物聯(lián)網(wǎng)在單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)課程實(shí)訓(xùn)平臺(tái)建設(shè)中的應(yīng)用

【摘 要】本文針對(duì)高校單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)課程教學(xué)中硬件設(shè)備資源存在局限性、教學(xué)內(nèi)容實(shí)用性不強(qiáng)以及考核方式不合理等問題，提出將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)課程實(shí)訓(xùn)平臺(tái)建設(shè)中，論述物聯(lián)網(wǎng)在自制實(shí)訓(xùn)硬平臺(tái)中的應(yīng)用、在自制實(shí)訓(xùn)軟平臺(tái)中的應(yīng)用，以及在自制實(shí)訓(xùn)軟硬平臺(tái)考核方式中的應(yīng)用，以此提高學(xué)生的創(chuàng)新精神及實(shí)踐能力，保障課程教學(xué)效果的進(jìn)一步提升。

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng) 單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)課程 實(shí)訓(xùn)平臺(tái)建設(shè) 應(yīng)用方式

【中圖分類號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2018）02C-0183-02

科學(xué)技術(shù)水平的進(jìn)步，使互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得到了極大的延伸與擴(kuò)展，并逐漸形成了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是以互聯(lián)網(wǎng)作為核心與基礎(chǔ)的一門新型技術(shù)，其能夠?qū)崿F(xiàn)物物相連，使用戶端能夠通過物聯(lián)網(wǎng)來獲取到任何物品的任何信息。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷趨于完善化與成熟化，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在應(yīng)用范圍上不斷擴(kuò)大。當(dāng)前，我國(guó)急需大量的物聯(lián)網(wǎng)人才，而單片機(jī)技術(shù)作為物聯(lián)網(wǎng)中的核心組成部分，對(duì)于培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)人才具有十分重要的意義。但目前單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)課程教學(xué)中在一定程度上忽視對(duì)實(shí)踐性物聯(lián)網(wǎng)人才的培養(yǎng)，因此，利用物聯(lián)網(wǎng)來建設(shè)單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)課程實(shí)訓(xùn)平臺(tái)是未來的大勢(shì)所趨。

一、物聯(lián)網(wǎng)在單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)課程實(shí)訓(xùn)平臺(tái)建設(shè)中應(yīng)用的必要性及可行性

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展為單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)課程實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的建設(shè)提供了全新的思路與契機(jī)，同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)在單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)課程實(shí)訓(xùn)平臺(tái)中的應(yīng)用，也有效地彌補(bǔ)了單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)課程在教學(xué)方面的不足，極大地豐富了單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)課程的教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法。因此，有必要對(duì)物聯(lián)網(wǎng)在單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)課程實(shí)訓(xùn)平臺(tái)建設(shè)中應(yīng)用的必要性與可行性進(jìn)行探討。

（一）必要性?，F(xiàn)階段，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域中的不斷應(yīng)用，使市場(chǎng)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)人才有了更多的渴求，但目前物聯(lián)網(wǎng)人才較為稀缺，并且隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，市場(chǎng)必定會(huì)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)人才有更高的要求，而單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)課程的人才培養(yǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)人才的擴(kuò)充，但由于單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)課程在教學(xué)資源上存在局限性，缺乏較為健全的實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，并且教學(xué)內(nèi)容、考核方法、教學(xué)方式等還存在一定的不合理性，這就造成單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)課程的人才培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)難以達(dá)到國(guó)家對(duì)物聯(lián)網(wǎng)人才的要求。而通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)課程實(shí)訓(xùn)平臺(tái)建設(shè)中的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)單片機(jī)的教學(xué)改革，從根本上彌補(bǔ)教學(xué)方面的不足，解決教學(xué)資源的局限性。因此，在單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)課程實(shí)訓(xùn)平臺(tái)建設(shè)中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是十分必要的。

（二）可行性。在單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)課程教學(xué)中，通過在MCS-51單片機(jī)中安裝無線SOC單片機(jī)，能夠顯著提高傳統(tǒng)單片機(jī)教學(xué)的順延能力，并且在課程教學(xué)中不需要進(jìn)行任何操作，就能通過物聯(lián)網(wǎng)輔以嵌入式系統(tǒng)，來建立單片機(jī)的網(wǎng)絡(luò)課程及實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)課程實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的建設(shè)。

二、單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)課程的現(xiàn)狀

（一）硬件設(shè)備資源存在局限性。單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)課程的教學(xué)效果在很大程度上受到電子應(yīng)用領(lǐng)域與電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域不斷發(fā)展的影響。特別是近年來，我國(guó)大部分高等院校在單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)課程教學(xué)中，仍舊采用較為傳統(tǒng)的8051架構(gòu)單片機(jī)，而其實(shí)訓(xùn)設(shè)備也都是統(tǒng)用這一系列的實(shí)驗(yàn)箱，這就使得實(shí)訓(xùn)課程中所采用的硬件資源極為有限，進(jìn)而造成學(xué)生自行設(shè)計(jì)能力不佳。正是由于實(shí)訓(xùn)設(shè)備的缺乏，才使得學(xué)生缺乏對(duì)這門課程的學(xué)習(xí)興趣。此外，雖然部分學(xué)校通過仿真軟件等方式的采用，在一定程度上彌補(bǔ)了實(shí)訓(xùn)硬件方面的不足，但卻無法滿足學(xué)生實(shí)踐能力與創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，更加無法滿足學(xué)生未來參加崗位的需要。

（二）教學(xué)內(nèi)容實(shí)用性不強(qiáng)。在單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)課程教學(xué)中，其教學(xué)內(nèi)容雖然非常重視知識(shí)體系的教授，但在適用性上卻較為缺乏，沒有很好地根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)及學(xué)習(xí)能力進(jìn)行針對(duì)性教學(xué)，更沒有與工程實(shí)際情況進(jìn)行有效結(jié)合。此外，當(dāng)前我國(guó)高等院校在單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)課程教學(xué)中，教學(xué)內(nèi)容實(shí)用性不強(qiáng)，學(xué)生難以對(duì)這門課程進(jìn)行自學(xué)，致使學(xué)生不能熟練掌握單片機(jī)的相關(guān)應(yīng)用技術(shù)，嚴(yán)重影響了學(xué)生的未來就業(yè)發(fā)展。

（三）考核方式不合理。單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)課程是一門實(shí)踐性極強(qiáng)的學(xué)科，它與其他學(xué)科的考核完全不同，它更重視學(xué)生對(duì)單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)的運(yùn)用，使其能夠?qū)⑦@些技術(shù)充分地運(yùn)用到未來職業(yè)發(fā)展當(dāng)中去，但在這門課程考核時(shí)，卻仍舊采用筆試的方法來對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核，嚴(yán)重阻礙了學(xué)生實(shí)踐能力的發(fā)揮。

因此，要想使單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)課程教學(xué)更具實(shí)踐性，就應(yīng)當(dāng)建立相應(yīng)的實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，不斷引進(jìn)新型實(shí)訓(xùn)設(shè)備，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，并緊緊圍繞物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來進(jìn)行教學(xué)，以此提高課程教學(xué)效果。

三、物聯(lián)網(wǎng)在單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)課程實(shí)訓(xùn)平臺(tái)建設(shè)中的應(yīng)用方式

在單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)課程教學(xué)中，為強(qiáng)化課程教學(xué)的實(shí)踐性，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，就必須建立相應(yīng)的實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。因此，各大院校應(yīng)充分建立自制實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，以此彌補(bǔ)硬件資源的局限性。自制實(shí)訓(xùn)平臺(tái)分為軟平臺(tái)與硬平臺(tái)兩個(gè)部分，硬平臺(tái)是以單片機(jī)實(shí)訓(xùn)裝置作為研發(fā)核心，而軟平臺(tái)則是與硬平臺(tái)相匹配的相關(guān)案例庫(kù)、資源庫(kù)及教材等。由于單片機(jī)的型號(hào)多種多樣，因此，只有選擇合適類型的單片機(jī)才能保證教學(xué)實(shí)踐效果。筆者建議以STC單片機(jī)作為實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的芯片進(jìn)行教學(xué)。

（一）物聯(lián)網(wǎng)在自制實(shí)訓(xùn)硬平臺(tái)中的應(yīng)用。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來自制STC單片機(jī)，并將其作為實(shí)訓(xùn)裝置中的核心芯片進(jìn)行教學(xué)，能夠打破原有硬件資源的限制，利用物聯(lián)網(wǎng)來自制出專有的單片機(jī)實(shí)訓(xùn)裝置，使教學(xué)項(xiàng)目更具創(chuàng)新性與實(shí)踐意義，并能使單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)課程的項(xiàng)目開展靈活性更高。在實(shí)訓(xùn)過程中，學(xué)生能夠通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對(duì)自己的設(shè)計(jì)思路，并以此搭建硬件電路。在課外練習(xí)過程中，學(xué)生還能充分利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來設(shè)計(jì)一些具有實(shí)用性的小裝置，通過模塊的焊接與調(diào)試及編程等，加深學(xué)生對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的理解與運(yùn)用，提高學(xué)生的實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)合作能力。例如，在對(duì)單片機(jī)課程計(jì)數(shù)器/定時(shí)器課程實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程中，由教師利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)設(shè)教學(xué)情景，并對(duì)計(jì)數(shù)器/定時(shí)器裝置的內(nèi)部構(gòu)造進(jìn)行設(shè)計(jì)與講解，闡述這種裝置的工作原理，并進(jìn)行舉例說明，可以利用電線、輪子及測(cè)量工具進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，然后用測(cè)量工具測(cè)量輪子的周長(zhǎng)，接下來將電線纏繞在輪子上，并拽動(dòng)電線使輪子進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，從而計(jì)算出輪子的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，以此得出輪子中的電線有多長(zhǎng)，并闡述單片機(jī)課程計(jì)數(shù)器/定時(shí)器工作原理與此實(shí)驗(yàn)的相似性，說明它是通過計(jì)算脈沖進(jìn)入單片機(jī)P3.5、P3.4引腳個(gè)數(shù)來實(shí)現(xiàn)的。然后，由教師依據(jù)這種原理引導(dǎo)學(xué)生在線下利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行自主設(shè)計(jì)，鼓勵(lì)學(xué)生通過合作的方式來設(shè)計(jì)，以此發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新能力，并使教師能夠看到學(xué)生的實(shí)訓(xùn)成果，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

（二）物聯(lián)網(wǎng)在自制實(shí)訓(xùn)軟平臺(tái)中的應(yīng)用。在自制實(shí)訓(xùn)軟平臺(tái)中，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來制成相應(yīng)的教學(xué)包，能使學(xué)生通過軟平臺(tái)的學(xué)習(xí)提高自己的學(xué)習(xí)能力，并以此創(chuàng)建良好的學(xué)習(xí)環(huán)境。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建立自制實(shí)訓(xùn)軟平臺(tái)，將與硬件平臺(tái)相配套的教材、案例及資料等充分融合進(jìn)去，使學(xué)生在對(duì)軟平臺(tái)進(jìn)行學(xué)習(xí)的同時(shí)，也實(shí)現(xiàn)對(duì)教學(xué)資源的優(yōu)化，從而使學(xué)生能夠一邊學(xué)習(xí)一邊對(duì)軟硬件進(jìn)行調(diào)試，提高教學(xué)內(nèi)容的實(shí)用性，也使教學(xué)效率得到大幅提升。例如，在對(duì)單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)課程SP1接口的教學(xué)講解中，教師可以通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將SP1接口的應(yīng)用原理、模塊使用、接口函數(shù)、案例應(yīng)用、有關(guān)資料等內(nèi)容壓縮成一個(gè)教學(xué)包，并由學(xué)生在線下利用物聯(lián)網(wǎng)來對(duì)教學(xué)包中的教學(xué)資源進(jìn)行學(xué)習(xí)，并在學(xué)習(xí)的過程中利用物聯(lián)網(wǎng)軟件進(jìn)行操作，將操作過程中形成的問題進(jìn)行總結(jié)，在線上由教師進(jìn)行解答。需要注意的是，教師應(yīng)避免大量傳授理論知識(shí)，而應(yīng)是重視實(shí)踐內(nèi)容的講解，并且適當(dāng)添加一些無線通信協(xié)議棧等相關(guān)內(nèi)容，并對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的形態(tài)等重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行講解，以此確保學(xué)生能夠在線下進(jìn)行模擬操作。

（三）物聯(lián)網(wǎng)在自制實(shí)訓(xùn)軟硬平臺(tái)考核方式中的應(yīng)用。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將自制實(shí)訓(xùn)軟硬平臺(tái)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，并建立過程式的評(píng)價(jià)體系，確保單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)課程的實(shí)訓(xùn)平臺(tái)建設(shè)的各個(gè)環(huán)節(jié)都能使學(xué)生的主觀能動(dòng)性得到最大限度的發(fā)揮，使學(xué)生能夠依據(jù)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)上的內(nèi)容來進(jìn)行不斷地調(diào)試和制作，并最終完成屬于自己的作品，讓學(xué)生在不斷學(xué)習(xí)過程中，利用過程式的考核評(píng)價(jià)體系來加強(qiáng)學(xué)生的專業(yè)知識(shí)，使其不僅能夠熟練自如地對(duì)單片機(jī)知識(shí)進(jìn)行應(yīng)用，還能使學(xué)生在實(shí)踐過程中提高自己的項(xiàng)目開發(fā)能力與文檔撰寫表達(dá)能力。

總之，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)課程實(shí)訓(xùn)平臺(tái)建設(shè)中的應(yīng)用，能夠有效解決單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)課程教學(xué)中存在的問題，突破教學(xué)資源的限制，使學(xué)生能夠通過實(shí)訓(xùn)軟硬件平臺(tái)來對(duì)學(xué)習(xí)到的知識(shí)進(jìn)行大量實(shí)踐，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，并培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，提高單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)課程的教學(xué)效率。在實(shí)訓(xùn)平臺(tái)方面，高校應(yīng)根據(jù)自身的實(shí)際情況來建立一個(gè)具有針對(duì)性的實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，并自主進(jìn)行教材編制與配套項(xiàng)目建設(shè)，以此實(shí)現(xiàn)三位一體的實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式，從而為我國(guó)培養(yǎng)出更多優(yōu)秀的物聯(lián)網(wǎng)人才。

【參考文獻(xiàn)】

[1]楊亮，李文生，鄧春健，等.基于物聯(lián)網(wǎng)的移動(dòng)機(jī)器人綜合實(shí)訓(xùn)平臺(tái)設(shè)計(jì)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2015（3）

[2]浦靈敏.基于自制實(shí)訓(xùn)平臺(tái)開發(fā)的高職單片機(jī)課程教學(xué)改革實(shí)踐[J].九江職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2015（3）

[3]浦靈敏.高職物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)單片機(jī)課程教學(xué)改革的探索與實(shí)踐[J].蘇州市職業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2013（4）

【作者簡(jiǎn)介】陳新銳（1982— ），男，碩士，廣西北海人，北海職業(yè)學(xué)院講師，研究方向：?jiǎn)纹瑱C(jī)及嵌入式應(yīng)用開發(fā)、數(shù)字信號(hào)處理。

（責(zé)編 黎 原）