基于Arduino的高職院校創(chuàng)新實訓平臺建設(shè)

王坤

摘要 將成熟的Arduino開源平臺引入高職院校，輔助電類專業(yè)課教學，并向交叉非電類專業(yè)推廣，改善課堂學生的學習效率，提高探索的創(chuàng)新精神和善于解決問題的實踐能力，論述了Arduino開源平臺引入高職院校的意義，Arduino平臺的特點以及如何在電類專業(yè)和非電類專業(yè)開展教學。

[關(guān)鍵詞]Arduino 開源平臺 高職院校 實踐教學

1 將Arduino平臺引入高職院校的意義

1.1 改善專業(yè)課的授課效果

單片機課程無論是硬件設(shè)計還是軟件編程，對于高職院校的學生來說都是一件難事，根據(jù)課堂教學統(tǒng)計，僅有5%的學生能按照自己的思路邏輯來安裝硬件電路編寫軟件程序，80%的同學能按照書中的步驟，按部就班的操作，而另15%的同學則認為太難，甚至放棄學習。而傳感器課程則因為缺少對應(yīng)的實驗課而枯燥難以理解和應(yīng)用。Arduino平臺易學易用，降低了學習門檻，增加學生的學習信心，大大提升學習的積極性，同時也可以彌補實踐教學中創(chuàng)新力度不夠的問題，提升授課效果。

1.2 提高學生本專業(yè)就業(yè)率

高職院校中，對電類專業(yè)學生就業(yè)調(diào)查80%以上的同學都沒有從事本專業(yè)工作，問題就在于在校階段沒有掌握基本專業(yè)技能，或者被專業(yè)技能的“難度”嚇倒，不愿意從事本專業(yè)工作，那么降低學習難度，增強學生動手能力，增加學生自信，對于學生畢業(yè)后找本專業(yè)工作有很大幫助。

1.3 將電子設(shè)計向電類與非電類專業(yè)全面推廣，提高學生創(chuàng)新能力

根據(jù)Arduino平臺的特點，通過它編寫程序變得簡單，因為它是一個開放軟件代碼的平臺，全世界的使用者把自己的代碼都放在網(wǎng)絡(luò)上共享，只要找到類似的項目，下載后修改、調(diào)試就可以實現(xiàn)自己的項目，因此，對于電類和非電類學生都能接受并使用，他們可以把更多的精力放在設(shè)計創(chuàng)新上，找到更多更好的方案進行實際應(yīng)用工程的設(shè)計。

1.4 降低實訓成本向貧困地區(qū)推廣

搭建一個最基礎(chǔ)的Arduino硬件，花費十分便宜，大約160元人民幣左右，相比起成千上萬的實訓臺或者實驗箱來說真的是九牛一毛，對于教育資金短缺的地區(qū)是非常合適的，可以用最低的教育成本獲得相對較高的教育成果。

2 Arduino的特點

在設(shè)計中邊討論邊動手做出原型的理念日漸盛行的趨勢下，由于Arduino開源平臺的易用性和擴展性強，它的出現(xiàn)使得電子設(shè)計變得更快、更好、更簡單。

它與傳統(tǒng)的51單片機相比，有以下幾個特點：

（1）它的硬件（各種型號的Arduino板）構(gòu)造很簡單，簡單到幾乎每個人都可以使用，把傳感器接入Arduino的輸入端口就像把USB插入電腦一樣順手。

（2）它的軟件（Arduino開發(fā)環(huán)境），Arduino IDE是Arduino官方提供的開發(fā)環(huán)境，支持windows、Mac OS、linux等系統(tǒng)。開發(fā)者僅需要掌握少數(shù)幾個C語言指令便可根據(jù)項目要求編寫簡單的程序，這大大降低了單片機開發(fā)對語言的要求。

（3）它的開源理念。Arduino具有豐富的外圍模塊、容易掌握的開發(fā)語言和環(huán)境，大量的庫支持，初學者完全可以在網(wǎng)上搜索樣例，在其基礎(chǔ)上修改或者參考，這都是其它單片機產(chǎn)品所沒有的便利條件。

3 在高職院校創(chuàng)新模式

3.1 電類專業(yè)的創(chuàng)新教學模式

對于電類專業(yè)學生來講，單片機、傳感器技術(shù)、電機傳動等是相關(guān)專業(yè)都有所涉及的課程，單片機課程采用Arduino平臺，像搭積木一樣把硬件完成，使用簡單的語句就能看到實驗現(xiàn)象，可以大大激起學生的學習興趣。而對于單片機教學內(nèi)容，完全可以避開單片機枯燥的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，學生動手操作也比傳統(tǒng)的單片機實驗箱的硬件接口簡單，容易上手。對于傳感器技術(shù)專業(yè)課，可以依據(jù)平臺設(shè)計自動澆花、超聲測距、人體感應(yīng)燈、溫濕度儀等實驗?zāi)K來學習溫濕度檢測、紅外檢測、超聲波等傳感器，通過直觀的實驗現(xiàn)象增強授課的生動性、趣味性。類似電機傳動課堂，可做PWM調(diào)光設(shè)置，步進電機和伺服電機的控制，在實驗演示中講授系統(tǒng)的機構(gòu)、原理。

3.2 非電類專業(yè)的創(chuàng)新教學模式

對于非電類專業(yè)，例如機械、汽車等專業(yè)，都與電類專業(yè)有交叉，在專業(yè)課中設(shè)計電類專業(yè)的知識，又有些同學對一些電子設(shè)計感興趣，可在高職院校中設(shè)置Arduino開發(fā)考查課，面向全校學生，為那些對電子設(shè)計感興趣的非電類專業(yè)學生提供學習平臺。

課程內(nèi)容設(shè)計深入淺出，可增加汽車維修專業(yè)中涉及的點火電路、左右轉(zhuǎn)向燈、汽車音箱等電路設(shè)計，也要加入與機械設(shè)計專業(yè)相關(guān)的三軸工作臺、打印機、機械臂等內(nèi)容都可應(yīng)用到教學中，將技術(shù)通過學習轉(zhuǎn)化為應(yīng)用為應(yīng)用實踐，從知識點到組裝調(diào)試，擺脫枯燥的理論知識學習，增強學生對常用電子測量工具、常用電子器件的使用。

課外圍繞Arduino組織科技創(chuàng)新競賽，圍繞專業(yè)知識點，以科技競賽為引導(dǎo)，通過創(chuàng)新活動得到進一步的綜合應(yīng)用，通過競賽可以增強學生的榮譽感，亦可以吸引更多的學生來學習電子設(shè)計。

4 結(jié)束語

分析了Arduino開源平臺相比傳統(tǒng)單片機平臺在電類專業(yè)和非電類專業(yè)教學中的優(yōu)勢，根據(jù)Arduino平臺的特點，提出了在教學實踐中的應(yīng)用模式，在此平臺的基礎(chǔ)上有助于激發(fā)學生的學習興趣，提高學生的實踐能力，創(chuàng)新精神等。

參考文獻

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