《可视化设计在职业院校单片机教学中的应用探索》-教育论文，职业教育论文-论文范文参考-科学狗论文网

标题

可视化设计在职业院校单片机教学中的应用探索

范文

李波　屈原　董志敏

[摘? ? ? ? ? ?要]? 提出将 Arduino工程的可视化设计应用在职业院校单片机教学中，分析传统单片机教学的现状，指出Arduino工程可视化设计在单片机教学中的优势。教学实践表明，应用可视化设计后单片机教学能有效地提高学生的学习兴趣及分析解决实际问题的能力。

[关? ? 键? ?词]? Arduino工程;可视化设计;教学

[中图分类号]? G712? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文献标志码]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章编号]? 2096-0603（2019）09-0070-02

一、引言

Arduino平台在国内外广泛应用于电子设计行业。在国外，印度研究学者论证并分析了将Arduino作为一门高中生学习课程的可行性[1]，Michael McRoberts的著作Beginning Arduino对Arduino的应用涉及工科类多个领域[2]。在国内，对Arduino平台的应用也越来越广泛。王胜研究[3]将Arduino平台应用到无线通讯上，张丽芳将Arduino控制板与教育机器人的内置系统进行整合，不仅优化了系统的性能，也降低了成本[4]。上海交通大学缪璐璐老师使用Arduino平台开发交互式产品[5]。

随着科学技术的不断发展，社会对“双创”人才的需求越来越多，职业院校需要培养“能下去、用得上”的技能型人才。教育部部长陈宝生提出“坚持内涵发展，掀起‘课堂革命”的号召，开启了以课堂教学改革为核心的教育改革新思路。在教学改革中，根据“实际、实用、实践、实效”的原则设置课程内容，进行课程设计。Arduino工程的可视化设计，因其能够很好地激发学生的创造性，因此在教育界备受追捧，成为教育界关注的热点。

二、传统单片机教学的现状

职业院校学生普遍存在文化底蕴较低、基础知识薄弱、学习兴趣不高、学习主动性较差、家庭条件一般、幸福指数较低等问题，导致“历史欠账”越来越多的出现。在进行单片机项目化教学时，由于目前采用的是传统单片机工程开发，学生需要大量的软件和硬件方面的知识储备，使教学难度越来越大，这是职业教育进行教学改革亟待解决的问题。

我院最初单片机课程的教学过程是：先讲单片机的硬件知识，然后是软件知识，最后介绍单片机的简单应用，这个过程中在实验箱上做一些验证性的实验，实验电路是固定的，学生只需完成接线、编写较为简单的程序，学生学习的状态是“知其然却不知其所以然”，学习兴趣越来越不浓厚。后来为了教学更加形象直观，在单片机课程前让学生学习Proteus和Keil软件，提出基于“Proteus+Keil”虚拟仿真技术的实验教学设计，该教学方法能激发学生的学习兴趣，但是学生对Proteus和Keil软件的学习耗时较长，基础差的学生不能很好地应用这两个软件。

8位单片机有着非常繁琐和复杂控制逻辑，对32位单片机的开发周期更是漫长，工作量也是很大的。关于目前单片机的教学方法，学生需要一定的单片机相关的硬件和软件知识。经过半学期的学习，硬件知识基本掌握，通过一学期语言的学习掌握了编程语言后，学生又会遇到一个困扰就是发现软件和硬件的结合依旧是一个难点，这使学生越来越没有成就感。

三、Arduino工程可视化设计的教学优势

现代职业教育以就业为导向，以实用为原则，以岗位需求为目标。贯彻这一理念，将Arduino工程可视化设计应用在单片机教学中，使学生在尝试使用这个工具完成教学任务、设计出实用系统的过程中，学生每完成一个任务就会有成就感，他们直接感受到该课程的用途，他们由外部需要向内部动机转化，从而改变学生单片机课程学习的消极局面。

单片机课程采用项目教学方法，每次课教师布置任务，然后和学生分析任务，对任务需要的单片机相关知识进行讲解，对照实物给学生讲解微控制器的基本架构，让学生进行技能训练实现任务，通过在流程图中，编写任何应用程序来进行可视化设计。应用可视化教學设计，学生在完成任务过程中不仅不需要了解单片机内部工作原理，也不需要熟练掌握一门编程语言。设计过程中，软件能将流程设计转换为源代码命令，学生可以看到他们的流程图是如何在代码中表示的，提前完成任务的学生和基础较好的学生可以继续在Proteus VSM工作环境下用“C++”或汇编语言对同一个硬件进行编程，这样对语言的应用学习起来也快了很多。

以基于Arduino工程的可视化设计方法设计LED路灯为例来说明该方法的优势。LED路灯的设计包括硬件设计、软件设计。LED路灯硬件有亮度传感器模块和LED模块，原理图如图1所示。

当白天亮度传感器读取的光的亮度大于300时，LED熄灭，当晚上亮度传感器读取的光的亮度小于等于300时，LED变亮，流程图如图2所示。

四、结论

本文提出的基于Arduino可视化设计，使单片机课程学生学习起来非常简单、直观、交互性很强。教学实践表明，学生在学习单片机课课上效率高了很多，“低头族”现象越来越少，学生思考问题和解决问题的能力得到提高。这样单片机课程依托调动学生学习积极性推进教学改革，花费最小的教育成本，获得最大的教育教学质量效益，符合能力本位、以学生职业实践技能培养为第一要务的现代职业教育的要求。

参考文献：

[1]Nourbakhsh，I.，Crowley，K.，etal. The Robotic Autonomy Mobile Robotics Course： Robot Design，Curriculum Design and Educational Assement[J].Autonomous Robots，2005，18（1）：103-127.

[2]Michael McRoberts. Beginning Ardino[M].杨继志，郭敬，译.北京：电子工业出版社，2013.

[3]王胜.基于Android平台家庭数控系统的研究与实现[D].南京邮电大学，2013.

[4]张丽芳.基于STEM的Arduino机器人教学项目设计研究[D].南京师范大学，2015.

[5]缪璐璐.基于Arduino平台开发交互式产品原型的研究[D].上海交通大学，2013.

随便看

科学优质学术资源、百科知识分享平台，免费提供知识科普、生活经验分享、中外学术论文、各类范文、学术文献、教学资料、学术期刊、会议、报纸、杂志、工具书等各类资源检索、在线阅读和软件app下载服务。