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摘 要 本文分析了作为核心地位的单片机课程，其传统的教学内容、教学模式和教学方法已不适应物联网技术对人才培养发展的需要，为了提高学生的能力，提升毕业生就业的竞争性，本文结合单片机课程教学的体会和经验，就物联网技术下教学改革中的有关问题进行探讨和研究。
关键词 物联网 单片机课程 教学模式 教学方法
中图分类号：G64 文献标识码：A
物联网技术是继计算机技术和网联网技术后信息产业的第三次浪潮，随着物联网概念的提出和技术的发展，我国已经进入物联网以及与之相关的产业高速发展时期，很多高校、科研单位及企事业单位都非常重视，单片机技术和嵌入式技术等为物联网的迅猛发展提高了基础，同时物联网技术也为单片机教学的改革也提供了机遇与挑战。单片机课程是一门理论与实践性都很强的学科，是电子、通信、电气等专业的一门重要的必修课程，更是新兴的物联网专业人才所必修的课程，进入20世纪以来，企业对于电子、通信、电气等类专业学生学习的要求更进一步，而传统的教育内容、教学模式和教学方法已不适应物联网技术对人才培养发展的需要。为了提高学生的能力，提升毕业生就业的竞争性，本文结合单片机课程教学的体会和经验，就物联网技术下教学改革中的有关问题进行探讨和研究。
1教学内容的改革
物联网时代的单片机教学设计嵌入式、无线通信、网络基础、传感器数据采集、操作系统等基础课程，其相关课程又分为基础课程、核心课程和实践教学中的应用开发，很多课程都是已经开设的课程，这是单片机教学改革的基础，这样，不需要对现有的课程体系做较大的调整，但是在核心课程中，继续讲授传统8051单片机的内容势必不行，结合目前大部分高等院校的实际情况，可以选择以MCS-51为内核的无线射频单片机，也可以选择更加高级的STM32等先进的入门级32位SOC无线单片机，这样可以将传统的单片机教学顺延、加强。
无线单片机内核目前已经有从多种内核，从8位到32位，学校的物联网单片机可以选择比较成熟的ZIGBEE无线单片机，在具体实施的教学内容和方法上把单片机和无线通信合二为一，以物联网中的具体应用为背景，突出了无线单片机与整个系统的融合、网络协议的组成及实现、无线传感器的数据采集和处理方法，加强在传统单片机教学中忽视的各种接口的驱动程序，如串行通信接口、SPI和I2C总线的开发与设计，对于软件系统的设计和网络协议选择主流的ZIGBEE协议栈，利用实例讲授协议栈中各层实现的方法。但是以本校培养应用型人才的目标出发，只需对应用层进行剖析，以keil/IAR等开发系统中ZIGBEE协议栈程序为具体对象，强调应用层开发的流程，辅以网络层和MAC层中针对网络不同拓扑形态的具体设置，从简单的点对点通信的实现开始，逐步过渡到星形网络和网状的构建。同时，随着物联网技术的发展与单片机教学改革的不断深入，单片机与传感器部分整合也是大势所趋，因为数字式传感器驱动程序的编写是无线传感网络能否工作的首要条件，这也是接下来物联网专业单片机课程的一个方向。
2教学模式的改革
传统的教学模式就是以课堂上老师单向的传授书本上的理论知识为导向和中心，学生被灌输被填鸭；然后在实验课堂上老师布置实验作业，并由老师辅导学生完成实验及编程任务，前一次理论是后一次实验的基础。在这样的教学模式下，理论讲解的时间远大于实践操作的时间，就导致了老师讲的多，学生做的少，学生缺乏学习的主动性和创造性，表面上老师的教学工作很顺利、规范地完成了，实际上学生能否理解、接收、消化并应用，他们对单片机课程知识掌握的程度并不能体现出来。尽管实验课通过对一个个小程序编写、调试，但学生离开试验箱并没有太多的实践机会，也不知道从何下手。
明确了单片机课程的整体教学内容后，如何将这些内容拆分开，从而融入到 学生日常可以接触的项目中去，教学效果将会有进一步的提升。因此，我们可以采用“项目驱动法”教学模式。项目确定后，教师应首先实施完成该项 目。这样不仅可以对项目有个全面的了解，便于更好地指导学生，而且当项目给出时，就能提供具体的成果展示，让学生有清楚自己做什么，知道怎么做，关键的问题在哪里。比如在做项目“电子钟”前，教师先用两节课的时间进行相关知识点的讲解，让学生初步熟悉数码管的结构和工作原理、显示方式、字型编码，键盘的工作原理、键盘扫描程序原理、进制的转换 、输入接口P0和输出接口P2的使用方法，延时子程序的编制及延时时间的计算方法，以及如何调用子程序等，让学生清楚电子钟这个项目的目的和作用。给出项目完成的参考硬件仿真protel电路和keil C软件程序。在培养学生快速学习能力的基础上，学生用两节课的时间完成该验证性实验，在学生做的过程中，老师可以适当再讲解，使得学生加深对知识点的理解和掌握，根据要求拆分项目为一位0～9 循环显示、两位十进制00—99显示，两位键盘按键，输入的数字依次递进显示，直至完成整个电子时钟的显示。这样一步步地锻炼学生的软件编程和硬件控制能力。如此以项目为主导地位的教学模式，能够以学生为中心，改变了传统教学中学生被动听的角色，能调动学生解决问题的积极性和主动性，教师负责整个教学的设计和组织，在项目教学过程中，得以充分发挥教师的指导作用。
3教学方法的改革
教学方法是教育思想、教育观念在教学过程中的体现，是一种经验的积累，针对不同层次的学生和不同的能力需要实施不同的教学方法。在单片机课程的教学中可（下转第117页）（上接第98页）以尝试下列的几种不同的教学方法：
（1）问题式教学： 在教学过程中我们经常会提出与讲解相关的问题，把学习引入到复杂的、有意义的问题情境中，学生通过互相合作来解决这些问题，发现隐含在问题背后的科学知识，形成解决问题的技能和自主学习的能力。在设计中我们会给出一些故障问题，让学生找出其中的错误，从而开启学生的思维。
（2）项目式教学：根据前边提高的将单片机课程分成若干个小项目，以项目目标为主线，结合相应的知识点进行讲解，激发学生的主动性，教学从实际问题入手，采取提出任务、分析任务、设计任务、解决任务、归纳规律的方法，让学生在解决项目任务的过程中掌握知识。 （3）讨论式教学：传统的教学一般是满堂灌，学生完全处于被动的听状态，有时听得直打瞌睡，为了避免这种状况，可以根据前边提到的项目教学模式，给3～5个人分为一个小组完成某项目，因此他们会不断的讨论，从而让学生发言或提问，大家都可以提出自己的想法。通过讨论式教学，学生可互相激励、探讨问题，增加了学生的参与度，使其全身心地投入到学习中去，充分调动了学生的学习热情，开发了其自身的潜能，提高了教学效率。
（4）实践式教学：纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行，实践是创新的源泉，创新离不开实践。创新思维只有通过实践才能发现问题。重视培养工程应用型人才培养的同时，强调突出培养学生的创新精神、创新能力和工程实践能力。学生在学完了相关知识后，通过自己动手操作和深入实践，能巩固所学的知识。
4结语
单片机作为一门重要的电类专业课程，尤其是在物联网技术下其教学内容、教学模式和教学方法，对于学习者掌握该课程知识起到了关键性的作用。本文中的这些教学研究内容都是在实践的教学过程中总结出来的，并期望在以后继续学习和研究。在教学过程中，对于授课者来说，有责任去不断探索、改革和调整教学内容、模式，方法，使得学生尽快掌握课程内容并且灵活应用，目的是为学生创造更合适的学习环境，不断肯定学生取得的成绩，激励学生进行创新性探索，从而提高教学质量，提高学生学习兴趣，提高学生工程实践能力，只有这样才能适应新环境，培养出符合社会 、企业要求的高技能应用型人才 。
基金项目：校级课题，题目是：实验实训、创新设计、电子竞赛SOD教学模式研究——《以单片机原理与应用》为例。
项目编号：2013JYZD12
参考文献
[1] 李红岩.项目驱动法在单片机实验教学改革中的实践.西安科技大学高教研究，2013（1）.
[2] 徐爱萍，许先斌，蔡朝晖，黄源.信息化时代计算机组成原理课程的教学研究.计算机教育，2009（10）.
[3] 浦灵敏.高职物联网专业单片机课程教学改革的探索与实践.苏州市职业大学学报，2013（12）：24-4.
[4] 钱颖雪.物联网技术发展下单片机课程教学改革初探.学术探讨-经验交流，2014（1-2）.
[5] 李红岩.项目驱动法在单片机实验教学改革中的实践.西安科技大学高教研究，2013.
关键词 物联网 单片机课程 教学模式 教学方法
中图分类号：G64 文献标识码：A
物联网技术是继计算机技术和网联网技术后信息产业的第三次浪潮，随着物联网概念的提出和技术的发展，我国已经进入物联网以及与之相关的产业高速发展时期，很多高校、科研单位及企事业单位都非常重视，单片机技术和嵌入式技术等为物联网的迅猛发展提高了基础，同时物联网技术也为单片机教学的改革也提供了机遇与挑战。单片机课程是一门理论与实践性都很强的学科，是电子、通信、电气等专业的一门重要的必修课程，更是新兴的物联网专业人才所必修的课程，进入20世纪以来，企业对于电子、通信、电气等类专业学生学习的要求更进一步，而传统的教育内容、教学模式和教学方法已不适应物联网技术对人才培养发展的需要。为了提高学生的能力，提升毕业生就业的竞争性，本文结合单片机课程教学的体会和经验，就物联网技术下教学改革中的有关问题进行探讨和研究。
1教学内容的改革
物联网时代的单片机教学设计嵌入式、无线通信、网络基础、传感器数据采集、操作系统等基础课程，其相关课程又分为基础课程、核心课程和实践教学中的应用开发，很多课程都是已经开设的课程，这是单片机教学改革的基础，这样，不需要对现有的课程体系做较大的调整，但是在核心课程中，继续讲授传统8051单片机的内容势必不行，结合目前大部分高等院校的实际情况，可以选择以MCS-51为内核的无线射频单片机，也可以选择更加高级的STM32等先进的入门级32位SOC无线单片机，这样可以将传统的单片机教学顺延、加强。
无线单片机内核目前已经有从多种内核，从8位到32位，学校的物联网单片机可以选择比较成熟的ZIGBEE无线单片机，在具体实施的教学内容和方法上把单片机和无线通信合二为一，以物联网中的具体应用为背景，突出了无线单片机与整个系统的融合、网络协议的组成及实现、无线传感器的数据采集和处理方法，加强在传统单片机教学中忽视的各种接口的驱动程序，如串行通信接口、SPI和I2C总线的开发与设计，对于软件系统的设计和网络协议选择主流的ZIGBEE协议栈，利用实例讲授协议栈中各层实现的方法。但是以本校培养应用型人才的目标出发，只需对应用层进行剖析，以keil/IAR等开发系统中ZIGBEE协议栈程序为具体对象，强调应用层开发的流程，辅以网络层和MAC层中针对网络不同拓扑形态的具体设置，从简单的点对点通信的实现开始，逐步过渡到星形网络和网状的构建。同时，随着物联网技术的发展与单片机教学改革的不断深入，单片机与传感器部分整合也是大势所趋，因为数字式传感器驱动程序的编写是无线传感网络能否工作的首要条件，这也是接下来物联网专业单片机课程的一个方向。
2教学模式的改革
传统的教学模式就是以课堂上老师单向的传授书本上的理论知识为导向和中心，学生被灌输被填鸭；然后在实验课堂上老师布置实验作业，并由老师辅导学生完成实验及编程任务，前一次理论是后一次实验的基础。在这样的教学模式下，理论讲解的时间远大于实践操作的时间，就导致了老师讲的多，学生做的少，学生缺乏学习的主动性和创造性，表面上老师的教学工作很顺利、规范地完成了，实际上学生能否理解、接收、消化并应用，他们对单片机课程知识掌握的程度并不能体现出来。尽管实验课通过对一个个小程序编写、调试，但学生离开试验箱并没有太多的实践机会，也不知道从何下手。
明确了单片机课程的整体教学内容后，如何将这些内容拆分开，从而融入到 学生日常可以接触的项目中去，教学效果将会有进一步的提升。因此，我们可以采用“项目驱动法”教学模式。项目确定后，教师应首先实施完成该项 目。这样不仅可以对项目有个全面的了解，便于更好地指导学生，而且当项目给出时，就能提供具体的成果展示，让学生有清楚自己做什么，知道怎么做，关键的问题在哪里。比如在做项目“电子钟”前，教师先用两节课的时间进行相关知识点的讲解，让学生初步熟悉数码管的结构和工作原理、显示方式、字型编码，键盘的工作原理、键盘扫描程序原理、进制的转换 、输入接口P0和输出接口P2的使用方法，延时子程序的编制及延时时间的计算方法，以及如何调用子程序等，让学生清楚电子钟这个项目的目的和作用。给出项目完成的参考硬件仿真protel电路和keil C软件程序。在培养学生快速学习能力的基础上，学生用两节课的时间完成该验证性实验，在学生做的过程中，老师可以适当再讲解，使得学生加深对知识点的理解和掌握，根据要求拆分项目为一位0～9 循环显示、两位十进制00—99显示，两位键盘按键，输入的数字依次递进显示，直至完成整个电子时钟的显示。这样一步步地锻炼学生的软件编程和硬件控制能力。如此以项目为主导地位的教学模式，能够以学生为中心，改变了传统教学中学生被动听的角色，能调动学生解决问题的积极性和主动性，教师负责整个教学的设计和组织，在项目教学过程中，得以充分发挥教师的指导作用。
3教学方法的改革
教学方法是教育思想、教育观念在教学过程中的体现，是一种经验的积累，针对不同层次的学生和不同的能力需要实施不同的教学方法。在单片机课程的教学中可（下转第117页）（上接第98页）以尝试下列的几种不同的教学方法：
（1）问题式教学： 在教学过程中我们经常会提出与讲解相关的问题，把学习引入到复杂的、有意义的问题情境中，学生通过互相合作来解决这些问题，发现隐含在问题背后的科学知识，形成解决问题的技能和自主学习的能力。在设计中我们会给出一些故障问题，让学生找出其中的错误，从而开启学生的思维。
（2）项目式教学：根据前边提高的将单片机课程分成若干个小项目，以项目目标为主线，结合相应的知识点进行讲解，激发学生的主动性，教学从实际问题入手，采取提出任务、分析任务、设计任务、解决任务、归纳规律的方法，让学生在解决项目任务的过程中掌握知识。 （3）讨论式教学：传统的教学一般是满堂灌，学生完全处于被动的听状态，有时听得直打瞌睡，为了避免这种状况，可以根据前边提到的项目教学模式，给3～5个人分为一个小组完成某项目，因此他们会不断的讨论，从而让学生发言或提问，大家都可以提出自己的想法。通过讨论式教学，学生可互相激励、探讨问题，增加了学生的参与度，使其全身心地投入到学习中去，充分调动了学生的学习热情，开发了其自身的潜能，提高了教学效率。
（4）实践式教学：纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行，实践是创新的源泉，创新离不开实践。创新思维只有通过实践才能发现问题。重视培养工程应用型人才培养的同时，强调突出培养学生的创新精神、创新能力和工程实践能力。学生在学完了相关知识后，通过自己动手操作和深入实践，能巩固所学的知识。
4结语
单片机作为一门重要的电类专业课程，尤其是在物联网技术下其教学内容、教学模式和教学方法，对于学习者掌握该课程知识起到了关键性的作用。本文中的这些教学研究内容都是在实践的教学过程中总结出来的，并期望在以后继续学习和研究。在教学过程中，对于授课者来说，有责任去不断探索、改革和调整教学内容、模式，方法，使得学生尽快掌握课程内容并且灵活应用，目的是为学生创造更合适的学习环境，不断肯定学生取得的成绩，激励学生进行创新性探索，从而提高教学质量，提高学生学习兴趣，提高学生工程实践能力，只有这样才能适应新环境，培养出符合社会 、企业要求的高技能应用型人才 。
基金项目：校级课题，题目是：实验实训、创新设计、电子竞赛SOD教学模式研究——《以单片机原理与应用》为例。
项目编号：2013JYZD12
参考文献
[1] 李红岩.项目驱动法在单片机实验教学改革中的实践.西安科技大学高教研究，2013（1）.
[2] 徐爱萍，许先斌，蔡朝晖，黄源.信息化时代计算机组成原理课程的教学研究.计算机教育，2009（10）.
[3] 浦灵敏.高职物联网专业单片机课程教学改革的探索与实践.苏州市职业大学学报，2013（12）：24-4.
[4] 钱颖雪.物联网技术发展下单片机课程教学改革初探.学术探讨-经验交流，2014（1-2）.
[5] 李红岩.项目驱动法在单片机实验教学改革中的实践.西安科技大学高教研究，2013.