楊 露，黃 平

（成都東軟學(xué)院 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系，四川 成都 611843）

0 引 言

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展帶來了信息技術(shù)的飛速革新，人才需求與日俱增。物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才培養(yǎng)過程中，學(xué)生不僅應(yīng)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的體系架構(gòu)有一定的認(rèn)知，還應(yīng)具備較強(qiáng)的實(shí)踐能力。單片機(jī)既是感知層中物體識(shí)別、處理數(shù)據(jù)的核心硬件載體，也是實(shí)現(xiàn)無線傳感數(shù)據(jù)，與系統(tǒng)服務(wù)層對(duì)接的技術(shù)中間件，突顯了其在智慧物聯(lián)中的核心地位。物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)多門課程的實(shí)踐性教學(xué)，如《傳感器原理與應(yīng)用》《RFID技術(shù)與應(yīng)用》《無線傳感技術(shù)》及相關(guān)技能競賽都離不開單片機(jī)的支持，這也印證了物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)開設(shè)單片機(jī)課程的必要性。同時(shí)單片機(jī)也是計(jì)算機(jī)、電子信息等諸多專業(yè)需要開設(shè)的一門專業(yè)課，而面向不同專業(yè)，其教學(xué)針對(duì)性不同，無論在教學(xué)目標(biāo)、內(nèi)容、形式等方面都存在差異。為迎合物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代背景下的人才培養(yǎng)，單片機(jī)課程的教學(xué)改革正面臨著更迫切的新要求。

“六個(gè)教”是東軟學(xué)院在施行TOPCARES-CDIO教育教學(xué)改革基礎(chǔ)上，結(jié)合自身教學(xué)特色提出的一個(gè)教學(xué)過程理論?；趯?duì)整個(gè)教育教學(xué)過程的剖析及總結(jié)，用“六個(gè)教”對(duì)教學(xué)過程進(jìn)行一體化概括，即 “朝什么方向教”“教什么”“怎么教”“誰來教”“用什么教”“教得怎樣”。這六個(gè)方面分別對(duì)應(yīng)了教育教學(xué)過程中需明確的關(guān)鍵因素，見表1所列。只有對(duì)這“六個(gè)教”系統(tǒng)化地構(gòu)建和一體化構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施、運(yùn)行，才能真正實(shí)現(xiàn)教學(xué)過程的最優(yōu)化。本文圍繞“六個(gè)教”總體理論，探討單片機(jī)課程面向物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的教育教學(xué)。

1 單片機(jī)課程面向物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的“六個(gè)教”

1.1 朝什么方向教

“朝什么方向教”即明確單片機(jī)課程在物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)中的定位與目標(biāo)。物聯(lián)網(wǎng)作為一門綜合性學(xué)科，涉及軟件開發(fā)、網(wǎng)絡(luò)通信、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)、傳感技術(shù)、控制技術(shù)等多學(xué)科領(lǐng)域，技術(shù)實(shí)現(xiàn)體系較為復(fù)雜，易導(dǎo)致學(xué)生因繁多的課業(yè)而出現(xiàn)高不成、低不就的現(xiàn)象，甚至在發(fā)展方向上出現(xiàn)選擇障礙。物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展國家戰(zhàn)略要求高校盡早培養(yǎng)掌握物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)、理念和應(yīng)用的設(shè)計(jì)人才。在順應(yīng)國家戰(zhàn)略的基礎(chǔ)上，課程教學(xué)應(yīng)牢牢把握嵌入式硬件為物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的基本步調(diào)，按照具體的應(yīng)用需求展開，培養(yǎng)智慧理念和硬件應(yīng)用設(shè)計(jì)能力兼?zhèn)涞娜瞬拧?/p>

表1 “六個(gè)教”明確的教育教學(xué)過程關(guān)鍵因素

1.2 教什么

“教什么”即明確教學(xué)內(nèi)容。課程內(nèi)容以專業(yè)性和實(shí)用性為宗旨，教材選擇上符合學(xué)生層次，內(nèi)容上面向物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)進(jìn)行重構(gòu)，除包含單片機(jī)的基本概念、結(jié)構(gòu)組成和面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的選型等基礎(chǔ)知識(shí)外，還需強(qiáng)化硬件工作原理，增加數(shù)據(jù)采集及傳感器原理、RFID射頻識(shí)別及無線通信等相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)占比。課程實(shí)踐課時(shí)應(yīng)高于理論學(xué)習(xí)課時(shí)，編程案例的設(shè)計(jì)應(yīng)更貼合實(shí)際應(yīng)用，少驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，多一些創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)。同時(shí)應(yīng)注重學(xué)生工程項(xiàng)目能力的培養(yǎng)，良好的工程規(guī)范也應(yīng)滲透到課程教學(xué)中。

1.3 怎么教

“怎么教”即明確如何有效的組織教學(xué)。有效組織教學(xué)是實(shí)現(xiàn)教學(xué)過程最優(yōu)化的關(guān)鍵，包括如下四個(gè)方面：

（1）夯實(shí)基礎(chǔ)，項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)

單片機(jī)課程以動(dòng)手實(shí)踐為主，但也應(yīng)掌握必要的原理性知識(shí)基礎(chǔ)，項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)是教學(xué)的最好途徑之一。從實(shí)際功能應(yīng)用出發(fā)，引入相關(guān)軟硬件知識(shí)的講解，并注重與其他學(xué)科交叉融合。學(xué)生在熟知原理的基礎(chǔ)上進(jìn)行電路連接、程序編寫以及下載運(yùn)行，實(shí)踐的同時(shí)注意加強(qiáng)學(xué)生解決各種軟硬件問題的能力。期末組織學(xué)生以個(gè)人或小組為單位完成一個(gè)小型的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，提高學(xué)生的綜合實(shí)踐能力。同時(shí)加強(qiáng)教學(xué)管理也是保證教學(xué)質(zhì)量的有效措施之一。教師應(yīng)采取適宜的強(qiáng)制措施保證學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)，獨(dú)立且高質(zhì)量地完成單片機(jī)實(shí)驗(yàn)和項(xiàng)目設(shè)計(jì)并定期答辯考核，學(xué)生若能取得擴(kuò)展性的成果，應(yīng)加分鼓勵(lì)。

（2）注重課外和資源利用

學(xué)生在時(shí)間有限的課堂內(nèi)難以做到對(duì)所講知識(shí)的全面掌握，因此課外除了給學(xué)生布置適量的理論及實(shí)踐作業(yè)外，教師可適當(dāng)推薦一些教學(xué)視頻網(wǎng)、資源下載網(wǎng)或相關(guān)技術(shù)社區(qū)，鼓勵(lì)和支持學(xué)生利用優(yōu)秀的國內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)資源鞏固和擴(kuò)展學(xué)習(xí)，課外學(xué)習(xí)效果也可做適量測評(píng)并反映到最終的成績中。

（3）加強(qiáng)啟發(fā)，鼓勵(lì)創(chuàng)新

時(shí)代的發(fā)展和教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變促使教師從單一的知識(shí)傳授者向教學(xué)組織及管理者過渡，由教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行思維啟迪，促使他們主動(dòng)學(xué)習(xí)。教學(xué)不應(yīng)固守傳統(tǒng)的“教師教、學(xué)生學(xué)”的填鴨式方式，師生之間的關(guān)系應(yīng)更加親和緊密，甚至是合作共贏，互相探討學(xué)科前沿知識(shí)并分享技術(shù)資料。教師應(yīng)正確引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行批判性思維和創(chuàng)新型思維培養(yǎng)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，積極參與到物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的研究與開發(fā)中。當(dāng)今時(shí)代創(chuàng)意最寶貴，“創(chuàng)客”文化應(yīng)大力在學(xué)生群體中推廣，而技術(shù)不應(yīng)成為創(chuàng)意實(shí)現(xiàn)的羈絆，學(xué)?；蚪處煈?yīng)為學(xué)生搭建良好的平臺(tái)，讓學(xué)生不受技術(shù)和資源的限制，鼓勵(lì)他們把順應(yīng)時(shí)代要求的創(chuàng)意轉(zhuǎn)換成實(shí)際的產(chǎn)品，并積極參與學(xué)科競賽，在學(xué)科競賽中提升團(tuán)隊(duì)協(xié)作和項(xiàng)目開發(fā)能力，積累寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

（4）重視校企合作

拘泥于書本的教學(xué)內(nèi)容缺乏真實(shí)感和時(shí)代感，學(xué)生所學(xué)內(nèi)容及實(shí)踐能力難以滿足就業(yè)需要。通過產(chǎn)學(xué)研合作，由企業(yè)發(fā)布需求，學(xué)校以競賽、項(xiàng)目合作或外包的形式組織學(xué)生研究和開發(fā)，甚至把真實(shí)的企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用項(xiàng)目引入實(shí)際教學(xué)中，讓更多學(xué)生參與，使教學(xué)產(chǎn)出與實(shí)際就業(yè)需求接軌，大幅提高學(xué)生的就業(yè)工作能力。

1.4 誰來教

“誰來教”即明確師資隊(duì)伍。面向物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的單片機(jī)授課教師除了具備扎實(shí)的軟硬件功底，能靈活嫻熟地使用單片機(jī)，也應(yīng)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的基本概念、技術(shù)框架、應(yīng)用領(lǐng)域等有較深入的認(rèn)知，且具備良好的專業(yè)前瞻性。而大多數(shù)專業(yè)教師僅具備良好的授課能力，缺乏工程實(shí)踐能力。學(xué)校應(yīng)鼓勵(lì)并提供適當(dāng)?shù)臋C(jī)會(huì)，通過校企合作方式讓教師進(jìn)入相關(guān)企業(yè)學(xué)習(xí)培訓(xùn)，積累項(xiàng)目實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)適當(dāng)引進(jìn)企業(yè)工程師實(shí)施教學(xué)或擔(dān)任實(shí)踐教師提升授課能力。

1.5 用什么教

“用什么教”即明確教育教學(xué)的實(shí)施條件?？傮w來說，單片機(jī)課程教學(xué)適合在配備有基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)設(shè)施或器材等具備工程實(shí)踐的環(huán)境中實(shí)施，從物理環(huán)境和設(shè)備選用兩方面考慮，建立完善的理論及實(shí)踐教學(xué)體系。

（1）教學(xué)環(huán)境

單片機(jī)課程雖偏重于應(yīng)用能力的培養(yǎng)，但物聯(lián)網(wǎng)學(xué)生的硬件基礎(chǔ)知識(shí)相對(duì)于其他專業(yè)稍顯薄弱，因此應(yīng)先在教室里進(jìn)行少量的理論授課，如講授單片機(jī)的基本概念與結(jié)構(gòu)、類型區(qū)分、應(yīng)用選型等知識(shí)。在理解基本原理的基礎(chǔ)上，在實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐模擬真實(shí)硬件操作。

（2）單片機(jī)選型

單片機(jī)的類型及各種外圍功能模塊日新月異，層出不窮。開發(fā)板或試驗(yàn)箱的選用不能與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)脫節(jié)，且應(yīng)具備時(shí)效性。物聯(lián)網(wǎng)中無線傳感網(wǎng)組建的基礎(chǔ)是無線接入網(wǎng)技術(shù)，為滿足物聯(lián)網(wǎng)無線數(shù)據(jù)傳輸和處理的要求，應(yīng)盡量采用將無線通信合二為一的新型單片機(jī)，即無線單片機(jī)，支持藍(lán)牙，ZigBee，WiFi等無線通信，且應(yīng)根據(jù)實(shí)際性能要求從最早的8位8051系列內(nèi)核向ARM Cortex，STM32及MSP430等轉(zhuǎn)變，并參考物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)領(lǐng)域中的主流型號(hào)和實(shí)際就業(yè)需要，同時(shí)還應(yīng)考慮擴(kuò)展性和靈活性，能夠給學(xué)生留有二次開發(fā)的余地，讓學(xué)生在一定程度上能夠自行設(shè)計(jì)和搭建硬件電路。實(shí)驗(yàn)器材較簡單，在熟練使用單一型號(hào)開發(fā)板的基礎(chǔ)上，可鼓勵(lì)學(xué)生鉆研其他類型的單片機(jī)，區(qū)分其不同之處，做到一通百通。有條件的院?？筛鶕?jù)自身特色自主打造單片機(jī)開發(fā)板或?qū)嵱?xùn)平臺(tái)，并設(shè)計(jì)配套的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目和教材，打破購買固化設(shè)備帶來的局限性。

1.6 教得怎樣

“教得怎樣”即建立健全的教學(xué)評(píng)價(jià)體系并持續(xù)改進(jìn)以實(shí)現(xiàn)教學(xué)過程最優(yōu)化。傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)方式由學(xué)生在課程學(xué)習(xí)完畢后對(duì)教學(xué)進(jìn)行簡單的填表評(píng)價(jià)，或是以學(xué)生的考核成績來做一定的衡量和參考，這不利于有效信息的獲取和教學(xué)過程的持續(xù)改進(jìn)。在教學(xué)過程中定期定量對(duì)學(xué)生進(jìn)行會(huì)診，教師根據(jù)學(xué)生的反饋?zhàn)们檎{(diào)整是可取的方式之一。此外課程評(píng)價(jià)也不能完全依賴學(xué)生，應(yīng)組織課程組教師或行業(yè)專家參與課程教學(xué)研討和聽課學(xué)習(xí)，及時(shí)反饋評(píng)價(jià)尤其是有效的建議，真正做到持續(xù)性地改進(jìn)和優(yōu)化。

2 結(jié) 語

本文以單片機(jī)在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系中的重要性為出發(fā)點(diǎn)，圍繞“六個(gè)教”理論，即“朝什么方向教”“教什么”“怎么教”“誰來教”“用什么教”“教得怎樣”六個(gè)方面，結(jié)合學(xué)院自身特點(diǎn)對(duì)單片機(jī)課程面向物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的教學(xué)改革進(jìn)行了思考。只有有效提升課程的專業(yè)契合度，才有利于提高課程的教學(xué)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)教學(xué)過程的最優(yōu)化。

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