摘 要：随着物联网技术不断发展，我国物联网的应用范围越来越广泛，单片机技术作为物联网底层最为重要的技术，也随之受到行业内的重视和推广。传统的单片机教学已经不能满足现代教学的需要，物联网技术在单片机教学中的应用成为新教育改革形势下提高单片机教学质量的一条有效途径。本文对物联网在单片机教学中应用的必要性和可行性进行分析，针对传统单片机教学中存在的缺陷，探讨物联网技术在单片机教学中的具体应用。
关键词：物联网；单片机；教学；应用
中图分类号：TP368.1-4
随着网络技术的不断发展，物联网技术的提出和不断成熟，物联网技术的应用越来越广泛，在多个行业领域中发挥着重要的作用，由此，物联网技术也受到科研机构、企事业单位以及高等学校教育的关注。物联网技术的发展和产业化脚步的加快，对相关专业的人才需求量也在不断增加，很多高校都开设了物联网技术相关的专业，培养物联网专业型人才并配置相应技术的专业课程。单片机是应用最为广泛的嵌入式系统，也是物联网底层最为重要的技术，因此，单片机课程也成为高校物联网专业的核心课程。然而，在我国很多高校中，单片机教学还停留在51系列的单片机上，这显然跟不上物联网技术的发展步伐，而且在教学的内容和方法上也与现代教育的要求不相适应。在物联网时代背景下，如何将物联网技术在单片机教学中合理的应用，提高我国高校单片机教学的质量，是本文要谈论的问题。
1 物联网的含义及其发展现状
物联网简单理解就是物物相连的智能型互联网，是物体利用智能化感应装置或者设备通过网络的传输将信息传送到指定的信息处理中心，从而实现人与物之间、物与物之间信息的交互和自动化的信息处理。物联网与互联网的区别在于其连接的是物理空间，能够满足不同用户的多样化的信息需求，应用涵盖的范围非常广泛，并且使用简便、快捷。近年来，物联网技术发展非常迅速，以此发展速度推算，在未来十年后，物联网的业务范围将是现今互联业务的三十倍以上，极具发展潜力。在我国物联网的起步较早，在全球范围内，我国的物联网的技术无论在技术水平上还是标准化方面都具有一定的优势。随着物联网技术优势的不断显现，我国对物联网技术的研发加大力度，将其列为经济科技的发展重点，可以说，我国的物联网发展已经成为我国国家战略发展的重点课题。
物联网是以嵌入式系统为基础的，其以无线通信为传感信息的主要途径，以微处理器作为信息出来的智能核心。物联网的网络是分层次的，最底层为感知层，主要有SOC单片机、嵌入式系统以及传感器和无线通信模块来构成物联网络的末端或者节点。利用节点来收集待管理对象的基本属性、环境及其自身状况的信息，并对着新信息进行融合向信息处理中心转发。节点执行对于物联网络高层信息管理和控制的任务。物联网由若干的网络节点来构成，而微处理器则是网络节点的核心部分。
2 传统单片机教学中存在的问题和缺陷
2.1 以理论教学为主，教学效果不理想
传统的单片机教学以理论教学为主，而教材则是理论教学的关键因素，虽然现今高校中相关教学的教材有很多种，但是从整体上来看，教材内容都是基本的理论知识，教材难度偏高，教师单纯的理论教学讲授起来比较吃力，学生理解起来也比较困难。而且课程理论本身以原理为主，具有一定的抽象性，学生学习起来显得枯燥乏味，学习兴趣不高，课堂教学效果不理想。
2.2 实践环境与应用相脱节
很多学校在单片机的教学中将实践环节在仿真实验平台中实现，而对于单片机外围硬件电路的仿真实验，即使不用仿真器、实验板、编程器等，仅利用电脑配合相关的软件就可以将仿真实验建立起来。当然也有的学校使用一些相应的设备但是总体来看设备陈旧落后的现象普遍存在，与当前的应用市场格格不入。学生在课堂学习后，对单片机系统的整体开发的认识并不完整，甚至可能对单片机系统出现误解。这种教学方法与硬件知识和实际操作脱节，与当今社会对单片机方面的人才需求不相适应。
3 单片机教学中应用物联网技术的必要性分析
随着物联网技术的发展，我国已经进入了物联网产业化的时代，这为单片机的教学提供了发展的契机的同时也带来了巨大的压力和挑战。在物联网时代使单片机的教学在教学目标的设立上、教学内容的制定上、教学方法的改革上和教学课程的设置上都亟待改革。从我国传统单片机教学中存在的问题中可以很清楚的看到，单片机教学的改革是教育发展的必然要求，是为社会培养高技术专业人才的需求。物联网发展的国家战略也要求院校培养出掌握物联网相关技术、理念和应用设计人才。
物联网的教学科可分为理论基础课程、技术核心课程和实践应用开发。现代单片机教学改革仍然是建立在传感器、嵌入式等基础课程的基础之上，而对于技术核心课程可选择无线SOC单片机，这样可以在传统单片机教学的基础上更加深入。对于嵌入式微处理器可将其作为网关，对其所具有作用加以强调。
4 物联网加上在单片机教学中的具体应用
在物联网时代，单片机教学的重点在于如何将单片机与无线通信紧密结合融为一体，现今新型单片机主要特点在于具有多种新型接口，使用各种新型模块。为了满足现代企业对人才的需求，人才培育与物联网时代发展相适应，必须从教学内容、教学方法和教学实践三方面进行改革。
4.1 设定教学内容，改革教学方法
在单片机的教学中应该以物联网系统的应用为基础，强调互联网络、无线通信、信息数据的采集和传送的基础性知识。单片机可选择无线SOC单片机，对于传统单片机教学中的基础性内容教学加以继承，对于软件系统和网络协议选择ZigBee协议栈，通过具体事例对协议栈的各层实现进行讲授。
教学方法方面要深入进行改革，突出重点。对于传统单片机部分的教学，理论教学配合实际案例，可创设一定的情境，设立任务，以完成任务为目标，进行单片机教学的实施。需要注意的是，任务的确立要以物联网应用为背景，强调物联网中数据的采集和传送以及无线通信的知识点，开发背景的构造要具有实用性。例如对于SPI接口的教学，从原理到接口函数再到模块的使用，可结合SPI通信的实例进行教学。对于无线通讯部分的教学，要注意在理论讲授方面可适当的减少，而相应的增加无线通信方面的实际应用，让学生更加直观的对其加以认识。对于网络协议部分的教训，以ZigBee蓝本，以Keil等开发系统中用C语言书写的ZigBee协议栈程序为具体对象，将教学重点放在应用层开发的具体流程以及网络拓扑形态的设置方面，从简入深，循序渐进的向星型网络的构建过渡。
4.2 构建实验平台，加强教学实践
单片机技术具有很强的实践性，纯理论的教学，不配合实训等同于纸上谈兵。对于单片机的教学，不能仅限于教师课堂上的理论讲授，要加强实践教学，通过学生的亲自参与，让学生更加具体，更加直观的对单片机技术加以认知和理解。构建实验平台，首先要更新单片机教学实验系统，选择新型的无线SOPC单片机实验箱，同时为了能够与原实验兼容，为代码移植提供方便，可使用Keil/IAR的编译开发平台。实验内容包括SOC单片机的基础硬件实验、网络协议实验和综合实验。实验的时间方面适当加以延长，对实验形式进行灵活合理的配置，以打造开放性实验室为最终目的。在实验教学中，要以综合性实验为重点，鼓励学生亲自参与，自主创新，教师给予适当的指导和帮助。
鉴于单片机技术的实践性特点，增强实践教学对于提高教学质量，达到理想的教学效果十分必要。实践教学可通过专业课程设计、各类竞赛、各种实践活动的形式来表现，采用多种方式相结合，力争为学生创造更多的锻炼机会、实践机会，以提高学生的实践能力。需要注意的是，实践教学的开展要建立在市场需要的基础之上，以培养学生的创新能力和开发设计能力为目标。
总之，在进行单片机的教学中要将物联网技术充分的加以利用，让学生在了解物联网技术，掌握单片机技术基本的理论知识的同时学会操作技能，培养学生的创新能力以及自主开发的能力，为社会培养更多具有高素质、高能力的专业型人才。
参考文献：
[1]古丽萍.对于我国物联网应用与发展思考[J].通信世界周刊，2011（11）.
[2]张应福.物联网技术与应用[J].通信与信息技术，2012（01）.
[3]王东.单片机原理及应用教学改革初探[J].安顺学院学报，2012（03）：95-96.
作者单位：辽宁公安司法管理干部学院，沈阳 110161
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