物联网技术在单片机教学改革中的应用

屈秀敏 刘艳 王佳

摘 要：物联网就是将各种不同的设备或者物体进行连接并完成信息通信的网络，通过智能感知、识别技术等通信感知技术，广泛地应用于网络的融合中，进而成为推动科学技术发展的重要动力。利用物联网技术会涉及到很多领域，如公共安全、文化教育、环境保护以及智能交通等领域，这种技术改善了人类的生产生活环境。本文对单片机教学中物联网技术的应用进行分析，旨在改革教学方式，培养学生的综合能力。

关键词：物联网；单片机；教学改革

随着信息技术的迅猛发展，物联网技术也得到了广泛应用，在当今社会中的作用显得越来越重要，教育机构和各大高校纷纷对物联网技术给予了高度的重视。如今，单片机教学已经离不开物联网技术的应用。这就要求我们，必须紧跟时代发展的潮流，对物联网在单片机教学改革中的应用进行深入的研究。

一、单片机教学和物联网技术的特点

“单片机原理及应用”是高等院校电类和机械类等专业的基础课程，了解单片机的工作原理，掌握单片机技术，特别是具备基本应用操作技能，成为相关专业大学生的重要任务。传统的单片机教学以典型的80C51系列8位单片机的实际应用为主线，教学中理论与实验相结合，课堂教学需要给学生提供较为直观和实用的设计实例，实验中突出培养学生的实践动手能力。采用传统的单片机教学方式，学生仅仅掌握了单片机的基础编程方法和常用接口的使用，在单片机系统的综合设计方面的能力有所欠缺，难以满足企业的需求。物联网的核心是物与物以及人与物之间的信息交互，其基本特征可以概括为全面感知、可靠传输与智能处理。物联网的感知层、网络层和应用层三层架构中关键技术都会涉及到单片机的相关应用，为单片机教学改革提供了丰富的教学题材、内容和实现方法。将物联网的相关技术应用到“单片机原理与应用”这门以实践为主的教学中，可提升学生构建单片机系统与解决实际问题的综合设计能力，使其具备一定的项目经验，能够独立的完成IAR的工程建立、程序编写、软硬件测试等，提高学生在物联网行业的竞争力。

二、物联网技术应用于单片机教学中的必要性

随着无线传感器的发展，我国进人了物联网新时代，这对单片机教学创造了发展的机会，但是也带来了巨大的挑战和压力。物联网时代的来临使单片机教学在教学目标、教学内容、教学方法、教学课程等方面都急需改革。传统的单片机教学以理论为主，而课程本身就显得抽象，学生学习过程枯燥乏味，缺少学习兴趣，导致教学效果不理想。把物联网技术运用到单片机教学中，可以突破传统教学的弊端，培养学生发现问题与解决实际问题的能力，为学生未来在物联网相关行业的就业提供技术支持。2010年物联网上升为中国的国家战略，也使得单片机教学改革是必然的，顺应时代发展的。

三、物联网技术在单片机教学应用的现状

1、教学内容空泛。现阶段，在借助物联网技术进行单片机教学时，内容涉及到通信学、电子工程、自动化等多个领域，专业化有所缺乏，体现了当前物联网技术在单片机教学应用过程中内容空泛的问题。学生在学习过程中，也常常由于内容过于冗杂，而使得专业素质得不到有效的提高。

2、实践教学力度不足。物联网技术应用于单片机教学，主要由理论教学和实践教学组成，二者都是不可缺少的部分，但在实际教学过程中，很多学校都将理论教学作为单片机教学应用物联网技术的重要内容，而忽略了实践教学的开展。很多时候，理论教学都成为了单片机教学应用物联网技术的首要任务，学校将至少百分之八十的时间花在理论教学上，而对学生实践能力的培养却有所忽视，导致学生理论知识丰富而实践能力不足。

3、教学方式缺乏创新。长期以来，单片机教学应用物联网技术，常常采用固定的模式，缺乏一定的创新。在教学过程中，以C语言和汇编语言为主要的编程教学内容，按指令、程序和辅助项目的固定教学顺序进行教学，教学系统一成不变，与目益变化的单片机教学目标不相吻合。大多数的学生都惯用同一种思考方式，创造性思维不足，使得物联网技术无法在单片机教学中发挥应有的作用，单片机教学改革无法获得全新的突破。

4、教学观念稍显落后。受传统观念的影响，物联网技术应用于单片机教学时都以课堂教学为主，强调通过课堂提高教学的有效性。但很多时候，教学的效果并不理想，学生在学习过程中都感受到了枯燥无聊，对单片机学习的兴趣不足，导致教学效果不理想。

四、单片机教学中物联网技术应用的改革建议

1、在单片机课程设置方面，要着重注意物联网技术的应用。不但在教学中注重讲授理论相关的知识，而且要在项目实践中结合物联网的有关技术进行实践。针对传统单片机的教学，在理论教学中可以引入一些实例，设置一定的情景，设立一定的任务，并可以将完成任务作为目标，以此来提高单片机教学的效果。但是确立任务要以物联网应用作为背景，并将物联网中数据的采集以及传送和无线通信的知识点作为重点，开发背景构造必须具有实用性。如针对Zigbee技术原理与实战教学，通过理论课程的学习，使学生深入了解Zigbee的基本概念，熟悉掌握Zigbee技术原理、Zigbee节点硬件设计、CC2530基础开发、CC2530无线射频、ZSTACK协议栈分析和ZSTACK协议栈应用开发。通过实践篇的学习，使学生深入掌握CC2530的基础开发，以及ZSTACK协议栈的运行机制。以Keil、IAR等开发系统中用C语言书写的ZigBee协议栈，作为具体的对象和教學重点从简到深进行教学。

2、构建实验平台，加强教学实践在单片机教学过程中，具体分为以下几点：1）学校完善实验平台，加大资金投入，构建先进的实验室，加强实验室基础设施的建设力度；2）扩大校企合作的规模，通过与有关企业的合作，为学生提供一个可以锻炼自己的实践平台，并且，为培养符合企业要求的社会优质人才做铺垫。当然，这也要求学校在选择合作企业的过程中，必须以学生为中心，确定合适的合作对象，而不是来者不拒，脱离学生谈校企合作；3）在安排单片机教学进度的过程中，应当分配给实践教学足够的时间，深刻认识到实践教学对于单片机教学的重要性，将理论教学和实践教学相结合，达到理论指导实践，实践验证理论的目的，最终促进学生的全面发展。

3、对应用物联网技术的单片机教学方式进行创新，在单片机教学过程中应用物联网技术，很重要的一点是对教学方式进行创新。在理论教学中，教师可以与学生互换身份，首先将学生进行分组，每次课每组选出一名学生作为代表充当教师在讲台上讲课，而教师则坐在台下充当学生听课。让学生通过认真的“备课”充分理解教学内容，同时，在上课的过程中加深对所教内容的记忆并提高学习兴趣。而坐在台下听讲的教师要给予学生适当的建议，在对学生的讲课表现予以充分的肯定的同时并指出其不足。在实践教学中，采用项目式教学，将物联网技术中涉及到的CC2530流水灯项目与单片机中的LED流水灯实验项目进行比较研究，通过实验发现其中的相同与不同之处，教学效果将会翻倍。

4、加大师资力量的建设力度，教师是应用物联网技术的单片机教学的主要执行者，其综合素质和专业知识的掌握程度直接影响到了教学效果，这就要求学校必须加大单片机师资力量的建设力度。1）增加对人才的投资力度，大力引进优秀的教学人才；2）增加单片机、物联网专业教师的培训力度，聘请权威的专家定期为教师进行授课，让教师通过系统的学习不断充实自己，提高自己的教学业务水平，最终让物联网技术在单片机教学中发挥真正的作用，促进单片机教学有效性的提高。

五、结语

在单片机教学中应用物联网技术，将理论和实践进行紧密地结合，使课堂的教学内容得到完善，使学生掌握物联网相关开发所需的理论和技术体系，能够熟练地进行设计和开发工作，并具备良好的自学能力，从而满足时代发展的需求。

参考文献

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[2]郑一力，赵燕东，葛桃桃，陈善安.物联网技术在单片机教学改革中的应用[J].实验技术与管理，2014，31（09）：22-24.