从教学方法而言,传统单片机部分,采用采用以案例引导法,以任务为中心,提出创设环境、确定任务、完成任务的三部曲来实施教学任务;对应新的单片机课程,可以改进为以传感器网络应用产品为中心的全新思路,提出应用需求要求,确定产品设计任务,完成应用产品设计测试三部曲。
教学方法要突出物联网/传感器网络数据采集、无线通信的概念,构造有实用意义的应用产品背景。例如,智能家居系统中的ZIGBEE红外线遥控转发器,如何实现对电风扇,空调等直接控制; 如何使用串口,控制ZIGBEE网关,实现温度、湿度、光线等传感器数据采集,如何使用SPI接口,完成对传感器的接口和控制,如何使用纽扣电池,实现一个微功耗远程采集控制节点等。
对于无线通信教学,该部分接触到理论部分比较复杂,因此减少理论描述与推导,增加实际的开发和利用,通过9K-6GHZ频谱分析仪/信号发生器等先进教学仪器,让学生看见高频信号和高频功率信号,了解如何使用这些仪器开展测量和设计单片机相关射频电路,并且对无线单片机模块通讯距离,信号质量,环境噪声等进行直观测试,增强学生的感性认识,提升学生的学习兴趣,降低无线通讯部分学习门槛。
对于网络协议部分,建议以ZigBee和RF4CE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,强调应用层开发的流程,辅以网络层和MAC层中针对网络不同拓扑形态的具体设置。从简单的点对点通信的实现开始,逐步过渡到星型网络和网状的构建。网关部分可以使用普通节点和串通信,实现物联网与Internet互联。这部份教学方法使用高级的图形化空中协议分析仪,可以让学生实时看见空中飞行的各种ZIGBEE协议包装,看见图形化的网络拓扑,进行包装比较,分析,直观化可视化的理解协议栈的内涵,大大降低了协议栈教学门槛和增加了教学直观性。
对于低功耗部分教学,可以使用微功耗动态分析仪,观察在电池状态下瞬间功率和动态曲线,自动完成功率计算和了解电池工作时间,看见了功率状态,简化了教学难度,增加了学生兴趣和动手能力。
四、 实验室设备构建和突出教学实践环节
单片机本身技术是一门实践性很的技术,没有实践形同纸上谈兵,造成许多学生的高分低能现象,特别是目前使用无线单片机教学将涉及到的数千兆赫的高频微波信号,这些信号在空中飞行摸不到,看不见,更加增加了单片机教学难度,如果实践教学中,要改变只注重老师讲,学生做的方式,必须依靠全新一代的频域仪器和协议分析仪器等仪器组合来全面改革实践教学体系。