物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在單片機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用

劉文麗

摘 要：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，逐漸改變了單片機(jī)教學(xué)的授課方式，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及單片機(jī)原理的應(yīng)用，在課堂教學(xué)設(shè)計(jì)中來合理地演示單片機(jī)電子系統(tǒng)，能夠有效提升課堂教學(xué)的科學(xué)性和實(shí)踐性。本文主要分析了單片機(jī)教學(xué)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的特點(diǎn)，以及傳統(tǒng)單片機(jī)教學(xué)現(xiàn)存問題，重點(diǎn)分析了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在單片機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用措施。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù) 單片機(jī)教學(xué) 應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展逐漸成熟，在社會(huì)各界的應(yīng)用范圍也越來越廣泛，社會(huì)對于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的專業(yè)性人才需求量也逐漸加大。在中職電子技術(shù)課程體系中，單片機(jī)技術(shù)屬于物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵底層發(fā)展技術(shù)之一，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，傳統(tǒng)的單片機(jī)課程教學(xué)觀念和教學(xué)內(nèi)容都已經(jīng)無法滿足社會(huì)發(fā)展需求，需要結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，積極創(chuàng)新改革單片機(jī)課程教學(xué)。

一、單片機(jī)教學(xué)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)特點(diǎn)分析

在中職學(xué)校相關(guān)專業(yè)中，單片機(jī)原理和單片機(jī)應(yīng)用教學(xué)活動(dòng)的開展非常重要，教師需要對單片機(jī)教學(xué)內(nèi)容提升重視力度，引導(dǎo)學(xué)生了解單片機(jī)的工作原理。在傳統(tǒng)的單片機(jī)教學(xué)中，為了能夠?yàn)閷W(xué)生提供真實(shí)直觀的應(yīng)用教學(xué)活動(dòng)，教師一般都在課堂教學(xué)中通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的具體實(shí)踐能力，利用傳統(tǒng)單片機(jī)教學(xué)觀念和教學(xué)模式，掌握基礎(chǔ)的編程方法，使用基本的接口基礎(chǔ)，但是這種傳統(tǒng)教學(xué)模式忽視了實(shí)際構(gòu)建單片機(jī)系統(tǒng)的需求，學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力得不到有效培養(yǎng)。

物聯(lián)網(wǎng)核心內(nèi)容就是促進(jìn)物與物之間、人與物之間的信息交互性，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具有智能、傳輸和全面感知等特點(diǎn)。在物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)架當(dāng)中，最關(guān)鍵的技術(shù)跟單片機(jī)的應(yīng)用有很大的聯(lián)系，因此結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，能夠創(chuàng)新單片機(jī)教學(xué)觀念和教學(xué)手段，豐富單片機(jī)教學(xué)內(nèi)容，為單片機(jī)教學(xué)提供更多的實(shí)踐方式。把物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和單片機(jī)教學(xué)相結(jié)合，把理論知識(shí)和實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐操作能力，從根本上提升學(xué)生的技術(shù)水平，促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。

二、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在單片機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用

1.優(yōu)化單片機(jī)課程應(yīng)用

在傳統(tǒng)單片機(jī)課堂教學(xué)中，教師過于重視理論知識(shí)教學(xué)，忽視了學(xué)生的綜合實(shí)踐能力水平提升，采用的大部分單片機(jī)教學(xué)內(nèi)容都已經(jīng)跟不上時(shí)代的發(fā)展，課堂教學(xué)知識(shí)存在非常嚴(yán)重的滯后性問題。單片機(jī)課程理論知識(shí)的系統(tǒng)性和抽象性比較強(qiáng)，理解起來難度比較大，學(xué)生很難通過自主學(xué)習(xí)準(zhǔn)確地把握好單片機(jī)知識(shí)原理，對于單片機(jī)課程參與積極性不高。因此，需要在原有的課堂教學(xué)模式基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新，優(yōu)化單片機(jī)課程教學(xué)方式和教學(xué)內(nèi)容，例如在課堂教學(xué)中教師可以選擇比較流行的無線SOC單片機(jī)來進(jìn)行教學(xué)，拉近理論知識(shí)和實(shí)踐教學(xué)之間的距離。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展背景下，教師需要積極優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容，并改革課堂教學(xué)方法，使用多樣化教學(xué)手段來營造出良好的單片機(jī)教學(xué)氣氛，例如小組合作教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法、項(xiàng)目教學(xué)法以及情境教學(xué)法等，都能夠起到良好的教學(xué)效果。教師在單片機(jī)課程教學(xué)中要重視物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，強(qiáng)調(diào)單片機(jī)技術(shù)對于物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要作用。例如在單片機(jī)課堂上學(xué)習(xí)SPI接口課程內(nèi)容時(shí)，可以在教學(xué)中結(jié)合應(yīng)用原理、接口函數(shù)一直到模塊知識(shí)的學(xué)習(xí)都用實(shí)例教學(xué)，以有效提升單片機(jī)課堂教學(xué)的趣味性。在課堂教學(xué)中，教師可以結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，盡可能地減少理論知識(shí)教學(xué)，強(qiáng)化實(shí)踐內(nèi)容的傳授，增加無線通信協(xié)議棧等知識(shí)點(diǎn)教學(xué)，在教學(xué)中突出C語言描寫的Zigbee協(xié)議棧程序，讓學(xué)生能夠了解開發(fā)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形態(tài)等知識(shí)點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和操作能力，促進(jìn)單片機(jī)課程教學(xué)改革深入發(fā)展。

2.搭建出有效的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)

一部分中職學(xué)校受到自身教學(xué)條件的影響，無法真正地讓學(xué)生實(shí)踐單片機(jī)教學(xué)知識(shí)，例如在教學(xué)中以采用仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)教學(xué)為主，忽視了學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，學(xué)生的實(shí)踐能力培養(yǎng)和理論知識(shí)學(xué)習(xí)互相脫離，學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)質(zhì)量得不到有效的提升。因此需要在單片機(jī)教學(xué)課程中搭建出實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，能夠幫助完善單片機(jī)課程教學(xué)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并促進(jìn)系統(tǒng)的更新，真正培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)踐能力水平。

例如教師可以選擇新型的無線SOPC單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱，同時(shí)在課堂教學(xué)中選擇使用Keil/IAR編譯開發(fā)平臺(tái)，另外教師還可以選擇SOC單片機(jī)基礎(chǔ)硬件實(shí)驗(yàn)類型等。

在學(xué)習(xí)單片機(jī)的定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)中，教師可以首先為學(xué)生創(chuàng)設(shè)出教學(xué)情境，開展電線測量實(shí)驗(yàn)，把電線繞在周長為1米的輪子上，這樣拉動(dòng)電線來帶動(dòng)輪子的旋轉(zhuǎn)，計(jì)算一下輪子轉(zhuǎn)了多少圈，就可以了解繞過的電線有多少米。單片機(jī)的計(jì)數(shù)器運(yùn)行功能大致上相同，不過并不是電線測量中計(jì)算輪子的圈數(shù)，而是在單片機(jī)的計(jì)數(shù)器中計(jì)算出單片機(jī)P3.4-P3.5引腳進(jìn)入的脈沖個(gè)數(shù)。在課堂教學(xué)中教師可以引導(dǎo)學(xué)生把單片機(jī)中兩個(gè)計(jì)數(shù)作用當(dāng)成水滴不斷地滴落，思考如何測量裝水容器的容量。在實(shí)踐過程中，學(xué)生通過選擇不同的計(jì)數(shù)器，能夠針對各種物理量進(jìn)行有效測量，從而有效地驗(yàn)證計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)功能。

3.創(chuàng)新課堂教學(xué)理念

隨著我國物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，教師需要積極創(chuàng)新傳統(tǒng)教學(xué)觀念，與時(shí)俱進(jìn)地實(shí)現(xiàn)單片機(jī)課程教學(xué)改革。在課堂教學(xué)中教師要重視學(xué)生的課堂主體地位，把學(xué)習(xí)主動(dòng)權(quán)還給學(xué)生，在課堂教學(xué)中提升教學(xué)趣味性，使用靈活多變的課堂教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性。同時(shí)單片機(jī)技術(shù)也在不斷更新，但是大部分教師對于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用了解不夠充分，在課堂教學(xué)中受到傳統(tǒng)教學(xué)觀念的影響，無法滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，也無法滿足社會(huì)發(fā)展對于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)綜合性應(yīng)用人才的需求。在單片機(jī)課堂教學(xué)中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，教師需要結(jié)合本節(jié)課實(shí)際單片機(jī)課程教學(xué)內(nèi)容，科學(xué)合理地選擇教學(xué)案例和教學(xué)手段，以真正符合學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。

例如在單片機(jī)課堂教學(xué)中教師可以選擇使用項(xiàng)目教學(xué)法，把單片課程當(dāng)成項(xiàng)目系統(tǒng)，再細(xì)分成不同的小項(xiàng)目，課堂教學(xué)主線為完成項(xiàng)目目標(biāo)，結(jié)合相應(yīng)的教學(xué)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行講解，把學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性充分激發(fā)出來。從實(shí)際教學(xué)問題入手，讓學(xué)生參與到問題提出、問題分析、問題設(shè)計(jì)、問題解決和總結(jié)歸納環(huán)節(jié)，通過引導(dǎo)學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，從而掌握更多的單片機(jī)技術(shù)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。教師還需要深入分析和了解學(xué)生的認(rèn)知水平，結(jié)合課堂教學(xué)實(shí)踐，完善課堂教學(xué)設(shè)計(jì)。在課堂教學(xué)中根據(jù)理論知識(shí)進(jìn)度，要科學(xué)合理地選擇實(shí)驗(yàn)實(shí)踐內(nèi)容，確保在學(xué)生理論知識(shí)都充分掌握的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐能力。

4.實(shí)踐教學(xué)創(chuàng)新

單片機(jī)課程教學(xué)實(shí)踐性非常強(qiáng)，如果在教學(xué)中把理論知識(shí)學(xué)習(xí)和實(shí)踐能力培養(yǎng)脫離進(jìn)行，會(huì)導(dǎo)致學(xué)生出現(xiàn)高分低能的學(xué)習(xí)現(xiàn)象。在實(shí)際課堂教學(xué)中，教師可以根據(jù)教學(xué)目標(biāo)，把學(xué)生分成不同的學(xué)習(xí)小組，小組成員承擔(dān)著主動(dòng)學(xué)習(xí)、相互配合以及平等參與的重要職責(zé)。教師作為課堂教學(xué)輔助者，要把學(xué)生的主導(dǎo)作用發(fā)揮出來，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)踐教學(xué)中自主研究。因此教師需要在教學(xué)中積極創(chuàng)新教學(xué)觀念和教學(xué)方法，擺脫傳統(tǒng)教學(xué)方法對于單片機(jī)課堂教學(xué)的束縛，在單片機(jī)課堂教學(xué)中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，逐漸提高學(xué)生的實(shí)踐能力水平。教師可以搭建出以SOC單片機(jī)特征的新教學(xué)系統(tǒng)，支持Zigbee的無線單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱，為了能夠在教學(xué)中兼容原有的實(shí)驗(yàn)，便于進(jìn)行移植代碼，可以選擇使用Keil/IAR編譯開發(fā)平臺(tái)，能夠有效減少工作量。在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開展過程中，SOC單片機(jī)的教學(xué)重點(diǎn)是綜合實(shí)驗(yàn)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實(shí)驗(yàn)以及基礎(chǔ)硬件實(shí)驗(yàn)等。

三、小結(jié)

綜上分析，在中職學(xué)校單片機(jī)課程教學(xué)中結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，能夠豐富學(xué)生的理論知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)踐能力，提升學(xué)生的創(chuàng)新能力，為社會(huì)培養(yǎng)更多物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的綜合型技術(shù)人才。

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（作者單位：湛江機(jī)電學(xué)校）