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摘要:arduino單片機具有上手快、易操作、資源豐富等特點，在高職單片機教學中成為主流。但由于Ar-duino涉及的知識點較多且較為零散，造成教學過程中學生不能夠有效地進行消化。針對高職物聯網應用技術專業Arduino程序設計的教學現狀，以項目式教學法為主要理論基礎，開發了基于Arduino的智能家居教學項目，構建以項目為核心的教學組織方式和課程評價體系，取得了良好的教學效果。

關鍵詞:Arduino程序設計;項目式教學;智能家居

1課程項目設計

智能家居系統一般功能包括:對家居環境的精準監控、對家電設備的精確控制、與用戶信息的交流(包括處理用戶的命令及在特定情況下將家居環境的某些信息發送給用戶)等［1－2］。根據這些功能需求，將智能家居項目分解為六個不同的教學模塊.(1)項目一主要訓練學生根據系統設計要求寫出需求分析報告，能夠將復雜系統劃分為不同簡單子系統，能夠熟練使用Arduino集成開發環境進行項目開發。(2)項目二訓練學生掌握Arduino模擬量輸入檢測與數字輸出控制、串行通信技術、LCD時序模擬等技能。(3)項目三訓練學生掌握Arduino數字量的輸入采集、中斷應用與GSM通信等技能。(4)項目四主要訓練學生掌握模擬輸出、庫函數的調用等技能。(5)項目五主要訓練學生掌握藍牙通信、WiFi無線數據傳輸、Zigbee無線數據傳輸等技能。(6)項目六主要訓練學生的測試、調試、集成等能力。

2課程項目實施

2．1角色分工

角色扮演模擬教學法以能力培養為目標，以互動教學、全真模擬為特征，可以真正實現“學生主體、教師主導”的教學模式［3－4］。同時讓學生真正了解不同崗位的崗位職責，提高了學生的職業素養［5－6］。組織學生進行小組項目設計，首先對全班學生進行適當的分組。分組時主要考慮學生的個性特征、學習能力、學習態度等幾個方面的因素，保證每個小組在大致相同的水平上展開合作學習，從而保證組內成員的互補和組間的公平競爭。使學生在競爭中感覺與其它小組“旗鼓相當”，從而增加合作的動力，增強取勝的信心，取得良好的合作效果。小組合作項目設計，為防止有的學生無所事事，就需要分工明確。我們要使每個成員都擔當特定的角色，并且每個角色都是不可替代的。學生不再是傳統的身份，他們將成為項目經理、軟件設計工程師、硬件電路工程師、測試工程師等工作崗位角色，每個人在完成自己本職工作的同時，還要兼顧團隊協作、溝通，既培養了專業技術能力，又提高了職業素養。在智能家居項目設計實踐教學中，一般由四人構成項目小組，每組設立小組長、硬件開發人員、軟件設計人員以及文檔撰寫人員。小組長負責整個項目實施過程的任務分配，協調溝通等工作，組織全組人員有序地開展討論交流、動手操作、探究活動以及最后的答辯講解工作。硬件開發人員負責原理圖設計、硬件電路搭建等工作。軟件設計人員負責軟件流程圖設計、編程等工作。文檔撰寫人員負責各部分文檔的撰寫、答辯PPT的制作等。

2．2基于“工作過程”的項目開展

基于工作過程的六步法包括:信息、計劃、決策、實施、檢查以及評估六個工作步驟［7］。目前，基于工作過程系統開發職業教育課程的主流思想是學習領域課程模式［8－9］。本文將“六步法”與“基于工作過程導向”的項目教學模式相結合，模擬企業真實的工作環境，讓學生親身參與到工作過程之中，學習和掌握與工作過程相關的知識和技能，學會從工作過程的全局出發分析問題和解決問題，從而獲得與工作崗位更貼近的職業能力。信息搜集:教師將事先做好的項目成品展示給學生看，演示項目成品的功能，讓學生能夠了解整個項目的需求，對項目有一個初步的認識。項目的任務要求要明確，但要給學生留有一定的設計空間。根據項目任務要求，學生應通過互聯網或參考書等搜集項目需要的相關知識，教師向學生講解項目中應用到的新知識點，學生完成需求報告。制定計劃:各小組根據搜集的資料，設計與規劃項目開發的步驟與方法，將復雜項目進一步細分，形成一個初步可行的方案。具體工作內容包括撰寫計劃書，制定任務分配表及進度表等。項目設計與實施:各組對項目方案作進一步的完善，確定最佳方案。教師可根據學生方案提出指導性意見，但不會過度干涉。學生根據方案完成各個項目原理圖設計、元器件的選型與購置、印制電路板的繪制與制作、元器件焊接檢測、軟件編程與調試，撰寫項目報告書。項目驗收:各小組制作答辯PPT，對自己的作品進行展示和講解，講解內容包括項目設計思路、項目原理、實施過程中遇到的問題及解決方案等。教師應該對學生創新的部分進行鼓勵，對項目不足的地方提出建議，并讓學生對項目中出現問題較多的地方進行討論。

3考核評價

課程采取過程考核和結果考核相結合的考核方法，兼顧技能考核以及職業素養考核。過程考核評分主要參考學生在項目中的參與度、操作規范度、紀律及衛生等;結果考核評分依據包括原理圖繪制、PCB繪制，流程設計、系統功能實現情況等。每個子項目的成績都以百分制計，評價結果由三部分構成:小組成員自評(占比30%)、組間互評(占比30%)以及教師評價(占比40%)組成。故學生每個子項目的得分為:小組自評得分×30%+小組互評得分×30%+教師評分×40%。學生最終成績為各個子項目得分的平均值。各項評分都有相應標準，使考核評價盡量做到合理、公平、公正。

4結語

通過教學實踐表明，在基于工作過程的項目教學中，真正做到了“以學生為主體、教師為主導，教與學互動、講與練相結合”的教學目標，學生的學習興趣和動手能力大大增強，對于Arduino和物聯網的認知進一步加強，教學效果顯著提高，基本實現了課程改革的預期效果。

作者：孫林娟 賈月輝 單位： 天津大學仁愛學院 天津中德應用技術大學