基于物联网的单片机课程改革与实践

贾勇

摘要：由于以往基于物联网的单片机课程教学存在的局限性，为此提出基于物联网的单片机课程改革与实践。设立课程教学目标，将物联网理论有机融合到单片机课程中;构建基于物联网的单片机课程体系，以单片机核心课程为主，物联网专业基础学科为辅;转变基于物联网的单片机课程教学方式，采用启发式育人的方式;增设基于物联网的单片机课程反馈机制，改善传统课程中的枯燥的内容，增加生动形象的教学视频、图片。开展基于物联网的单片机课程实践研究，针对试点高校进行调查，经过一段时间的改革，证明基于物联网的单片机课程改革的有效性。

关键词：物联网;单片机课程;改革与实践;教学方式

中图分类号：H319.1      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）13-0120-02

物聯网作为一种网络技术，能够实现对数据的定位、管理以及识别等功能[1]。基于物联网技术能够在物体与互联网之间形成有效连接，遵循通信协议交换信息。在十八大中，明确表明物联网将作为未来教学发展的重点方向，基于此有关教育部门开始将教学的关注点侧重于基于物联网的单片机课程改革方面。物联网技术的高速发展为单片机课程的发展带来了全新的机遇，在促进单片机课程改革方面发挥了十分重要的作用。尽管高校已经将单片机课程教学列为教学改革的关键方向，但结合有关市场调查数据显示，超过85%的高校仍存在单片机课程教学目标不明确、课程体系不完善等问题，造成基于物联网的单片机课程教学无法达到最终的教学要求[2]。基于此，以下将开展基于物联网的单片机课程改革与实践研究，从多个方面开展详细的分析，并通过实践的方式证明提出的基于物联网的单片机课程改革的有效性。希望通过本文做出的研究，能够为基于物联网的单片机课程教学提出正确的改革指导。

1 基于物联网的单片机课程性质

在基于物联网的单片机课程改革研究中，必须预先明确单片机课程的性质。基于物联网的单片机课程内容包括：单片机基础知识、物联网技术基础知识等基础设计知识以及单片机的硬件结构、CC2530 外围接口等硬件的设计方法[3]。基于物联网的单片机课程最主要的目的为：通过学习单片机基础课程，使学生能够熟练掌握单片机运用技能，具备独立完成真实操作单片机的能力。因此，可以看出基于物联网的单片机课程实质是实际案例教学。

2 基于物联网的单片机课程改革

2.1 设立基于物联网的单片机课程教学目标

在基于物联网的单片机课程教学过程中，首先，由教师引导学生进行当堂课专业知识的学习，在课堂上为学生讲解单片机的基本知识及简单操作，激发学生学习中的好奇心，坚定学生学习单片机的决心。基于物联网的单片机课程不仅是针对单片机的学习，还需要明确物联网的物感接口、物控接口等对象系统[4]。其次，让学生了解基于物联网的单片机课程，通过单片机的指令系统、操作系统与应用软件，三位一体共同推进基于物联网的单片机课程教学改革。最后，在课堂中根据基于物联网的单片机课程的教学重点，明确单片机与物联网之间的联系。并选择对应的教学目标。基于物联网的单片机课程教学目标，如下表1所示。

如上述表1所示，为基于物联网的单片机课程教学目标设计。在基于物联网的单片机课程中，教学目标主要是根据学生的学习能力的不同阶段划分，具体内容如表1所示六个不同阶段的教学目标[5]。根据不同阶段不同教学目标的设置，教师可通过改变课程内容所占课时比例的方式调整重点教学内容。学生需要了解单片机基础知识，通过大量单片机零件模型的建模实例激发学生的学习兴趣，从而激发学生的创新能力。掌握将单独建立的单片机三维模型，并根据不同的操作将其组装的能力。完成上述教学目标后，学生解决问题的思路逐渐开阔，可以独立完成在操作单片机过程中遇到的问题，从而实现自主完成单片机基本操作的能力。让学生充分了解到单片机与物联网的内在联系，让学生掌握基于物联网点对点通信的能力。让学生能够休眠与唤醒CC2530外围接口，熟练使用CC2530开发套件。采用上述方式，可实现将物联网理论有机融合到单片机课程中，不但有助于教学任务的完成，同时可提升单片机课程教学的质量。

2.2 构建基于物联网的单片机课程体系

结合上述建立的教学目标，下述采用面向物联网的方式，构建基于物联网的单片机课程体系。基于物联网的单片机课程体系示意图，如图1所示。

根据图1所示，以单片机核心课程为主，物联网专业基础学科为辅，构建完整的基于物联网的单片机课程体系。

2.3 转变基于物联网的单片机课程教学方式

在得到基于物联网的单片机完整课程体系后，还需要转变基于物联网的单片机课程教学方式。在课堂开始前，教师应结合当堂课的教学内容，为学生抛出课前问题，引导学生进行对应问题的课前检索。课堂上，根据课前提出的问题，设立讨论小组，由小组之间进行问题的讨论，努力培养学生之间的协同合作精神。其次，依照传统的教学方法，采用启发式育人的方式，对学生提出课堂问题，引导学生思考。最后转换学生传统的学习方法，不要求学生以“死记硬背”知识点来要求自己。要求学生对基于物联网的单片机课程具备综合性理解，在培养学生创新意识的同时，提升学生对知识点的记忆程度。

2.4 增设基于物联网的单片机课程反馈机制

为了将基于物联网的单片机课程改革落到实处，增设课程反馈机制。通过学生对教学课程做出的反馈，使相关教学知识具备了较好的连贯性，改善传统课程中一些枯燥的内容，增加生动形象的教学视频、图片等。此种反馈机制有效调动了学生基于物联网的单片机课程学习的积极性，越来越多的学生树立了对课程学习的正确认知。同时，随着实践教学的不断开展，大部分学生已完全掌握了单片机操作的标准流程。并通过参与教师的调研与实训学习，已经能够将课堂学习知识应用到实际单片机操作中。

3 基于物联网的单片机课程实践

3.1 明确基于物联网的单片机课程实践内容

结合上述开展的基于物联网的单片机课程改革，下述将进行其实践研究。选取某高校作为试点学校，开展实践项目。

3.2 设计基于物联网的单片机课程实践环节

基于物联网的单片机课程实践环节分为：课前、课中、课后三个阶段，在课前教师需要根据教学目标和学生的实际情况设计教学情境、问题，教学情境包括：学生教学过程中的教学活动、教学课件、教学道具以及教学资料，教学资料主要来源于教材、互联网以及参考文献和期刊。问题的设计要充分结合学生单片机課程学习的实际情况，设计的问题难度要适中，既不能太难也不能太过于简单。如果设计的问题太难会使单片机基础比较差的学生降低学习兴趣，无法参与到单片机问题探讨活动中;相反如果设计的单片机问题太过于简单，就会失去问题式教学模式的实际意义，所以单片机问题的设计难度要适中，并且要贴合基于物联网的单片机课程教学内容。本次实践单片机课程设计题目。

基于物联网的单片机课程实践之前的准备工作做好之后，进入课中阶段，课中环节由四个教学活动组成。首先教师要将本次课堂需要学生掌握的知识向同学们进行讲授，在讲授过程中充分利用事先制作的多媒体课件，利用现代教学设备将其向同学们进行展示，减少教学写板书的时间。然后进入问题讨论活动环节，教师要对学生进行分组，每组学生数量在4-6名左右，每个小组的成员要包含好、中、差三类学生，不能出现一组内均是学习能力好的学生，也不能出现一组内均是学习差的学生。将事先设计的问题发给学生，给每个小组10分钟的问题讨论时间，在该期间教师要给予学生引导和帮助，针对问题中不理解的地方要给予积极的解答，帮助学生完成问题讨论活动。通过小组对问题的讨论来培养学生自主学习能力和动手实操能力。问题讨论完之后，每个小组要派出一名小组代表对问题结论进行发表，发表时间控制在5分钟以内，在问题结论发表的过程中如果有错误的观点，教师要及时进行矫正。当所有小组对问题结果发表完之后，教师要将最终的正确答案告知给学生，并且对小组发表的情况进行总结和评价，由教师选出问题解答最好的一组，并对其进行奖励和表扬，彼此激发学生的兴趣。

问题讨论完之后，教师要针对学生对本堂课不理解的地方的提问进行解答，答疑解惑时间控制在10分钟之内。在本堂课的最后10分钟，教师要对本次重点学习内容进行总结，加深学生对本堂课知识的印象。

3.3 基于物联网的单片机课程实践结论

通过设计基于物联网的单片机课程实践，已经在一定程度上拓宽了课堂的教学范围，延展了教学深度及广度，对教学目标的完成起到了一定的辅助作用。针对试点高校进行调查，经过一段时间的改革检验，掌握到大多数学生对于课程学习的兴趣已经有所提高，同时具备了基本的单片机实践操作能力。根据期末测试成绩可知，学生已经具备了基础的自主学习能力。教师可根据学生的提问情况，了解学生学习的实际情况，在后期的学习中，结合学生对于基础知识的掌握情况、实践能力，有针对性地设立教学目标，开展基于物联网的单片机课程教学。

4 结束语

通过基于物联网的单片机课程改革与实践研究，证明此次研究是具有现实意义的，能够为加快基于物联网的单片机课程 改革进程提供帮助。希望能够在确保基于物联网的单片机课程改革落到实处的同时，提高基于物联网的单片机课程教学效率。在后期的发展中，应加大改革后的基于物联网的单片机课程改革在课程教学中的应用。

参考文献：

[1] 潘勇，侯梓叶，熊江，等.新工科背景下物联网“射频识别”与“无线传感网络”课程教学改革与实践[J].教育现代化，2018，5（52）：58-60，89.

[2] 李随群，万新，陈光建.基于半结构化的单片机课程教学改革研究与实践[J].电脑知识与技术，2018，14（34）：152-154.

[3] 蔡昌勇，朱静.高职电子信息类专业单片机课程改革思考[J].成都航空职业技术学院学报，2019，35（1）：18-21.

[4] 张任，张鹏程.物联网工程专业中单片机课程群建设的探索研究[J].电子世界，2019（9）：24-25.

[5] 王连胜，夏冬艳，丁学用，等.基于物联网技术的单片机教学改革研究[J].物联网技术，2019，9（7）：116-118.

【通联编辑：张薇】