以物联网产业应用为导向的单片机原理及应用课程教学改革研究

以物联网产业应用为导向的单片机原理及应用课程教学改革研究

摘要：物联网产业的迅速发展需要大量的应用型人才，作为引导学生从事物联网行业的入门课程，单片机原理与应用课程必须要以物联网产业应用为导向进行教学改革，本文以石家庄学院计算机科学与工程学院的单片机原理与应用课程为例，讨论通过调整授课内容、改革课堂教学模式、改进课程考核方式等改革措施对课程教学的积极影响以及取得的改革效果。

关键词：单片机原理与应用;物联网产业;教学改革

Abstract：The rapid development of the Internet of Things industry requires a large number of application-oriented talents.As an introductory course to guide students in the Internet of Things industry，the principle and application of single-chip microcomputer must be oriented to the application of the Internet of Things industry for teaching reforms.This article is based on Shijiazhuang University’s Computer Science and Engineering The college’s principle and application course of single-chip microcomputer is taken as an example to discuss the positive impact of reform measures such as adjusting the teaching content，reforming the classroom teaching mode，and improving the course assessment method on the course teaching and the reform results achieved.

Keywords：Principle and application of single chip microcomputer;Internet of things industry;teaching reform

1 物联网产业的发展对人才的需求十分迫切

物联网是新一代信息网络技术的高度集成和综合运用，是全球经济新动能新引擎，是新一轮产业革命的重要方向和推动力量。在“十四五”规划中，物联网被列为七大数字经济重点产业之一，承担起数字经济核心产业增加值占GDP超过10%的目标重任。从产业应用情况来看，目前，物联网已较为成熟地运用于安防监控、智能交通、智能电网、智能物流等。巨大的市场需求和广阔的发展空间，必然滋生对产业应用型人才的巨大需求。

2 单片机课程以往在教学中的问题

单片机原理与应用课程开设之初，选用了ATC89C51单片机开发板为例，讲解单片机原理的相关内容。课程内容主要偏向8051内核的硬件结构和原理，实验内容也只能是让学生“点亮LED小灯、蜂鸣器鸣叫”等基础原理实验。而受到开发板硬件资源的限制，学生还需要利用GPIO自行开发单片机的串口驱动。由于这些课程内容受限于现有的单片机开发板资源、而且内容过于偏向研究设计，显得枯燥、难懂，无法良好的调动大多数学生学习的积极性，整体教学效果不佳。

3 在产业发展导向下，改革单片机课程的大纲、增加趣味性实用性的实验内容、调整考核机制、改革课程实践环节

考虑到单片机原理与应用课程是引导学生从事物联网行业的入门课程，我们单片机课程教学团队通过与企业专家对接、与同行交流、与学生座谈等多种方式，搜集了大量有利于该课程改革的意见和建议。通过近两年的教学改革与摸索，逐步完善了课程大纲、实验项目设计以及考核环节改革，课程内容涵w物联网技术层面的“芯片、接口、传感器”等方面的专业理论知识，实验项目“实用性和趣味性”兼顾，提升课程的整体教学效果。

3.1 调整课程大纲

将原有大纲中的“ATC89C51”单片机开发板，替换为封装性好、接口资源丰富的、以“CC2530”为核心的“物联网应用”实训平台，授课内容围绕该实训平台可以开展的实验项目来设置，要求在了解物联网产业发展现状的基础上，理解单片机系统在物联网应用领域的重要地位和作用，掌握单片机的GPIO、外部中断系统、定时器/计数器、串行通信、AD转换的应用配置能力，并着重加强学生“阅读硬件电路图”和“使用C语言编写单片机工程源码”的能力。

3.2 调整课堂教学顺序

最初的课堂教学顺序是：授课教师先使用PPT讲授一大堆单片机课程中的理论知识，然后教师通过投影演示实验操作，最后才是学生亲自动手实践。这样的顺序导致学生在听前面的理论时，由于抽象和枯燥，很难集中注意力听讲;当教师演示时也无法将演示步骤一一记清楚;最后自己操作时面对实验设备无从下手。

改革后的课堂教学顺序是：由授课教师带领学生一起阅读实验操作步骤，一边读一边操作，直到学生操作完成后得到和教师一样的实验现象;接着，由教师引导学生修改实验工程项目中的C语言源码内容，并再次观看实验现象，通过两次不同的实验结果，引起学生的兴趣;然后，由教师根据不同的实验结果，带领学生阅读实验工程项目的所有源码，并对照实验电路原理图来讲解源码的内容;最后，由授课教师提出项目改进意见，让学生以小组的形式进行讨论并最终在实验平台上完成。

通过调整课堂教学顺序，真正体现了“以学生为主体”的教学理念，通过让学生多动手，引导学生主动思考，鼓励学生相互交流的方式进行授课，实现了90%以上的学生可以独立完成课堂实验项目的操作，工程源码的阅读及改进，达到了良好的教学效果。