Arduino单片机应用下的高职课程改革　

摘要：引入Arduino实验开发板，增加新的教学内容。在保持成本的状况下，展现“理实一体”的教学模式，激发学生的兴趣，提升学生创作灵感，展现良好的改革设计效果。

关键词：Arduino；高职高专；单片机；课程改革

引言

单片机应用技术课程属于我国高职高专院校电子电器专业的一个专业核心课程，展现了很强的理论性和实践性。对于Arduino单片机的学习存在一个全新的认识，需要完善Arduino课程的设计方案。

1问题的提出

从高职高专单片机相关课程的角度看，在教学的过程中，出现一些问题。（1）单片机应用技术课程很多教学内容和学生的实际需求出现了不协调的问题。对于高职的学生来说，逻辑思维能力于本科院校的学生来说，自学能力不够强，对于单片机的知识，感觉学习起来比较的费劲。对于单片机的教学来讲，属于理性的思维课程，学生只有具备较强的逻辑性，这样才能掌握教学的重点[1]。面对这样的问题，高职高专院校为了激发学生学习单片机应用课程的积极性，开始引入项目化教学、教学做一体化等方面的教学模式，虽然取得了一定的进步，但是大部分的学生还是出现了力不从心的状态。依然不能从本质上提高学生的学习技能和创新能力。另外，单片机的组成结构、指令系统、接口电路等教学内容原本就属于高难度的问题，在学生遇到较大的障碍之后，就很容易失去学习的兴趣。（2）从教学方式上看，大部分的高职高专院校还在使用传统理念下，填鸭式的教学方式，先讲解理论的部分，之后再讲解少量的验证试验。随着科学技术的不断延伸，信息化的不断发展，此种研究的方式已经不能适用于现代化的教学方式。在Arduino单片机的教学呈现到大家的视野当中之后，教师很多时候也会忽视对Arduino单片机的讲解，在了解不深的情况下，教师就会对相关的知识产生一定的误解。传统的单片机课程教学都是在MCS-51芯片基础上进行实施的，学生学习中涉及的软件较多，从安装到熟练使用软件，需要较长的时间磨合。并且，在万能板上组装焊接项目电路时，出错不易修改，编程语言既有汇编又有Ｃ语言，加大了学生的学习负担。考核方式不能客观反映学生的能力。因此，这个时候，高职高专院校，就需要打破原有的教学方式，将理论和实践结合起来。正确的使用Arduino单片机教学方式，不断的针对重点和难点实施有效的规划，激发学生的学习兴趣，增强教学的质量，提高教学的效率。

2Arduino单片机

Arduino属于一个软硬件平台，属于一款开源的电子型平台，展现了很强的灵活性。Arduino主要是由两个部分组建而成：（1）硬件，硬件的型号是Arduino板。（2）软件[2]，simpleI/O界面，可以融入JAVAC语言，完成对应的Wiring开发工作。另外，Arduino板带有USB接口相互连接，这样就可以完成对应的外延工作。例如：小型的电动机，麦克风或者是传感器等，全部都属于外延的范畴。接着，可以安装在Windows等操作系统的微机上免费试用。满足自己需要的价格低廉的Arduino开发板。学习Arduino过程的时候，并不需要学生对内部的结构或者是寄存器等设备实施了解。明确端口的作用，学习比较简单，使用Arduino语言中的几个指令，可以完成灵活性的操作。因此，Arduino应用的范围比较的广泛。不少人使用Arduino构建一个较为小型的反馈系统，在感知的状况下，制作很多单片机的项目[3]。例如多彩LED灯实验、光控声音实验、温度报警实验、交通灯实验等全部都属于单片机相关课程探究的范畴。

3基于Arduino单片机的课程改革设计

（1）建设单片机应用技术理实一体教室。在单片机应用技术课程改革的时候，高职高专的院校需要结合自身的实际情况，建立合理的电子实训教室。一般的情况下，需要3～5个人一组，并且需要围绕教室的布置，尽可能将黑板的部分展现出来，中间是演示台，接着是Arduino实验开发板[4]。学生可以在面包板上直接连接线路，不需要再经历焊接等步骤，就可以完成有效的循环使用，为课程的改革提供了合理的发展依据。（2）结合职业能力要求合理选择教学内容。从市场化的角度看，最终培养人才的目的就是为了满足学生的就业需求，满足企业的用人需求。这个时候，在构建教学内容的时候，就需要按照职业性的规划需求，对岗位的知识构建对应的课程体系。还需要思考Arduino实验开发板的应用性。将典型的电子产品调试作为教学的载体，构建对应的设计计划[5]。在单片机的应用课程当中，分解教学，加强岗位知识的训练。转变学习情境，在电子产品组件目标当中，涵盖基础知识，在模拟实际的情境下，完成教、学、做结合，培养学生的职业感。（3）基于工作过程开展教学组织。从另外一个角度看，在教学实施的过程中，一般离不开学生之间的合作与交流。这个时候，教师就可以根据自己的需求分组，并按照一定的步骤性，进行任务布置，任务实施，任务考核。教师也可以根据任务书的新要求，制定创新性的课程。例如：“交通灯控制电路设计”教学的过程中，首先，教师需要布置任务。这个阶段需要使用Arduino实验开发板，接着再使用一般的单片机分别按照课程的要求，制作对应的控制电路。并及时引导学生明确重点，根据问题，引导导向，安全操作，提高规范性。每个小组在小组长的带领下，就可以制定本小组计划，并在问题的导向下，记录下来，作为下一步学习的依据。其次，教师需要实施任务。这部分的主要内容就是需要根据小组设计的方式，不断的优化，最终将任务落实到个人身上。对比不同的开放项目，不同的要求。适当的引导学生调整工作计划，增加丰富的功能，使用Arduino实验开发，完成简单的设计。最后，需要检查考核，这个时候，就需要根据小组的计划，汇报结果，评选出优秀的小组，根据反馈的意见，制定出合理的解决措施。在考核的时候，不可以受到成绩的限制，需要在过程的基础上，完成对应考核和监督[6]。（4）竞赛融入教学设计，考核方式要因课程而异。在教学的过程中，教师还可以使用Arduino技术，引入电子类竞赛，不仅在实践的过程中，加强了单片机知识的应用。同时，提高了学生的合作能力和创新能力。在评价的时候，需要将教师、学生、企业等结合起来，还可引入项目组互评、教师考评等内容。在构建的时候，课时安排要科学，重视Arduino的单片机课程教材建设Arduino实验开发的过程中，教师需要合理安排时间，这个时间不可以太短。编程教学内容占30%的比例，电路教学占30%的比例，综合应用部分占40%的比例[7]。将学生真实的教学效果反映出来。另外，可以使用一些战略性的手段，加入战略性机器人制作比赛，培养学生的创新精神和实践能力。

4结语

高职高专单片机教学的过程中，传统理念下的教学方式，由于逻辑性太强，不符合高职高专学生发展的特征，影响了单片机教学的质量。因此，这个时候，就需要高职高专，加入Arduino单片机的学习理念，激发学生学习的兴趣。在一体化的教学模式上，关注重点和难点，在对比当中，让学生提高逻辑思维能力。在实践的角度上，加深对Arduino的正确了解。在多维的考核过程中，真实地反映出学生的学习效果。

参考文献

[1]周先飞,李敏,杨会伟.基于LabVIEW的条码自动打印系统设计[J].江汉大学学报(自然科学版),2016,44(02):126-130.

[2]徐国洪.基于MSP430单片机的简易风洞控制系统设计[J].自动化应用,2016(04):48-50.

[3]靳文凯,王志愿,韩利丽,于秀秀,段瑞.基于物联网技术的轿车3G/4G远程监控系统研究[J].无线互联科技,2016(07):23-24.

[4]杨振乾,张旭东,王子城,高文莉,周惠君,周进.基于Arduino单片机的迈克尔逊干涉仪测量改进[J].实验室研究与探索,2016,35(01):50-53.

[5]龚成莹.一种基于蓝牙的无线传感网测控小车设计[J].无线电工程,2016,46(05):72-74+94.

[6]侍孝一,高冲红,丛韫,武欣婷,童茜雯.心率监测定位报警系统设计[J].无线电工程,2016,46(04):9-12+55.

[7]李鹏.MSP430单片机在多路数据采集系统设计中的应用[J].无线互联科技,2016(07):139-140.

作者：王芸芸 单位：武汉职业技术学院

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