高职物联网专业单片机教学改革与实践

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摘 要：本文根据高职学生的特点，结合学院物联网专业人才培养目标，针对以往单片机教学中的问题，从教学内容、教学方法和评价体系三个方面尝试单片机教学改革与实践。经过实际教学验证，该课程的教学改革与实践获得了良好效果，提高了学生的单片机应用水平，促进学生与单片机就业岗位群的零距离对接。

关键词：单片机、物联网、教学改革

物联网就是把传感器装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道以及家用电器等各种真实物体上，通过互联网联接起来，进而运行特定的程序，达到远程控制或者实现物与物的直接通信。物联网是继计算机、互联网和移动通信之后的又一次信息产业的革命性发展。物联网被正式列为国家重点发展的战略性新兴产业之一，是新一代信息技术的重要组成部分。美国权威咨询机构FORRESTER预测：到2020年，世界上物物互联的业务，跟人与人通信的业务相比，将达到30比1，因此，物联网被称为是下一个万亿级的通信业务。物联网被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮。

1 物联网技术架构（如图1所示） 2 单片机课程在物联网专业中的定位

目前物联网应用范围几乎覆盖了各行各业，物联网产业的迅猛发展对人才的培养提出了更高的要求。浙江安防职业技术学院的物联网专业是温州市重点专业，结合高职人才培养特点及学院特色，该专业人才培养方向定位是感知层和应用层。其中，单片机嵌入式技术是物联网核心技术，单片机课程是物联网专业的核心专业课之一。

3 单片机教学中存在的问题

目前单片机教学存在一些问题：

（1）教学方法缺乏创新

单片机技术课程传统的教学方法主要以讲授法为主，大部分上课地点是教室。单片机系统是一个软件和硬件紧密结合的整体，学习单片机的软件指令，必须配合内部硬件结构和原理一起学习。单片机的外形小巧，但单片机可以说是一种大规模的集成电路，所以内部的硬件结构比较复杂，学生在学习时，只能通过教材中的图片或是多媒体的课件了解内部的各部分构成，而看不到实物。因此对单片机内部结构和工作原理的讲解只能通过教师的语言描述，学生在学习起来非常抽象，不易理解，学生学习兴趣不高。

（2）实践教学体系不完善

在单片机教学中，目前各高校主要采用的是先理论后实验的教学方式，实践教学仅限于课内实验，且主要是利用实验箱和系统开发软件Keil进行的一种模拟仿真实验。这种实验仅能使学生掌握比较简单的实验操作技能，而难以形成单片机应用系统的开发与设计的能力，因而不能达到培养学生综合实践能力的要求。

（3）考核方式单一

当前各高校单片机课程的考核方式仍以笔试为主，而这样的考核形式，并不能全面、客观地衡量学生的真实水平，更不能真正考察学生的实践能力和应用能力，与该课程应与实践相结合的要求相差甚远。

（4）相关课程联系不紧密

在物联网专业中，传感器基本上都是和单片机结合在一起使用，形成传感节点。我院物联网专业的人才培养方案中，第一学期开C语言课程，第二学期开传感器技术课程，第三学期开单片机课程。这三门课程都由不同的任课老师担任，各老师在讲课过程中都只专注于自己那块的教学内容，在教学案例的选择和实施上不能串联起来，学生学到的知识点是零散的、相互割裂的。最后导致的结果就是知识点学生都学了，但是却无法融会贯通在一起使用，学生遇到相关项目不会做，程序不会编，传感器不会驱动等等，根本达不到物联网专业人才培养方案的要求。

4 教学改革措施

（1）整合更新课程内容

针对相关课程联系不紧密、知识点割裂等问题，根据高职人才培养要求，结合专业特点，将传感器技术、单片机技术和C语言三门课程整合成一门课程：单片机技术及实践。这样通过选定的项目教学，将三门课程的知识有机地结合在一起，使学生能够从系统的角度、应用的层面来学习知识和实践技能，提高教学的有效性。

在单片机的选型上，不再选择传统教材上的AT89C51单片机，而是根据物联网专业的需要，选择目前市场上主流的支持ZigBee技术的CC2530单片机。CC2530单片机是德州仪器研发的新一代ZigBee片上系统解决方案，建立在基于IEEE802.15.4标准协议之上，集成了领先的RF收发器，非常适合物联网专业作为MCU教学的目标载体。

（2）基于实物制作的一体化项目式教学

把企业实际工作过程与课程相结合，把典型的工作任务或工作项目作为课程的内容，并与职业资格标准相衔接，结合市场上单片机岗位群的要求来制定具体工作任务。在教学的过程中，采用“教、学、做”一体化教学，真正将理论教学和实践教学融为一体，使学生真正做到知行合一。在项目的实施过程中，由学生独立或以小组形式自主完成从信息收集、工作计划制定、工作任务实施、对工作成果的评价等完整的工作过程，学生在这一过程中获得综合职业知识和职业能力。在工作任务实施这一环节，并不是采用仿真的形式，而是学生自己动手焊接实际元器件，制作成单片机电路板，调试并运行。这一过程把抽象的单片机和传感器知识变得直观而有意思，极大地激发了学生的学习兴趣，增强了学生学习的积极性和自主性，锻炼了学生的动手能力，提高了学生的职业能力，培养了学生的职业素养。

（3）评价体系

一体化教学模式下，需改变传统的考核方式，建立综合评价机制，构建能力评价体系。对学生的考核，从注重分数转变成注重能力，从注重考试结果转变成注重实训过程。根据这一要求设计项目考核量化表。学生的期末成绩中，平时项目过程考核占到70%。

5 结语

本文根据高职学生基础薄弱、知识接受能力有限、对理论知识学习兴趣不高、普遍更喜欢和重视实践操作的特点，结合学院物联网专业人才培养目标，针对以往单片机教学中存在的教学方法缺乏创新、实践教学体系不完善、考核方式单一、相关课程联系不紧密等问题，从教学内容、教学方法和评价体系三个方面尝试单片机教学改革与实践。经过实践证明，该课程的教学改革与实践获得了良好的教学效果，提高了学生的单片机应用水平，促进将来学生与单片机就业岗位群的零距离对接。