，可實現將物聯網理論有機融合到單片機課程中，不但有助于教學任務的完成，同時可提升單片機課程教學的質量。

2.2 構建基于物聯網的單片機課程體系

結合上述建立的教學目標，下述采用面向物聯網的方式，構建基于物聯網的單片機課程體系。基于物聯網的單片機課程體系示意圖，如圖1所示。

根據圖1所示，以單片機核心課程為主，物聯網專業基礎學科為輔，構建完整的基于物聯網的單片機課程體系。

2.3 轉變基于物聯網的單片機課程教學方式

在得到基于物聯網的單片機完整課程體系后，還需要轉變基于物聯網的單片機課程教學方式。在課堂開始前，教師應結合當堂課的教學內容，為學生拋出課前問題，引導學生進行對應問題的課前檢索。課堂上，根據課前提出的問題，設立討論小組，由小組之間進行問題的討論，努力培養學生之間的協同合作精神。其次，依照傳統的教學方法，采用啟發式育人的方式，對學生提出課堂問題，引導學生思考。最后轉換學生傳統的學習方法，不要求學生以“死記硬背”知識點來要求自己。要求學生對基于物聯網的單片機課程具備綜合性理解，在培養學生創新意識的同時，提升學生對知識點的記憶程度。

2.4 增設基于物聯網的單片機課程反饋機制

為了將基于物聯網的單片機課程改革落到實處，增設課程反饋機制。通過學生對教學課程做出的反饋，使相關教學知識具備了較好的連貫性，改善傳統課程中一些枯燥的內容，增加生動形象的教學視頻、圖片等。此種反饋機制有效調動了學生基于物聯網的單片機課程學習的積極性，越來越多的學生樹立了對課程學習的正確認知。同時，隨著實踐教學的不斷開展，大部分學生已完全掌握了單片機操作的標準流程。并通過參與教師的調研與實訓學習，已經能夠將課堂學習知識應用到實際單片機操作中。

3 基于物聯網的單片機課程實踐

3.1 明確基于物聯網的單片機課程實踐內容

結合上述開展的基于物聯網的單片機課程改革，下述將進行其實踐研究。選取某高校作為試點學校，開展實踐項目。

3.2 設計基于物聯網的單片機課程實踐環節

基于物聯網的單片機課程實踐環節分為：課前、課中、課后三個階段，在課前教師需要根據教學目標和學生的實際情況設計教學情境、問題，教學情境包括：學生教學過程中的教學活動、教學課件、教學道具以及教學資料，教學資料主要來源于教材、互聯網以及參考文獻和期刊。問題的設計要充分結合學生單片機課程學習的實際情況，設計的問題難度要適中，既不能太難也不能太過于簡單。如果設計的問題太難會使單片機基礎比較差的學生降低學習興趣，無法參與到單片機問題探討活動中;相反如果設計的單片機問題太過于簡單，就會失去問題式教學模式的實際意義，所以單片機問題的設計難度要適中，并且要貼合基于物聯網的單片機課程教學內容。本次實踐單片機課程設計題目。

基于物聯網的單片機課程實踐之前的準備工作做好之后，進入課中階段，課中環節由四個教學活動組成。首先教師要將本次課堂需要學生掌握的知識向同學們進行講授，在講授過程中充分利用事先制作的多媒體課件，利用現代教學設備將其向同學們進行展示，減少教學寫板書的時間。然后進入問題討論活動環節，教師要對學生進行分組，每組學生數量在4-6名左右，每個小組的成員要包含好、中、差三類學生，不能出現一組內均是學習能力好的學生，也不能出現一組內均是學習差的學生。將事先設計的問題發給學生，給每個小組10分鐘的問題討論時間，在該期間教師要給予學生引導和幫助，針對問題中不理解的地方要給予積極的解答，幫助學生完成問題討論活動。通過小組對問題的討論來培養學生自主學習能力和動手實操能力。問題討論完之后，每個小組要派出一名小組代表對問題結論進行發表，發表時間控制在5分鐘以內，在問題結論發表的過程中如果有錯誤的觀點，教師要及時進行矯正。當所有小組對問題結果發表完之后，教師要將最終的正確答案告知給學生，并且對小組發表的情況進行總結和評價，由教師選出問題解答最好的一組，并對其進行獎勵和表揚，彼此激發學生的興趣。

問題討論完之后，教師要針對學生對本堂課不理解的地方的提問進行解答，答疑解惑時間控制在10分鐘之內。在本堂課的最后10分鐘，教師要對本次重點學習內容進行總結，加深學生對本堂課知識的印象。

3.3 基于物聯網的單片機課程實踐結論

通過設計基于物聯網的單片機課程實踐，已經在一定程度上拓寬了課堂的教學范圍，延展了教學深度及廣度，對教學目標的完成起到了一定的輔助作用。針對試點高校進行調查，經過一段時間的改革檢驗，掌握到大多數學生對于課程學習的興趣已經有所提高，同時具備了基本的單片機實踐操作能力。根據期末測試成績可知，學生已經具備了基礎的自主學習能力。教師可根據學生的提問情況，了解學生學習的實際情況，在后期的學習中，結合學生對于基礎知識的掌握情況、實踐能力，有針對性地設立教學目標，開展基于物聯網的單片機課程教學。

4 結束語

通過基于物聯網的單片機課程改革與實踐研究，證明此次研究是具有現實意義的，能夠為加快基于物聯網的單片機課程 改革進程提供幫助。希望能夠在確保基于物聯網的單片機課程改革落到實處的同時，提高基于物聯網的單片機課程教學效率。在后期的發展中，應加大改革后的基于物聯網的單片機課程改革在課程教學中的應用。

參考文獻：

[1] 潘勇，侯梓葉，熊江，等.新工科背景下物聯網“射頻識別”與“無線傳感網絡”課程教學改革與實踐[J].教育現代化，2018，5（52）：58-60，89.

[2] 李隨群，萬新，陳光建.基于半結構化的單片機課程教學改革研究與實踐[J].電腦知識與技術，2018，14（34）：152-154.

[3] 蔡昌勇，朱靜.高職電子信息類專業單片機課程改革思考[J].成都航空職業技術學院學報，2019，35（1）：18-21.

[4] 張任，張鵬程.物聯網工程專業中單片機課程群建設的探索研究[J].電子世界，2019（9）：24-25.

[5] 王連勝，夏冬艷，丁學用，等.基于物聯網技術的單片機教學改革研究[J].物聯網技術，2019，9（7）：116-118.

【通聯編輯：張薇】