基于云平臺的單片機教學課程智能匹配系統(tǒng)設(shè)計

李田田

（濟南職業(yè)學院，山東 濟南 250000）

0 引言

當前，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息技術(shù)的不斷應(yīng)用，使得高校單片機課程逐漸受到教育學領(lǐng)域研究人員的高度重視。隨著大數(shù)據(jù)、云計算的應(yīng)用，大量有關(guān)單片機課程教育的系統(tǒng)得到研發(fā)和應(yīng)用。教師通過依靠各種類型的教育系統(tǒng)，完成對各個課程內(nèi)容和教學活動的安排，并實現(xiàn)了通過線上交互的方式，完成了對教訓內(nèi)容的探討、課程安排和教學實訓等任務(wù)[1]。目前，有關(guān)單片機教學課程中還并未涉及到教學系統(tǒng)的實際應(yīng)用，并且傳統(tǒng)單片機教學課程在實際教學過程中，存在課程資源分配不合理、教學資源有效率利用率低等問題?；诖耍疚拈_展基于云平臺的單片機教學課程智能匹配系統(tǒng)設(shè)計研究。

1 基于云平臺的單片機教學課程智能匹配系統(tǒng)硬件設(shè)計

1.1 單片機課程教學資源協(xié)調(diào)分配服務(wù)器選型

在本文系統(tǒng)當中，單片機課程教學資源協(xié)調(diào)分配服務(wù)器是最重要的組成部分，用于支撐整個系統(tǒng)的正常運行。服務(wù)器作為本文系統(tǒng)當中多種教學資源數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹卧O(shè)備，在系統(tǒng)的穩(wěn)定當中發(fā)揮著十分重要的作用。為方便后續(xù)海量單片機教學資源的存儲，并進一步提升本文系統(tǒng)智能匹配的精準度，本文采用Stand-intel E2-1852型號獨立服務(wù)器作為本文系統(tǒng)當中的單片機課程教學資源協(xié)調(diào)分配服務(wù)器[2]。該型號服務(wù)器的詳細配置參數(shù)如表1所示。

本文選用的Stand-intel E2-1852型號獨立服務(wù)器具備更大的內(nèi)存容量，能夠充分滿足單片機教學課程對海量教學資源的存儲需要。同時，利用服務(wù)器與各個節(jié)點和重點設(shè)備進行外部連接，能夠進一步提升單片機教學課程智能匹配系統(tǒng)的運行效率。除此之外，在校園網(wǎng)、局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)模式下，本文選用的額服務(wù)器均能夠?qū)崿F(xiàn)對教學資源的分配，進一步提高了系統(tǒng)的實用性，讓學生在獲取單片機教學資源時不會受到時間和空間上的限制。

1.2 系統(tǒng)開發(fā)板選型

根據(jù)單片機教學課程的匹配需要，在完成對單片機課程教學資源協(xié)調(diào)分配服務(wù)器選型后，還需要對系統(tǒng)的開發(fā)板進行選擇，本文選用FPGA24-5820型號開發(fā)板作為本文系統(tǒng)的開發(fā)支撐條件，為構(gòu)建更加優(yōu)化可持續(xù)運行的單片機教學課程匹配平臺提供條件。在該型號開發(fā)板當中集成了成本相對較低的FPGA系列芯片，芯片結(jié)構(gòu)整體采用80納米工藝技術(shù)，為后續(xù)云平臺的嵌入提供乘法單元[3]。由于該開發(fā)板成本較低，并且結(jié)構(gòu)簡單，因此在開發(fā)過程中能夠進一步提高系統(tǒng)的工作效率。在FPGA24-5820型號開發(fā)板當中，分別引入45MHz和24.58BHz兩種時鐘源，結(jié)合3N狀態(tài)下的靜態(tài)系統(tǒng)存儲裝置、3個24M狀態(tài)下的動態(tài)系統(tǒng)存儲裝置和1個15M狀態(tài)下的快速保存動畫編輯裝置，為本文系統(tǒng)在后續(xù)運行過程中提供186～195個8.5×8.5的嵌入式乘法裝置，從而實現(xiàn)對海量單片機教學資源的傳輸。在開發(fā)板與Gore56-1544型號雙核數(shù)據(jù)處理器進行連接，用于對系統(tǒng)初始階段的各類數(shù)據(jù)內(nèi)容進行預(yù)處理，包括模糊處理和平滑處理等。

表1 Stand-intel E2-1852 型號獨立服務(wù)器配置參數(shù)表

2 基于云平臺的單片機教學課程智能匹配系統(tǒng)軟件設(shè)計

2.1 基于云平臺的單片機教學課程資源存儲

本文系統(tǒng)當中的所有單片機教學課程資源經(jīng)過云平臺輸入端口傳輸后，均上傳到相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫當中進行統(tǒng)一的存儲，為確保存儲空間滿足單片機海量教育課程資源的存儲，結(jié)合云平臺技術(shù)，按照如下操作完成存儲。首先，對云平臺輸入端口的資源數(shù)據(jù)進行分析和總結(jié)。其次，對各類數(shù)據(jù)的格式進行統(tǒng)一化處理[4]。最后，根據(jù)不同數(shù)據(jù)庫實體與屬性之間的關(guān)系，構(gòu)建如圖1所示的基于云平臺的單片機教學課程資源存儲模式。

圖1 基于云平臺的單片機教學課程資源存儲模式

按照圖1中的存儲模式完成對單片機教學課程資源存儲，按照圖中每個實體和對應(yīng)屬性關(guān)系，實現(xiàn)對存儲空間中各類課程資源數(shù)據(jù)的存儲。同時，在存儲過程中還可引入Dropbox數(shù)據(jù)更新模塊，完成在每次單片機教學改革過程中更新的課程資源數(shù)據(jù)輸入，以此確保在云平臺當中的各項數(shù)據(jù)均滿足當前學生用戶的學習需要。

2.2 單片機教學需求資源匹配

結(jié)合本文上述提出的基于云平臺的單片機教學課程資源存儲模式，針對單片機教學課程，進行對課程資源的動態(tài)管理和智能化匹配。結(jié)合云平臺技術(shù)為系統(tǒng)提供的大數(shù)據(jù)處理功能，對學生在每個學期的單片機教學課程學習情況進行分析，并通過對每一位學生的學習能力和學習進度進行大數(shù)據(jù)分析，針對其不同需要選擇不同的教學匹配方案[5]。采用編譯代碼的方式，對匹配的單片機教學課程資源進行綜合分析，同時系統(tǒng)當中的也可以通過自主操作的形式，通過賬號進入到系統(tǒng)平臺當中，并按照TCP/IP協(xié)議為用戶提供要求，進而完成對用戶信息的識別，從而獲取到相應(yīng)的身份ID。用戶能夠通過平臺選擇需要進行學習的單片機教學課程資源，包括教學資料、課件、附件等[6-8]。同時，在進行對資源的上傳時，系統(tǒng)能夠?qū)Y源數(shù)據(jù)的合法性和教學發(fā)展適配情況進行對比，從而在準確無誤后進行對資源的進一步處理，以此確保在后續(xù)分配資源的過程中保證資源的安全性。

3 對比實驗

基于云平臺的單片機教學課程智能匹配系統(tǒng)的對比實驗，主要通過引入傳統(tǒng)匹配系統(tǒng)在用戶使用過程中通過相應(yīng)的實驗結(jié)果數(shù)據(jù)，對該系統(tǒng)的性能和實際應(yīng)用效果進行分析。首先選擇某高校單片機專業(yè)作為實驗背景，根據(jù)兩種系統(tǒng)的功能創(chuàng)建實驗測試用例，并在創(chuàng)建過程中排查創(chuàng)建用戶是否符合現(xiàn)實依據(jù)。為確保實驗結(jié)果具有更好的可信度，分別在本文系統(tǒng)和傳統(tǒng)系統(tǒng)當中創(chuàng)建錯誤數(shù)據(jù)和有效數(shù)據(jù)共900例。其中，錯誤數(shù)據(jù)450例，有效數(shù)據(jù)450例。通過最終的實驗結(jié)果對兩種系統(tǒng)是否正確執(zhí)行匹配任務(wù)進行判斷。同時，在實驗過程中，為充分體現(xiàn)真實的匹配環(huán)境，對不同學習風格和學習能力等影響因素進行設(shè)定。根據(jù)上述操作完成對比實驗，并將兩種系統(tǒng)的匹配結(jié)果進行記錄，繪制成如表2所示。

表2 兩種匹配系統(tǒng)實驗結(jié)果對比表

由表2中的數(shù)據(jù)可以看出，本文提出的基于云平臺的單片機教學課程智能匹配系統(tǒng)與傳統(tǒng)匹配系統(tǒng)相比，教學資源分配正確數(shù)量更多，能夠有效提高對單片機教學課程資源的高效利用。同時，在應(yīng)用傳統(tǒng)匹配系統(tǒng)進行實驗時，大部分的系統(tǒng)用戶均反映教學資源當中存在數(shù)據(jù)錯誤、數(shù)據(jù)內(nèi)容與名稱不符的問題。因此，傳統(tǒng)系統(tǒng)無法保證為用戶進行教學課程資源服務(wù)的高質(zhì)量要求，而本文系統(tǒng)通過應(yīng)用云平臺技術(shù)，結(jié)合大數(shù)據(jù)對用戶數(shù)據(jù)、資源數(shù)據(jù)進行分析，有效避免了上述問題的產(chǎn)生。因此，更適用于實際單片機教學當中，為學生提供高品質(zhì)教學服務(wù)。

4 結(jié)論

通過開展基于云平臺的單片機教學課程智能匹配系統(tǒng)設(shè)計研究，引入云平臺后的智能匹配系統(tǒng)具有了更強的交互功能，可為單片機專業(yè)學生提供更加高品質(zhì)、高效率的教學課程資源服務(wù)。將該智能匹配系統(tǒng)應(yīng)用于實際高校當中，能夠為高校提供全新的課程教學思路，并進一步實現(xiàn)高校理工專業(yè)課程的系統(tǒng)化和現(xiàn)代化發(fā)展。