Arduino單片機(jī)應(yīng)用下的高職課程改革

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摘要：引入arduino實(shí)驗(yàn)開發(fā)板，增加新的教學(xué)內(nèi)容。在保持成本的狀況下，展現(xiàn)“理實(shí)一體”的教學(xué)模式，激發(fā)學(xué)生的興趣，提升學(xué)生創(chuàng)作靈感，展現(xiàn)良好的改革設(shè)計(jì)效果。

關(guān)鍵詞：Arduino；高職高專；單片機(jī)；課程改革

引言

單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程屬于我國高職高專院校電子電器專業(yè)的一個(gè)專業(yè)核心課程，展現(xiàn)了很強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性。對于Arduino單片機(jī)的學(xué)習(xí)存在一個(gè)全新的認(rèn)識，需要完善Arduino課程的設(shè)計(jì)方案。

1問題的提出

從高職高專單片機(jī)相關(guān)課程的角度看，在教學(xué)的過程中，出現(xiàn)一些問題。（1）單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程很多教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的實(shí)際需求出現(xiàn)了不協(xié)調(diào)的問題。對于高職的學(xué)生來說，邏輯思維能力于本科院校的學(xué)生來說，自學(xué)能力不夠強(qiáng)，對于單片機(jī)的知識，感覺學(xué)習(xí)起來比較的費(fèi)勁。對于單片機(jī)的教學(xué)來講，屬于理性的思維課程，學(xué)生只有具備較強(qiáng)的邏輯性，這樣才能掌握教學(xué)的重點(diǎn)[1]。面對這樣的問題，高職高專院校為了激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)應(yīng)用課程的積極性，開始引入項(xiàng)目化教學(xué)、教學(xué)做一體化等方面的教學(xué)模式，雖然取得了一定的進(jìn)步，但是大部分的學(xué)生還是出現(xiàn)了力不從心的狀態(tài)。依然不能從本質(zhì)上提高學(xué)生的學(xué)習(xí)技能和創(chuàng)新能力。另外，單片機(jī)的組成結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、接口電路等教學(xué)內(nèi)容原本就屬于高難度的問題，在學(xué)生遇到較大的障礙之后，就很容易失去學(xué)習(xí)的興趣。（2）從教學(xué)方式上看，大部分的高職高專院校還在使用傳統(tǒng)理念下，填鴨式的教學(xué)方式，先講解理論的部分，之后再講解少量的驗(yàn)證試驗(yàn)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷延伸，信息化的不斷發(fā)展，此種研究的方式已經(jīng)不能適用于現(xiàn)代化的教學(xué)方式。在Arduino單片機(jī)的教學(xué)呈現(xiàn)到大家的視野當(dāng)中之后，教師很多時(shí)候也會忽視對Arduino單片機(jī)的講解，在了解不深的情況下，教師就會對相關(guān)的知識產(chǎn)生一定的誤解。傳統(tǒng)的單片機(jī)課程教學(xué)都是在MCS-51芯片基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)施的，學(xué)生學(xué)習(xí)中涉及的軟件較多，從安裝到熟練使用軟件，需要較長的時(shí)間磨合。并且，在萬能板上組裝焊接項(xiàng)目電路時(shí)，出錯(cuò)不易修改，編程語言既有匯編又有C語言，加大了學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)。考核方式不能客觀反映學(xué)生的能力。因此，這個(gè)時(shí)候，高職高專院校，就需要打破原有的教學(xué)方式，將理論和實(shí)踐結(jié)合起來。正確的使用Arduino單片機(jī)教學(xué)方式，不斷的針對重點(diǎn)和難點(diǎn)實(shí)施有效的規(guī)劃，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)教學(xué)的質(zhì)量，提高教學(xué)的效率。

2Arduino單片機(jī)

Arduino屬于一個(gè)軟硬件平臺，屬于一款開源的電子型平臺，展現(xiàn)了很強(qiáng)的靈活性。Arduino主要是由兩個(gè)部分組建而成：（1）硬件，硬件的型號是Arduino板。（2）軟件[2]，simpleI/O界面，可以融入JAVAC語言，完成對應(yīng)的Wiring開發(fā)工作。另外，Arduino板帶有USB接口相互連接，這樣就可以完成對應(yīng)的外延工作。例如：小型的電動機(jī)，麥克風(fēng)或者是傳感器等，全部都屬于外延的范疇。接著，可以安裝在Windows等操作系統(tǒng)的微機(jī)上免費(fèi)試用。滿足自己需要的價(jià)格低廉的Arduino開發(fā)板。學(xué)習(xí)Arduino過程的時(shí)候，并不需要學(xué)生對內(nèi)部的結(jié)構(gòu)或者是寄存器等設(shè)備實(shí)施了解。明確端口的作用，學(xué)習(xí)比較簡單，使用Arduino語言中的幾個(gè)指令，可以完成靈活性的操作。因此，Arduino應(yīng)用的范圍比較的廣泛。不少人使用Arduino構(gòu)建一個(gè)較為小型的反饋系統(tǒng)，在感知的狀況下，制作很多單片機(jī)的項(xiàng)目[3]。例如多彩LED燈實(shí)驗(yàn)、光控聲音實(shí)驗(yàn)、溫度報(bào)警實(shí)驗(yàn)、交通燈實(shí)驗(yàn)等全部都屬于單片機(jī)相關(guān)課程探究的范疇。

3基于Arduino單片機(jī)的課程改革設(shè)計(jì)

（1）建設(shè)單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)理實(shí)一體教室。在單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程改革的時(shí)候，高職高專的院校需要結(jié)合自身的實(shí)際情況，建立合理的電子實(shí)訓(xùn)教室。一般的情況下，需要3～5個(gè)人一組，并且需要圍繞教室的布置，盡可能將黑板的部分展現(xiàn)出來，中間是演示臺，接著是Arduino實(shí)驗(yàn)開發(fā)板[4]。學(xué)生可以在面包板上直接連接線路，不需要再經(jīng)歷焊接等步驟，就可以完成有效的循環(huán)使用，為課程的改革提供了合理的發(fā)展依據(jù)。（2）結(jié)合職業(yè)能力要求合理選擇教學(xué)內(nèi)容。從市場化的角度看，最終培養(yǎng)人才的目的就是為了滿足學(xué)生的就業(yè)需求，滿足企業(yè)的用人需求。這個(gè)時(shí)候，在構(gòu)建教學(xué)內(nèi)容的時(shí)候，就需要按照職業(yè)性的規(guī)劃需求，對崗位的知識構(gòu)建對應(yīng)的課程體系。還需要思考Arduino實(shí)驗(yàn)開發(fā)板的應(yīng)用性。將典型的電子產(chǎn)品調(diào)試作為教學(xué)的載體，構(gòu)建對應(yīng)的設(shè)計(jì)計(jì)劃[5]。在單片機(jī)的應(yīng)用課程當(dāng)中，分解教學(xué)，加強(qiáng)崗位知識的訓(xùn)練。轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)情境，在電子產(chǎn)品組件目標(biāo)當(dāng)中，涵蓋基礎(chǔ)知識，在模擬實(shí)際的情境下，完成教、學(xué)、做結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)感。（3）基于工作過程開展教學(xué)組織。從另外一個(gè)角度看，在教學(xué)實(shí)施的過程中，一般離不開學(xué)生之間的合作與交流。這個(gè)時(shí)候，教師就可以根據(jù)自己的需求分組，并按照一定的步驟性，進(jìn)行任務(wù)布置，任務(wù)實(shí)施，任務(wù)考核。教師也可以根據(jù)任務(wù)書的新要求，制定創(chuàng)新性的課程。例如：“交通燈控制電路設(shè)計(jì)”教學(xué)的過程中，首先，教師需要布置任務(wù)。這個(gè)階段需要使用Arduino實(shí)驗(yàn)開發(fā)板，接著再使用一般的單片機(jī)分別按照課程的要求，制作對應(yīng)的控制電路。并及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生明確重點(diǎn)，根據(jù)問題，引導(dǎo)導(dǎo)向，安全操作，提高規(guī)范性。每個(gè)小組在小組長的帶領(lǐng)下，就可以制定本小組計(jì)劃，并在問題的導(dǎo)向下，記錄下來，作為下一步學(xué)習(xí)的依據(jù)。其次，教師需要實(shí)施任務(wù)。這部分的主要內(nèi)容就是需要根據(jù)小組設(shè)計(jì)的方式，不斷的優(yōu)化，最終將任務(wù)落實(shí)到個(gè)人身上。對比不同的開放項(xiàng)目，不同的要求。適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)學(xué)生調(diào)整工作計(jì)劃，增加豐富的功能，使用Arduino實(shí)驗(yàn)開發(fā)，完成簡單的設(shè)計(jì)。最后，需要檢查考核，這個(gè)時(shí)候，就需要根據(jù)小組的計(jì)劃，匯報(bào)結(jié)果，評選出優(yōu)秀的小組，根據(jù)反饋的意見，制定出合理的解決措施。在考核的時(shí)候，不可以受到成績的限制，需要在過程的基礎(chǔ)上，完成對應(yīng)考核和監(jiān)督[6]。（4）競賽融入教學(xué)設(shè)計(jì)，考核方式要因課程而異。在教學(xué)的過程中，教師還可以使用Arduino技術(shù)，引入電子類競賽，不僅在實(shí)踐的過程中，加強(qiáng)了單片機(jī)知識的應(yīng)用。同時(shí)，提高了學(xué)生的合作能力和創(chuàng)新能力。在評價(jià)的時(shí)候，需要將教師、學(xué)生、企業(yè)等結(jié)合起來，還可引入項(xiàng)目組互評、教師考評等內(nèi)容。在構(gòu)建的時(shí)候，課時(shí)安排要科學(xué)，重視Arduino的單片機(jī)課程教材建設(shè)Arduino實(shí)驗(yàn)開發(fā)的過程中，教師需要合理安排時(shí)間，這個(gè)時(shí)間不可以太短。編程教學(xué)內(nèi)容占30%的比例，電路教學(xué)占30%的比例，綜合應(yīng)用部分占40%的比例[7]。將學(xué)生真實(shí)的教學(xué)效果反映出來。另外，可以使用一些戰(zhàn)略性的手段，加入戰(zhàn)略性機(jī)器人制作比賽，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。

4結(jié)語

高職高專單片機(jī)教學(xué)的過程中，傳統(tǒng)理念下的教學(xué)方式，由于邏輯性太強(qiáng)，不符合高職高專學(xué)生發(fā)展的特征，影響了單片機(jī)教學(xué)的質(zhì)量。因此，這個(gè)時(shí)候，就需要高職高專，加入Arduino單片機(jī)的學(xué)習(xí)理念，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。在一體化的教學(xué)模式上，關(guān)注重點(diǎn)和難點(diǎn)，在對比當(dāng)中，讓學(xué)生提高邏輯思維能力。在實(shí)踐的角度上，加深對Arduino的正確了解。在多維的考核過程中，真實(shí)地反映出學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

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作者：王蕓蕓 單位：武漢職業(yè)技術(shù)學(xué)院