Arduino程序设计课程教学改革

前言：想要写出一篇引人入胜的文章？我们特意为您整理了Arduino程序设计课程教学改革范文，希望能给你带来灵感和参考，敬请阅读。

摘要:arduino单片机具有上手快、易操作、资源丰富等特点，在高职单片机教学中成为主流。但由于Ar-duino涉及的知识点较多且较为零散，造成教学过程中学生不能够有效地进行消化。针对高职物联网应用技术专业Arduino程序设计的教学现状，以项目式教学法为主要理论基础，开发了基于Arduino的智能家居教学项目，构建以项目为核心的教学组织方式和课程评价体系，取得了良好的教学效果。

关键词:Arduino程序设计;项目式教学;智能家居

1课程项目设计

智能家居系统一般功能包括:对家居环境的精准监控、对家电设备的精确控制、与用户信息的交流(包括处理用户的命令及在特定情况下将家居环境的某些信息发送给用户)等［1－2］。根据这些功能需求，将智能家居项目分解为六个不同的教学模块.(1)项目一主要训练学生根据系统设计要求写出需求分析报告，能够将复杂系统划分为不同简单子系统，能够熟练使用Arduino集成开发环境进行项目开发。(2)项目二训练学生掌握Arduino模拟量输入检测与数字输出控制、串行通信技术、LCD时序模拟等技能。(3)项目三训练学生掌握Arduino数字量的输入采集、中断应用与GSM通信等技能。(4)项目四主要训练学生掌握模拟输出、库函数的调用等技能。(5)项目五主要训练学生掌握蓝牙通信、WiFi无线数据传输、Zigbee无线数据传输等技能。(6)项目六主要训练学生的测试、调试、集成等能力。

2课程项目实施

2．1角色分工

角色扮演模拟教学法以能力培养为目标，以互动教学、全真模拟为特征，可以真正实现“学生主体、教师主导”的教学模式［3－4］。同时让学生真正了解不同岗位的岗位职责，提高了学生的职业素养［5－6］。组织学生进行小组项目设计，首先对全班学生进行适当的分组。分组时主要考虑学生的个性特征、学习能力、学习态度等几个方面的因素，保证每个小组在大致相同的水平上展开合作学习，从而保证组内成员的互补和组间的公平竞争。使学生在竞争中感觉与其它小组“旗鼓相当”，从而增加合作的动力，增强取胜的信心，取得良好的合作效果。小组合作项目设计，为防止有的学生无所事事，就需要分工明确。我们要使每个成员都担当特定的角色，并且每个角色都是不可替代的。学生不再是传统的身份，他们将成为项目经理、软件设计工程师、硬件电路工程师、测试工程师等工作岗位角色，每个人在完成自己本职工作的同时，还要兼顾团队协作、沟通，既培养了专业技术能力，又提高了职业素养。在智能家居项目设计实践教学中，一般由四人构成项目小组，每组设立小组长、硬件开发人员、软件设计人员以及文档撰写人员。小组长负责整个项目实施过程的任务分配，协调沟通等工作，组织全组人员有序地开展讨论交流、动手操作、探究活动以及最后的答辩讲解工作。硬件开发人员负责原理图设计、硬件电路搭建等工作。软件设计人员负责软件流程图设计、编程等工作。文档撰写人员负责各部分文档的撰写、答辩PPT的制作等。

2．2基于“工作过程”的项目开展

基于工作过程的六步法包括:信息、计划、决策、实施、检查以及评估六个工作步骤［7］。目前，基于工作过程系统开发职业教育课程的主流思想是学习领域课程模式［8－9］。本文将“六步法”与“基于工作过程导向”的项目教学模式相结合，模拟企业真实的工作环境，让学生亲身参与到工作过程之中，学习和掌握与工作过程相关的知识和技能，学会从工作过程的全局出发分析问题和解决问题，从而获得与工作岗位更贴近的职业能力。信息搜集:教师将事先做好的项目成品展示给学生看，演示项目成品的功能，让学生能够了解整个项目的需求，对项目有一个初步的认识。项目的任务要求要明确，但要给学生留有一定的设计空间。根据项目任务要求，学生应通过互联网或参考书等搜集项目需要的相关知识，教师向学生讲解项目中应用到的新知识点，学生完成需求报告。制定计划:各小组根据搜集的资料，设计与规划项目开发的步骤与方法，将复杂项目进一步细分，形成一个初步可行的方案。具体工作内容包括撰写计划书，制定任务分配表及进度表等。项目设计与实施:各组对项目方案作进一步的完善，确定最佳方案。教师可根据学生方案提出指导性意见，但不会过度干涉。学生根据方案完成各个项目原理图设计、元器件的选型与购置、印制电路板的绘制与制作、元器件焊接检测、软件编程与调试，撰写项目报告书。项目验收:各小组制作答辩PPT，对自己的作品进行展示和讲解，讲解内容包括项目设计思路、项目原理、实施过程中遇到的问题及解决方案等。教师应该对学生创新的部分进行鼓励，对项目不足的地方提出建议，并让学生对项目中出现问题较多的地方进行讨论。

3考核评价

课程采取过程考核和结果考核相结合的考核方法，兼顾技能考核以及职业素养考核。过程考核评分主要参考学生在项目中的参与度、操作规范度、纪律及卫生等;结果考核评分依据包括原理图绘制、PCB绘制，流程设计、系统功能实现情况等。每个子项目的成绩都以百分制计，评价结果由三部分构成:小组成员自评(占比30%)、组间互评(占比30%)以及教师评价(占比40%)组成。故学生每个子项目的得分为:小组自评得分×30%+小组互评得分×30%+教师评分×40%。学生最终成绩为各个子项目得分的平均值。各项评分都有相应标准，使考核评价尽量做到合理、公平、公正。

4结语

通过教学实践表明，在基于工作过程的项目教学中，真正做到了“以学生为主体、教师为主导，教与学互动、讲与练相结合”的教学目标，学生的学习兴趣和动手能力大大增强，对于Arduino和物联网的认知进一步加强，教学效果显著提高，基本实现了课程改革的预期效果。

作者：孙林娟 贾月辉 单位： 天津大学仁爱学院 天津中德应用技术大学