华为硬件本科 应用型本科软件类专业硬件根底课程的研讨

摘 要：跟着工业互联网、才智城市等新式网络的呈现，物联网技能展开，使用型本科将面对新的应战与机会，也迎来了新的学科生长点，我院在软件类专业开设了物联网根底课程，而面向非硬件类专业的同类课程资源较少，本文论述了根据开源硬件的物联网根底课程资源的开发，对课程方针、课程内容、课程施行及试验教育等方面的问题。

关键词：Arduino 物联网 试验教育

现在非硬件专业受专业和学科布景约束，且缺少电子信息类根底课程的支撑，物联网技能根底课程的教育遍及停留在关于根底理论的介绍上，而承当课程教育的师资也缺少硬件根底，所以许多此类课程的开出多流于形式，没有到达课程开设的意图。跟着硬件技能向高度集成化、开源化和易用化的方向展开，越来越多的优异的硬件渠道呈现在科研、教育与工程范畴，极大的降低了硬件学习与开发的门槛，缩短了发生品原型规划时刻，Arduino作为一个面向群众开源硬件渠道已广泛的使用于科研、出产和教育中[1]，因而，本课程的教育资源均以Arduino进行开发与完成。

一、Arduino 简介

Arduino是一种开源的单片机操控器，运用AtmelAVR单片机，选用根据开源代码的硬件渠道，构建开源代码simple I/O接口板，而且具有运用相似Java，C言语的开发环境，与传统的单片机渠道比较具有以下几个长处：

1.开放性

具有硬件与软件的两层开源机制，除官方团队推出的十多个版别外，在全球的一起衍生出多个兼容版别，渠道的生态圈健康有生机；

2.廉价

与传统的物联网试验渠道动辄上万的价格比较，以Arduino渠道建立的物联网试验渠道只需求千元以下，价格优势显着；

3.易用性

在零电子根底的情况下，只需要有必定的编程根底就能够写出相应的硬件操控程序，完成了“硬件即软件”的规划思维；

4.资源丰厚

秉承了开源社区一向的开放性和共享性，开发者能够在Arduino社区轻松找到自己想要运用的一些根本功能模块，特别一些模块供货商也开端越来越注重Arduino社区，为自己的产品供给了Arduino下的运用库，极大的方便了Arduino开发者，使开发者能够不用拘泥于一些根本功能的编写，而能够把自己的精力更多的放在自己想要的功能规划中去。

二、课程资源开发

1.课程性质与理念

物联网技能根底作为一门物联网技能的遍及课程在网络工程本科专业的三年级开出，课程理念遵从STEM科学、技能、工程、数学四位一体的理念[2]，期望经过此课程进步学生将多学科常识融会贯通和归纳使用的才能。

2.课程方针

课程方针旨在让学生了解物联网技能的根本原理、物联网使用的根本开发办法，具有必定的参加物联网使用开发的才能，在进行物联网使用开发实践的进程中让学生对硬件的开发有所了解，并建立学习爱好，然后在学习进程中练习他们的立异才能、协作才能、处理问题的才能，培养学生着手动脑独立思考的学习习气，为今后的个人工作展开开阔必定的视界。

3.课程内容

课程内容的设置遵从根底、使用和归纳三个阶段。根底阶段触及arduino操控器的根本操作办法，数字与模仿信号的输入输出办法、编程语法，必要的电子、数学根底常识；使用阶段经过验證性试验来展开教育，触及传感器与数据收集、执行器操控（直流电机 、舵机）、无线通讯、网络通讯；归纳阶段经过归纳性（规划性）试验对前两个阶段把握的常识与技能进行融会贯通，并鼓舞学生在此阶段进行立异性的规划。以36个课时为规范的一体化教育方法为例，其执行计划如表1所示：

4. 课程施行主张

（1）教育展开前进行具体的学情剖析

在第一个阶段教育中进行详尽的学情剖析，把握学生关于硬件、软件和网络等技能的把握情况，采纳灵活多样的根底阶段教育，力求在此阶段战胜大多数学生关于硬件的惊骇，建立进行硬件开发的自信心。

（2）将实践项目融入到课程中

在第二个阶段，引进实践的日子与出产项目，如：室内温度监测、红外操控空调等实践项目来展开教育。对前一个阶段把握的根底理论与技能进行使用层面的练习。

（3）展开以学生为主导的探究式教育

在第三个阶段进行归纳规划的练习，首要内容为软硬件协同规划及物联网使用原型开发，这一阶段采纳以学生为主导的探究式教育，经过参看硬件的DataSheet，进行论坛评论，网络查找等手法来处理项目开发进程的的关键性技能问题，对学生进行立异层面的练习。激起学生发明创造的热心，并为各类学科比赛的项目进行初期的培养。

（4）教育器件

Arduino操控器主张挑选规范版uno，uno版的arduino的外硬件硬件资源和学习资源最为丰厚；传感器按数字与模仿收集两个类别来进行装备，每个类别至少3个；执行器按数字与模仿操控两个类别进行装备，每个类别至少2个；无线模块按近距离通讯与近场通讯来进行装备，包含zigBee、蓝牙、红外、NFC、RFID等；有线模块以规范的TCP/IP网络模块来进行装备。

结语

本文从课程的方针、内容、课程施行以及教育器件等方面，以物联网技能根底课程为例对Arduino开源硬件课程教育进行了介绍。现在，该课程已在我系网络工程专业开出2年，并孵化出大学生立异创业省级项目2项、全国大学生科技学术比赛项目3项，在后续的课程施行中会进行调整与优化，咱们将持续在实践中探究与完善该课程体系。

参考文献

[1]施智雄. Arduino在大学工科教育中使用探究[J]. 西昌学院学报（自然科学版），2012，（04）：50-54.

[2]王旭卿. 面向STEM教育的创客教育形式研讨[J]. 我国电化教育，2015，（08）：36-41.

[3]杨振堃，胡春燕. 根据Arduino的智能专业实践教育规划[J]. 核算机教育，2015，（18）：95-98.

[4]易向东. 根据Arduino开源硬件的机器人课程资源开发与研讨[J]. 科技立异导报，2016，（31）：70-71.

[5]刘中艳，刘晓. 探究物联网技能下核算机网络工程专业建造[J]. 通讯国际，2017，（01）：55-56.

[6]许浒. 根据物联网的《核算机网络工程》教育规划变革[J]. 电脑常识与技能，2014，（33）：7933-7935.

作者简介

王健（1981-），男，湖北人，讲师，硕士，首要研讨方向为普适核算、机器学习。