论文高职物联网专业单片机课程教学改革，本文是物联网专业类有关论文范文例文与教学改革和单片机和联网有关毕业论文的格式范文.
摘 要：单片机课程是高职物联网专业的一门专业基础课,对学习后续专业课及从事物联网相关工作起着重要支撑作用.文章分析了高职物联网专业单片机课程的主要特点,并针对课程教学内容的“联网”特性、教学模式的“混合”特性,从教学内容、教学模式、教学评价方式的重构三个方面阐述了教学改革的具体思路.
关键词：高职院校；物联网专业；单片机；教学改革；混合式教学
中图分类号：G718文献标识码：A文章编号：1672-5727（2018）09-0073-04
我国高职物联网专业的发展起源大约有三类,即分别以电子类、网络类、软件类专业为主,通过增设感知、传输、软件类相关课程,逐步形成以感知、传输、应用中的某一类为支撑,其他类为辅助的物联网专业.作为感知层的核心课程,单片机课程在三类物联网专业中普遍开设,既是重要的专业基础课,也是相关职业技能大赛的重要赛点,更是学生毕业后从事物联网相关工作的重要支撑.如何强化单片机对物联网专业后续专业课的支撑作用,如何利用信息化手段提高课程的教学效率,是物联网专业单片机课程教学改革需要研究和解决的重要问题[1].
一、高职物联网专业单片机课程的主要特点
高职物联网专业一般定位于培养物联网工程一线技术技能人才,在单片机领域的基本要求是能从事单片机产品特别是M2M（机器到机器）产品、智能硬件的软硬件测试与工程部署、辅助或直接从事单片机产品的软硬件开发.与传统单片机课程相比,高职物联网专业的单片机课程主要有以下两个特点[2-3].
（一）教学内容突出“联网”特性
传统单片机课程的教学普遍以MCS-51系列单片机为主,内容选取主要涉及单片机的结构、指令系统及C或汇编语言程序设计、定时/计数器、存储器及接口（通用I/O、A/D、D/A）、串口通讯等,教学重点放在熟悉单片机的寄存器及操作接口上[4].而在物联网技术体系中,低功耗、高性能、具备网络通信、支持OS等功能的单片机及其他高端嵌入式处理器成为应用主流.因此,物联网专业不宜再选择MCS-51单片机作为学习平台,可选择TI公司的CC2530、CC2650,或者意法半导体的STM32L、STM32F等系列处理器,其性能远超MCS-51系列处理器,并支持TinyOS、Z-STACK、uCos-II等嵌入式操作系统,具备直接支持或扩展支持ZigBee、蓝牙、TCP/IP等网络通信能力,更能体现物联网所需求的“联网”特性.
（二）教学模式突出“混合”特性
传统MCS-51系列单片机的板载资源有限,学习入门难度较低,采用“理论讲授+课内实验+综合实训”或者“网络学习+实验验证”等方法,均能达到较好的学习效果.但是,当选择CC2530、STM32系列单片机后,由于板载资源的增加及网络通信、OS等的植入,学习内容大幅度增多、入门难度大幅度提高、对创新能力的培养需求也大幅度提高,使得在有限的课堂教学时间难以保障学生实现预期学习目标,教学中必须积极创造条件和创设情境,引导学生综合利用课前学习和课后巩固.因此,物联网专业单片机课程的教学应尽可能引入混合式教学,借助MOOC、SPOC、微课、翻转课堂、创新工作室等平台,采用不同的资源、教学活动、评价方法开展教与学活动,实现在开放学习环境中的自主学习、交流讨论中知识技能的内化,以及实践探索中创新能力的培养[5].
二、高职物联网专业单片机课程教学改革的主要思路
根据前述物联网专业单片机课程的特点,将课程教学改革的着力点定位在重构教学内容、改革教学模式及教学评价方式等三个方面.
（一）重构教学内容
综合考量高职物联网专业的定位、物联网技术体系的发展需求,以及全国高职院校物联网技术应用赛项的赛点,可选择CC2530无线SOC作为教学平台（具体可选全国高职院校物联网技术应用赛项竞赛平台的CC2530模块）.
在物联网工程项目中,对CC2530的使用一般分为表1所示的单片机基础应用、BasicRF无线通信、Z-STACK组网通信三个层面,它们从简单到复杂、由单一到综合,表现了CC2530单片机的主流应用领域和技术发展历程,是选取和序化教学内容的主要参考点.
根据高职学生“喜实操、厌理论”的学习特点,采用“项目导向,任务驱动”开发理念[6],将课程的教学内容划分为3个项目14个教学任务,详见表2.其中,“CC2530基础开发”项目的重点是引导学生搭建单片机开发环境,学习CC2530的I/O口配置、中断、定时/计数器及PWM控制、A/D转换、串口通信；“BasicRF无线通信”项目的重点是学习BasicRF协议栈的运行机制,熟悉射频收发、串口收发、传感器驱动等相关函数的使用方法,熟练开发传感器与执行器综合应用项目；“Z-STACK组网通信”项目的重点是学习Z-STACK协议栈的工作流程,熟悉事件驱动机制及处理函数,完成传感器与执行器的综合应用项目的开发,熟练优化网络路由、监控网络拓扑.
（二）重构教学模式
重构教学模式的目的是引导学生课前自主学习、课中内化知识培养技能、课后巩固提升培养创新能力.为了实现上述目标,课题组以表2所示项目中的每个具体任务为载体,建立“SPOC+微课”、翻转课堂、创新工作室等三个学习平台,构建下页图1所示教学运行关系图,实现课程的混合式教学[7].
1.借助“SPOC+微课”平台实现自主学习
通过“SPOC+微课”平台的师生互动,建构由情境体验、交互反思共融的深度学习场景,引导和学生自学、互学,具体分两个阶段.第一阶段是确定目标、优化方案、建设资源.在课堂教学开展之前,首先根据学生特点及教学内容来制定具体的教学目标.其中,对学生的关注点是已经具备的知识、能力、素质基础及学习价值取向,一般通过调查问卷、互动交流方式获取；对教学内容的关注点是学习内容与学生基础之间是否无缝衔接,主要通过大数据分析功能实现.其次,通过综合考量学生基础及学习价值取向、教学内容,优化设计教学方案.为强化学生自主学习积极性、引导学生弘扬契约精神并因材施教,课题组采用工程化理念将每个学习任务转换为模拟招投标项目,进行工程化改造,并利用信息化手段建设在线教学视频、微课、课件、技术文档等引导文材料.第二阶段是学生线上自主学习.教师借助SPOC在线学习平台及“蓝墨云班课”移动辅助教学软件,发布工程项目引导文材料（含学习视频、微课、课件、技术文档等）并开展指导；学生通过线上学习知识、记录学习日志、通过自测开展自我诊断与改进.
2.借助“翻转课堂”平台实现知识内化和技能培养
学生借助“SPOC+微课”平台开展自主学习对关键知识点有了一定掌握后,课堂教学环节的主要任务演变为知识的内化和技能的培养.为充分发挥教师的主导性和学生的主体性,课题组通过“翻转课堂”实践了互动混合式教学.其中,教师运用头脑风暴、设问引疑、仿真演示等方法开展教学,学生通过合作探究、仿真实践、角色扮演等方式参与学习.通过教师与学生的角色翻转、课前课中的知识技能培养翻转,让学生在自主、合作、探究的互动中内化知识、培养技能.
3.借助“创新工作室”巩固提升,培养创新能力
如前所述,由于学时限制,课中很难完成单片机课程各任务的精讲精练,必须引导学生充分利用课后时间完成有关实操、总结工作.为此,建立专门的单片机创新工作室,配备示波器、万用表等必要的实验仪器设备及单片机模块、电子元器件等专用耗材,为学生完成作品、项目交付、汇报答辩,以及开发单片机创意产品、创新作品、参加物联网相关竞赛等创造条件,实现知识技能的巩固、融合,提升创新能力.
（三）重构教学评价方式
在混合式教学模式下,图1所示各教学平台的教学组织及学习行为、学习成果都可被记录、保存、追溯,有利于过程性、个性化评价.课题组充分考虑传统评价方式的优点及SPOC在线开放课程平台与蓝墨云班课平台的管理及数据分析优势,根据过程性考核与终结性考核相结合、定性评价与定量评价相结合原则,创设了下页表3所示多元化、动态化、层次化教学评价体系[8],既关注学习者的成长过程及学习价值取向,注重培养学生的学习成就感,又关注学生的工程实践能力,以便为学生学习后续课程及就业做好支撑.
三、结语
根据西方教育教学有效性理论,课题组以成都工业职业技术学院物联网专业2016—2017届学生为对象,对单片机课程教学改革的成效进行了评估.实践表明,推行课程改革的直接成效有三点：一是单片机课程的学习内容适应了物联网技术体系的发展需求,对后续“典型无线通信技术”“RFID技术及应用”“物联网综合实训”等课程的支撑力度更大.二是通过落实“SPOC+微课”、翻转课堂、创新工作室等三个平台的学习任务,教师能对学生学习过程进行动态跟踪和多元评价；学生在课前预习、课中互动交流、课后巩固提升的参与度大幅度提升,自主学习、内化知识、培养创新能力的课程目标达成度也大幅度提升.学生在四川省高职院校技能大赛“物联网技术应用”赛项中连夺两年省赛冠军,在全国比赛中也屡获殊荣.单片机课程教学从传统知识传授向关注学生全面发展转变成效明显.
参考文献：
[1]郭昕.“互联网+”时代的混合式教学模式研究[J].中国职业技术教育,2017（26）：18-22.
[2][4]陈奎,黄为勇,田传耕.物联网时代单片机教学的思考与改革[J].福建电脑,2012（6）：173-186.
[3]张杰.具有新型接口的MCS-51单片机实验系统设计[D].呼和浩特：内蒙古大学,2015.
[5][7][8]汤勃,孔建益,曾良才,等.“互联网+”混合式教学研究[J].高教发展与评估,2018（5）：90-99.
[6]林雪燕,潘菊素.基于翻转课堂的混合式教学模式设计与实现[J].中国职业技术教育,2016（2）：15-20.
（责任编辑：张维佳）
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参考文献：
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