基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高職院校CC2530單片機(jī)課程教學(xué)模式探究

王軍

（滁州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 滁州 239000）

物聯(lián)網(wǎng)是國(guó)家大力發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一。從“智慧地球”到“感知中國(guó)”，物聯(lián)網(wǎng)備受?chē)?guó)內(nèi)外關(guān)注。業(yè)界普遍認(rèn)為，物聯(lián)網(wǎng)將繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)通信之后掀起一次新的信息產(chǎn)業(yè)革命。很多高校都陸續(xù)開(kāi)設(shè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)，其核心課程通常為單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)等，所有這些核心課程最終圍繞無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的建立與應(yīng)用，最終實(shí)現(xiàn)物物相聯(lián)。

最具有代表性的是TI公司開(kāi)發(fā)的2.4GHz IEEE 802.15.4/ZigBee片上系統(tǒng)解決方案CC2530無(wú)線單片機(jī)，同時(shí)提供了符合ZigBee 2007協(xié)議規(guī)范的協(xié)議棧Z-Stack。CC2530+Z-Stack成為目前ZigBee無(wú)線傳感網(wǎng)開(kāi)發(fā)的最重要技術(shù)之一，是高職院校物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的核心課程,因此，無(wú)線單片機(jī)課程在專業(yè)課程體系中起到承上啟下的作用。

一、CC2530單片機(jī)教學(xué)的內(nèi)涵與現(xiàn)狀

CC2530單片機(jī)課程是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的一門(mén)核心課程，學(xué)習(xí)該課程前，需要學(xué)生具備模擬電路、數(shù)字電路基礎(chǔ)知識(shí)與技能，具備C語(yǔ)言基礎(chǔ)知識(shí)及基本的編程能力，具備熟練使用計(jì)算機(jī)、萬(wàn)用表、示波器和直流穩(wěn)壓電源等工具的技能。因此，在教學(xué)過(guò)程中需要發(fā)揮學(xué)生主觀能動(dòng)性，使得學(xué)生產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性，才能使得該課程有個(gè)良好的教學(xué)效果。[1]

目前CC2530無(wú)線單片機(jī)課程主要采用“傳遞－接受”傳統(tǒng)教學(xué)模式，教師上課只是將課程相關(guān)知識(shí)按書(shū)本順序講授，實(shí)踐環(huán)節(jié)安排在課程的后期，理論講解過(guò)程缺乏實(shí)踐環(huán)節(jié)，大部分學(xué)生對(duì)所學(xué)的知識(shí)只是有個(gè)模糊印象，個(gè)別學(xué)生出現(xiàn)低頭看手機(jī)。學(xué)生只是被動(dòng)地接收知識(shí)，不能進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。

整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，授課教師嚴(yán)格按照課程標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)真上課，學(xué)生也只能被動(dòng)地接收知識(shí)，這種教學(xué)模式過(guò)分強(qiáng)調(diào)教師的主導(dǎo)作用，導(dǎo)致學(xué)生缺乏主觀能動(dòng)性，學(xué)生就會(huì)感到陌生和抽象，難以消化所學(xué)知識(shí)。如果繼續(xù)采用這種傳統(tǒng)模式，即使老師認(rèn)真?zhèn)湔n，激情四射地講課，也很難吸引學(xué)生的興趣，久而久之，學(xué)生不能接收和理解知識(shí)，教學(xué)效果必定不佳。

二、任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法所具有的優(yōu)勢(shì)

任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法實(shí)際上就是將理論與實(shí)際相結(jié)合，運(yùn)用啟發(fā)的方式進(jìn)行教學(xué)，將理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)整合為一元結(jié)構(gòu)。對(duì)比傳統(tǒng)教學(xué)方法，任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)的核心是圍繞“做”這個(gè)中心，將教師的“教”與學(xué)生的“學(xué)”融為一體，將知識(shí)傳授與技能訓(xùn)練融為一體，將學(xué)習(xí)過(guò)程與模仿工作過(guò)程、實(shí)際工作過(guò)程融為一體。任務(wù)是任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)的載體，是實(shí)際的工作任務(wù)或?qū)嶋H工作的模擬任務(wù)。教師借助實(shí)物操作、視頻播放等手段，對(duì)工作過(guò)程進(jìn)行演示、示范，在演示、示范“做”中傳授知識(shí)及知識(shí)的應(yīng)用，展示技能。學(xué)生在模仿“做”、自主“做”變著花樣“做”中學(xué)習(xí)知識(shí)及知識(shí)的應(yīng)用，訓(xùn)練技能。在任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)中，“做”的主體是學(xué)生，教師的主要任務(wù)是創(chuàng)設(shè)情境、指導(dǎo)、進(jìn)行必要的知識(shí)點(diǎn)講解和操作技能示范。由于學(xué)生個(gè)體的差異性，做的進(jìn)度很難統(tǒng)一，需要區(qū)別對(duì)待，實(shí)行差異化教學(xué)，進(jìn)度慢者必須完成基本任務(wù)，進(jìn)行快者在完成基本任務(wù)基礎(chǔ)上完成一些關(guān)聯(lián)任務(wù)或拓展任務(wù)。[2]

在實(shí)際的生產(chǎn)實(shí)踐中，人們所遇到的問(wèn)題及其答案具有不固定性，因此課堂教學(xué)就需要使得學(xué)生認(rèn)識(shí)到實(shí)際問(wèn)題具有多樣性和不可預(yù)期性，解決問(wèn)題的方式和方法也并非唯一，不能完全拘泥于課堂和教材，以此提高學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。

因此，任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法的特點(diǎn)：①能夠?qū)⒗碚撝R(shí)學(xué)習(xí)與職業(yè)技能訓(xùn)練相融合，理論知識(shí)的學(xué)習(xí)及時(shí)用于指導(dǎo)職業(yè)技能的訓(xùn)練，職業(yè)技能的訓(xùn)練及時(shí)用于驗(yàn)證理論知識(shí)的應(yīng)用，知識(shí)與知識(shí)的應(yīng)用緊密聯(lián)系，知識(shí)的學(xué)習(xí)與技能的訓(xùn)練密切配合，促進(jìn)了學(xué)生職業(yè)能力的培養(yǎng)。②學(xué)習(xí)過(guò)程與工作過(guò)程相融合，任務(wù)是任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)的載體，是實(shí)際的工作任務(wù)或?qū)嶋H工作的模擬任務(wù)，學(xué)生“做”的過(guò)程與未來(lái)職業(yè)活動(dòng)中工作的過(guò)程相一致。③能力培養(yǎng)與教學(xué)過(guò)程相融合，由于學(xué)生個(gè)體的差異性，學(xué)生“做”的過(guò)程所面臨的問(wèn)題和答案具有不固定性，在學(xué)習(xí)的過(guò)程中認(rèn)識(shí)到實(shí)際問(wèn)題具有不可預(yù)期性和不確定，這就自然地提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，分析問(wèn)題能力，解決問(wèn)題能力。促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)，漸漸提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。[3]

三、任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法中任務(wù)選擇方法

任務(wù)是任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)的載體，是實(shí)際的工作任務(wù)或?qū)嶋H工作的模擬任務(wù)。在任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法中，任務(wù)直接影響課程教學(xué)效果，好的任務(wù)可以將枯燥抽象的課程內(nèi)容連串在一起形成有機(jī)整體，任務(wù)完成后的作品能夠吸引學(xué)生的興趣和學(xué)習(xí)的積極性，使用學(xué)生獲得成就感。反之，不合理的任務(wù)學(xué)生難于完成，久而久之會(huì)形成挫敗感，無(wú)法提高學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望。另一方面 ，任務(wù)過(guò)于簡(jiǎn)單又會(huì)引起學(xué)生對(duì)于CC2530單片機(jī)課程的重視程度降低，相反，任務(wù)過(guò)于復(fù)雜又會(huì)打擊學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，多個(gè)任務(wù)實(shí)施后，使學(xué)生產(chǎn)生嚴(yán)重挫敗感。因此，需要在CC2530單片機(jī)教學(xué)過(guò)程中對(duì)任務(wù)進(jìn)行精心選擇。任務(wù)的選擇原則包括：第一，任務(wù)的數(shù)量必須嚴(yán)控，任務(wù)的數(shù)量不是越多越好，而是選擇較高質(zhì)量的典型任務(wù)；第二，任務(wù)的知識(shí)內(nèi)容必須具有連貫性，選擇的任務(wù)必須能夠體現(xiàn)所講知識(shí)的特點(diǎn)，能夠連串形成有機(jī)整體，不能盲目隨意地進(jìn)行選擇；第三，任務(wù)必須要具有聯(lián)系性，CC2530單片機(jī)教學(xué)中所選擇的任務(wù)之間應(yīng)該具有聯(lián)系，要有層次性，工作量和難度逐步遞增，合理的任務(wù)安排結(jié)構(gòu)才能提高教學(xué)效果。

四、師資隊(duì)伍與教學(xué)環(huán)境保障

任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)要求教師既要能夠熟練講授理論知識(shí)、又必須能指導(dǎo)技能訓(xùn)練。也就是說(shuō)，教師不僅要有扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)，而且還要具備嫻熟的專業(yè)實(shí)踐技能，以及教學(xué)組織能力，在教學(xué)過(guò)程中將理論知識(shí)傳授與職業(yè)技能訓(xùn)練緊密地結(jié)合起來(lái)。同時(shí)，還要求教師在教學(xué)過(guò)程中善于用理論指導(dǎo)實(shí)踐，并從實(shí)踐中總結(jié)理論，及時(shí)了解專業(yè)的新知識(shí)、新技術(shù)、新材料、新工藝的應(yīng)用，熟悉企業(yè)的崗位需求。因此，承擔(dān)CC2530單片機(jī)教學(xué)的教師必須是一個(gè)理實(shí)一體的“雙師”型教師。

任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)強(qiáng)調(diào)的是技能操作性，要將傳統(tǒng)教學(xué)模式中的原理驗(yàn)證式實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)榧寄懿僮餍詫?shí)訓(xùn)。在原理驗(yàn)證式實(shí)驗(yàn)中往往只關(guān)注原理能否實(shí)現(xiàn)，而技能操作性實(shí)訓(xùn)中不僅關(guān)注原理能否實(shí)現(xiàn)，而且也關(guān)注基本技能的訓(xùn)練。為了順利實(shí)施任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)，要將實(shí)訓(xùn)室建成能夠滿足任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)需要的場(chǎng)所，營(yíng)造與任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)相適應(yīng)的環(huán)境。在實(shí)訓(xùn)室中，以工具性設(shè)備、儀器、儀表和滿足實(shí)訓(xùn)需要的足夠耗材配備為主。同時(shí)，還要與企業(yè)緊密合作建設(shè)校內(nèi)生產(chǎn)性實(shí)訓(xùn)基地和校外頂崗實(shí)習(xí)基地，通過(guò)生產(chǎn)性實(shí)訓(xùn)感受真實(shí)工作環(huán)境的氛圍和壓力，通過(guò)頂崗實(shí)習(xí)強(qiáng)化成本意識(shí)。[4]

因此，為了順利實(shí)施任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)，首先是教師的教學(xué)觀念要轉(zhuǎn)變，不能依賴書(shū)本，僅僅以知識(shí)講解貫穿課堂的始終，而是要在示范“做”的過(guò)程中傳授知識(shí)，在傳授知識(shí)過(guò)程中進(jìn)行“做”的示范。其次是學(xué)校管理者、教學(xué)管理者的管理觀念要轉(zhuǎn)變，學(xué)校管理者要注重財(cái)力、物力的投入，提供一個(gè)開(kāi)放的教學(xué)環(huán)境，加強(qiáng)學(xué)校與企業(yè)之間合作辦學(xué)，建立在校專職教師與企業(yè)工程師間的聯(lián)系，專職教師深入企業(yè)頂崗實(shí)踐，最終提高教師實(shí)踐能力。最后是學(xué)生的學(xué)習(xí)觀念也要轉(zhuǎn)變，要有強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)意愿，對(duì)自己的學(xué)習(xí)負(fù)有更多的責(zé)任，由傳統(tǒng)教學(xué)模式中的被動(dòng)接受者變?yōu)榻虒W(xué)做一體化教學(xué)中的主動(dòng)學(xué)習(xí)者，逐步增強(qiáng)學(xué)習(xí)過(guò)程中的糾正錯(cuò)誤能力，使學(xué)習(xí)更快捷、更有效。

五、任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法在CC2530單片機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用

CC2530單片機(jī)教學(xué)目的是以ZigBee技術(shù)硬件資源為依托，了解支撐ZigBee技術(shù)的核心芯片CC2530的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用、掌握開(kāi)發(fā)環(huán)境的安裝和使用，掌握通用I/O、振蕩器和時(shí)鐘的設(shè)置、ADC的采集的使用、CC2530串口、DMA、定時(shí)器使用、CC2530的無(wú)線發(fā)送和接收。

在任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法中，任務(wù)直接影響CC2530單片機(jī)課程教學(xué)效果，好的任務(wù)可以將枯燥抽象的課程內(nèi)容連串在一起形成有機(jī)整體，任務(wù)完成后的作品能夠吸引學(xué)生的興趣和學(xué)習(xí)的積極性，使用學(xué)生獲得成就感。反之，不合理的任務(wù)學(xué)生難于完成，久而久之會(huì)形成挫敗感，無(wú)法提高學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望。因此，在CC2530單片機(jī)教學(xué)過(guò)程中對(duì)任務(wù)進(jìn)行精心選擇。如下表1。

以“CC2530開(kāi)發(fā)入門(mén)”任務(wù)為例對(duì)任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法的實(shí)施步驟進(jìn)行分析，可分為四個(gè)步驟：第一，分析任務(wù)要求和內(nèi)容。教師對(duì)CC2530項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的一般性需求進(jìn)行講解，讓學(xué)生能夠較為清晰的了解CC2530項(xiàng)目開(kāi)發(fā)各個(gè)環(huán)節(jié)之間的相互關(guān)系，CC2530項(xiàng)目涉及到硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。最終明確任務(wù)目標(biāo)。第二，搜集資料。布置任務(wù)之后讓學(xué)生相互進(jìn)行探討，初步探討任務(wù)的工作計(jì)劃，搜集相關(guān)資料，熟悉硬件平臺(tái)電路工作條件，軟件平臺(tái)IAR開(kāi)發(fā)環(huán)境，掌握相關(guān)理論知識(shí)，最終確定任務(wù)實(shí)施方案。第三，任務(wù)實(shí)施。學(xué)生充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性，按任務(wù)實(shí)施方案完成任務(wù)，教師給予必要的指導(dǎo)。第四，評(píng)價(jià)總結(jié)。教師對(duì)學(xué)生的成果進(jìn)行評(píng)價(jià)總結(jié)，檢查是否為CC2530燒寫(xiě)程序，能否讓所有發(fā)光二極管閃爍。

表1任務(wù)內(nèi)容及目標(biāo)

總之，CC2530單片機(jī)教學(xué)過(guò)程中具有很強(qiáng)的應(yīng)用性和實(shí)踐性，在教學(xué)過(guò)程中學(xué)生是教學(xué)的主體，任務(wù)是教學(xué)的載體，通過(guò)任務(wù)實(shí)現(xiàn)課程的實(shí)踐與理論知識(shí)相互結(jié)合，促進(jìn)教師與學(xué)生之間的互動(dòng)。在教學(xué)實(shí)踐不斷積累過(guò)程中可以看出，任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法能夠提高學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)習(xí)主觀能力性，增強(qiáng)高職學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)以及實(shí)踐應(yīng)用能力。

[1]卜錫濱.高職院校特色專業(yè)建設(shè)研究與實(shí)踐 [M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2013:5.

[2]卜錫濱.以項(xiàng)目化教學(xué)整合課程內(nèi)容[J].新課程研究，2012,（10）:24-25.

[3]潘文菁.提高職校理實(shí)一體化教學(xué)有效性的對(duì)策研究[J].職教論壇，2012，（03）:132-133.

[4]李春霖.試論項(xiàng)目教學(xué)法在PLC教學(xué)中的運(yùn)用[J].電子制作，2014，（12）：13.