高職物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)單片機(jī)教學(xué)改革與實踐

秦佳

摘 要：本文根據(jù)高職學(xué)生的特點(diǎn)，結(jié)合學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，針對以往單片機(jī)教學(xué)中的問題，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和評價體系三個方面嘗試單片機(jī)教學(xué)改革與實踐。經(jīng)過實際教學(xué)驗證，該課程的教學(xué)改革與實踐獲得了良好效果，提高了學(xué)生的單片機(jī)應(yīng)用水平，促進(jìn)學(xué)生與單片機(jī)就業(yè)崗位群的零距離對接。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)、教學(xué)改革

物聯(lián)網(wǎng)就是把傳感器裝備到電網(wǎng)、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統(tǒng)、大壩、油氣管道以及家用電器等各種真實物體上，通過互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)接起來，進(jìn)而運(yùn)行特定的程序，達(dá)到遠(yuǎn)程控制或者實現(xiàn)物與物的直接通信。物聯(lián)網(wǎng)是繼計算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)和移動通信之后的又一次信息產(chǎn)業(yè)的革命性發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)被正式列為國家重點(diǎn)發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，是新一代信息技術(shù)的重要組成部分。美國權(quán)威咨詢機(jī)構(gòu)FORRESTER預(yù)測：到2020年，世界上物物互聯(lián)的業(yè)務(wù)，跟人與人通信的業(yè)務(wù)相比，將達(dá)到30比1，因此，物聯(lián)網(wǎng)被稱為是下一個萬億級的通信業(yè)務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)被稱為繼計算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后，世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)（如圖1所示） 2 單片機(jī)課程在物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)中的定位

目前物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用范圍幾乎覆蓋了各行各業(yè)，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展對人才的培養(yǎng)提出了更高的要求。浙江安防職業(yè)技術(shù)學(xué)院的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)是溫州市重點(diǎn)專業(yè)，結(jié)合高職人才培養(yǎng)特點(diǎn)及學(xué)院特色，該專業(yè)人才培養(yǎng)方向定位是感知層和應(yīng)用層。其中，單片機(jī)嵌入式技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)，單片機(jī)課程是物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的核心專業(yè)課之一。

3 單片機(jī)教學(xué)中存在的問題

目前單片機(jī)教學(xué)存在一些問題：

（1）教學(xué)方法缺乏創(chuàng)新

單片機(jī)技術(shù)課程傳統(tǒng)的教學(xué)方法主要以講授法為主，大部分上課地點(diǎn)是教室。單片機(jī)系統(tǒng)是一個軟件和硬件緊密結(jié)合的整體，學(xué)習(xí)單片機(jī)的軟件指令，必須配合內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)和原理一起學(xué)習(xí)。單片機(jī)的外形小巧，但單片機(jī)可以說是一種大規(guī)模的集成電路，所以內(nèi)部的硬件結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，學(xué)生在學(xué)習(xí)時，只能通過教材中的圖片或是多媒體的課件了解內(nèi)部的各部分構(gòu)成，而看不到實物。因此對單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理的講解只能通過教師的語言描述，學(xué)生在學(xué)習(xí)起來非常抽象，不易理解，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高。

（2）實踐教學(xué)體系不完善

在單片機(jī)教學(xué)中，目前各高校主要采用的是先理論后實驗的教學(xué)方式，實踐教學(xué)僅限于課內(nèi)實驗，且主要是利用實驗箱和系統(tǒng)開發(fā)軟件Keil進(jìn)行的一種模擬仿真實驗。這種實驗僅能使學(xué)生掌握比較簡單的實驗操作技能，而難以形成單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)與設(shè)計的能力，因而不能達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生綜合實踐能力的要求。

（3）考核方式單一

當(dāng)前各高校單片機(jī)課程的考核方式仍以筆試為主，而這樣的考核形式，并不能全面、客觀地衡量學(xué)生的真實水平，更不能真正考察學(xué)生的實踐能力和應(yīng)用能力，與該課程應(yīng)與實踐相結(jié)合的要求相差甚遠(yuǎn)。

（4）相關(guān)課程聯(lián)系不緊密

在物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)中，傳感器基本上都是和單片機(jī)結(jié)合在一起使用，形成傳感節(jié)點(diǎn)。我院物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的人才培養(yǎng)方案中，第一學(xué)期開C語言課程，第二學(xué)期開傳感器技術(shù)課程，第三學(xué)期開單片機(jī)課程。這三門課程都由不同的任課老師擔(dān)任，各老師在講課過程中都只專注于自己那塊的教學(xué)內(nèi)容，在教學(xué)案例的選擇和實施上不能串聯(lián)起來，學(xué)生學(xué)到的知識點(diǎn)是零散的、相互割裂的。最后導(dǎo)致的結(jié)果就是知識點(diǎn)學(xué)生都學(xué)了，但是卻無法融會貫通在一起使用，學(xué)生遇到相關(guān)項目不會做，程序不會編，傳感器不會驅(qū)動等等，根本達(dá)不到物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才培養(yǎng)方案的要求。

4 教學(xué)改革措施

（1）整合更新課程內(nèi)容

針對相關(guān)課程聯(lián)系不緊密、知識點(diǎn)割裂等問題，根據(jù)高職人才培養(yǎng)要求，結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)，將傳感器技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)和C語言三門課程整合成一門課程：單片機(jī)技術(shù)及實踐。這樣通過選定的項目教學(xué)，將三門課程的知識有機(jī)地結(jié)合在一起，使學(xué)生能夠從系統(tǒng)的角度、應(yīng)用的層面來學(xué)習(xí)知識和實踐技能，提高教學(xué)的有效性。

在單片機(jī)的選型上，不再選擇傳統(tǒng)教材上的AT89C51單片機(jī)，而是根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的需要，選擇目前市場上主流的支持ZigBee技術(shù)的CC2530單片機(jī)。CC2530單片機(jī)是德州儀器研發(fā)的新一代ZigBee片上系統(tǒng)解決方案，建立在基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議之上，集成了領(lǐng)先的RF收發(fā)器，非常適合物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)作為MCU教學(xué)的目標(biāo)載體。

（2）基于實物制作的一體化項目式教學(xué)

把企業(yè)實際工作過程與課程相結(jié)合，把典型的工作任務(wù)或工作項目作為課程的內(nèi)容，并與職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn)相銜接，結(jié)合市場上單片機(jī)崗位群的要求來制定具體工作任務(wù)。在教學(xué)的過程中，采用“教、學(xué)、做”一體化教學(xué)，真正將理論教學(xué)和實踐教學(xué)融為一體，使學(xué)生真正做到知行合一。在項目的實施過程中，由學(xué)生獨(dú)立或以小組形式自主完成從信息收集、工作計劃制定、工作任務(wù)實施、對工作成果的評價等完整的工作過程，學(xué)生在這一過程中獲得綜合職業(yè)知識和職業(yè)能力。在工作任務(wù)實施這一環(huán)節(jié)，并不是采用仿真的形式，而是學(xué)生自己動手焊接實際元器件，制作成單片機(jī)電路板，調(diào)試并運(yùn)行。這一過程把抽象的單片機(jī)和傳感器知識變得直觀而有意思，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和自主性，鍛煉了學(xué)生的動手能力，提高了學(xué)生的職業(yè)能力，培養(yǎng)了學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)。

（3）評價體系

一體化教學(xué)模式下，需改變傳統(tǒng)的考核方式，建立綜合評價機(jī)制，構(gòu)建能力評價體系。對學(xué)生的考核，從注重分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)變成注重能力，從注重考試結(jié)果轉(zhuǎn)變成注重實訓(xùn)過程。根據(jù)這一要求設(shè)計項目考核量化表。學(xué)生的期末成績中，平時項目過程考核占到70%。

5 結(jié)語

本文根據(jù)高職學(xué)生基礎(chǔ)薄弱、知識接受能力有限、對理論知識學(xué)習(xí)興趣不高、普遍更喜歡和重視實踐操作的特點(diǎn)，結(jié)合學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，針對以往單片機(jī)教學(xué)中存在的教學(xué)方法缺乏創(chuàng)新、實踐教學(xué)體系不完善、考核方式單一、相關(guān)課程聯(lián)系不緊密等問題，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和評價體系三個方面嘗試單片機(jī)教學(xué)改革與實踐。經(jīng)過實踐證明，該課程的教學(xué)改革與實踐獲得了良好的教學(xué)效果，提高了學(xué)生的單片機(jī)應(yīng)用水平，促進(jìn)將來學(xué)生與單片機(jī)就業(yè)崗位群的零距離對接。