“单片机与接口技术”精品资源共享课设计与建设

宋 跃， 余炽业， 胡 胜

(东莞理工学院 电子工程与智能化学院, 广东 东莞 523808)

“单片机与接口技术”精品资源共享课设计与建设

宋 跃， 余炽业， 胡 胜

(东莞理工学院 电子工程与智能化学院, 广东 东莞 523808)

在 “单片机与接口技术” 省级精品资源共享课程的转型升级建设中，针对资源共享课程教学理念、课程内容体系、课程资源等方面进行了研究，特别在资源特色和实践教学体系上进行了重点设计，实践证明该建设是行之有效的。在介绍该课程建设、教学组织、共享资源建设的同时，重点讲述了实验实践教学的组织和课程特色资源的建设情况。

单片机与接口技术； 精品资源共享课； 实践教学体系

2012年以来的大规模在线开放课程在全球迅速兴起，对传统高等教育形成了深刻变革之势，我国自上而下提出的建设精品开放课程极为适时和必要，通过网络传播的资源共享课程以普及共享优质课程资源为目的，体现了现代教育思想和教育教学规律，展示了教师先进教学理念和方法，并服务学习者自主学习[1]。基于80X86背景的“微机原理及应用”与以51TM为典型机的“单片机及接口技术”课程，自2010年9月开始将其合并为“微机原理与单片机技术”，列为学科基础课程，学时80学时(含实验16学时)，在卓越工程师班同时开设课程设计1周。该课程以“单片机与接口技术”申报获2010年广东省精品课程和2013年广东省资源共享课程立项，在建设中与“东莞龙昌”(东莞龙昌-东莞理工2012年国家工程实践教育中心)“东莞博思”“深圳信赢达”等企业一起，针对共享课程课程理念、内容体系、课程资源、实践教学体系等进行了研究与建设，取得了预期效果。

1 课程建设

1.1 教学理念的转变

共享资源课程的建设，首先是教学理念的转变。教学理念转变的核心是以“教”为主转向以“学”为主，以“成果导向教育”为引领，确立“以生为本、以学为主”的教学理念并贯穿于课程建设的全过程[1-2]。

1.2 课程内容体系与教学模块设计

二合一课程在具有很强的系统原理的同时，对实验实践提出了工程应用能力的培养要求。围绕应用型人才培养目标，将二合一课程从知识、课程方法学和课程需解决的专业技能的技术层面出发，设计图1的课程内容体系[3-4]。为便于学生自主学习，围绕课程内容体系，研究本课程知识的内在逻辑，同时在教学中设计6大模块，来实现课程的内在逻辑教学[2,5-6]。

图1 课程内容体系设计

本课程的内在逻辑是：

(1) 以存储器和IO接口为主线，阐明地址译码与接口原理的关联性；

(2) 基于汇编指令，阐释实时控制与时序技术；

(3) 基于程序设计和运行，阐明程序存储与控制原理；

(4) 以中断、定时器、系统扩展、串行口、AD接口等为目标，讨论微机基本技术；

(5) 以总线扩展与串行器件、仿真开发软件、C51与汇编混合编程为目标，研究与讨论嵌入式系统开发与应用。

教学模块设计为硬件模块、指令模块、编程模块、接口模块、开发模块、其他模块，共6个模块，分为20个单元来分解知识点。

1.3 二合一教材

围绕课程内容体系和应用型人才培养需要，把握理论知识必需并面向应用设计的原则，实现学生在完成工作任务的同时获取能力的目标，组织编写出版《单片微机原理与接口技术》二合一教材(主编宋跃)。与传统本科教材相比，有以下特点：

(1) 围绕单片机教学需要，适时推出所需微机基本理论与原理。

(2) 最新实用技术贯穿全书，如Flash、串行总线器件、C51接口编程等，以突出教材内容的前沿与实用特点。

(3) 注重软件仿真与硬件实验的结合，有较多的工程案例资料导入教材，C51与汇编编程交叉出现在教学案例中，对典型案例同时提供汇编与C51对应的源程序。

(4) 在介绍仿真软件μVision、Proteus的同时，教材(含习题)中对常用知识点穿插有实用仿真案例，为单片机实验实践与学习训练提供实用的参考范例。

1.4 构建工程能力培养实验实践体系

从入门训练开始，以培养学生的基础能力为主，利用多方资源，构建实验实践平台，见图2。

图2 实验实践体系构建

硬件资源除新置满足二合一教学需要的DICE-598实验设备用于课内实验外，在课外还开展2项硬件建设：

一是依托课程项目建设，2008年来完成了入门兴趣系列、接口技术系列、综合开发系列3大系列的16种板共3代，共计400余套的单片机实验板的开发与研制，其中入门兴趣系列板每学期以宿舍为单位免费配发给学生自由使用，其他系列板在创新中心、创新基地集中使用。

二是依托学科建设，在学院公共科研平台近4年添置单片机开发所需的高新设备近200套(台)、40个品种，投资近300万元。

以入门兴趣板为起点培养学习兴趣，开展入门训练；基于接口技术板、综合开发板和DICE-598实验设备的课内实验、创新竞赛项目训练，培养基础设计与调试能力；通过课程建设合作企业、实践教学基地的企业项目及教师科研课题，获得工程应用能力。通过课内课外、校内校外的训练结合，逐步实现工程能力的培养。

1.5 考核改革、教学反馈与评价

注重学生学习过程，利用网络教学平台在线开展1次期中考试和1～2次小测试，期末考试变单一笔试为“实验考核”和“笔试”相结合。笔试中提高了针对具体问题设计方案题目的比例，加强课内知识和课外知识的结合，课内实验教学采取50%必做与50%选作相结合，实验室1周开放2个晚上。必做实验由教师和实验教师指导，选作实验由实验教师和学生实验助理指导，期末实行实验考核，以10%计入课程成绩。同时16学时的实验中设计2～3个OBE实验，学生在完成实验后，提交OBE实验报告，评估实际的学习效果，提供现场教学反馈信息，为教学评价和持续改进提供第一手资料[3-4]。

2 资源共享建设

围绕以生为本、以学为主，开展如图3的课程建设，其中共享资源是课程建设的主要表征和载体。

图3 课程建设整体设计

2.1 共享资源建设

课程资源建设见图4。

图4 课程资源建设图

围绕启发学生创新思维和激发学生学习兴趣，建立自学习平台，建设了较系统、完善、连贯且具有交互性的课程网站[5]。

以二合一教材为背景，制作了配套的PowerPoint系列课件，完备的PPT、课程录像、实验演示录像、全套习题解答等网络视频和多媒体课件，逐步实现传统教学手段与现代教学手段的有机融合。

在课件制作中，加入常用仿真开发软件的内容，如单片机开发调试软件Keil C51 μVision，硬件设计Proteus电路仿真软件，并结合积累的经验，提炼出一些有代表性的例题给学生演示整个设计过程，同时通过Keil C51 μVision与Proteus的有机结合来建立一个软硬件联合仿真系统，从而实现系统的总调，逐步实现理论教学与工程实践应用的有机融合。

课程网站资源除基本的课程信息、教学大纲、课程标准、主讲教材与参考书目、多媒体课件(自制系列PPT)、教学录像(80节)、习题库(10余个版本)、考研试题库(近30套)、历年考试试卷及评分标准(40余套)、其他学习教材(含各种PPT 10余套)、实验软件、网络教学平台(作业系统、在线考试系统、 辅导答疑系统)等基本资源外，还建设了具有工程特色的拓展资源库[4-6]，主要含：

(1) 设计案例栏目里有近120个案例。

(2) 应用资源库含有技术开发资源、器件资料库、行业标准、进阶资料库，近60个文档。

(3) 课外实践栏目含有单片机3大系列板、单片机实验箱技术改造、仿PC机单片机实验板等较完整的技术文档(资源说明、电路图、实验程序等)，供学生进行单片机学习及应用开发参考，同时备有空PCB板供学生训练使用。

(4) 学生成果栏目含单片机(含ARM)的竞赛获奖、公开论文、知识产权等科研成果等展示近70余项。

(5) 在网络教学平台中建设40余套300多题的试题库，可以进行自动组试卷和手动组试卷。

2.2 交互性教学

全面启动网络化教学，2014年3月全面开展在线答疑、布置和批改作业、在线考试测试、教学互动、发布课程资讯等网络化教学[7-10]，不断丰富课程网站(http://jpkc.dgut.edu.cn/mcu)资源，近年来课程网站的访问率和利用率大大提高。积极采用E-mail、QQ、BBS等网络工具，在网络上和学生进行实时交流和互动，到2016年11月10号，课程总访问近40万次，架起了师生交流的桥梁，扩充教学时空，弥补了课堂教学答疑时间不足的缺陷，有利于教师掌握学生的学习效果和反馈意见，及时调整教学进度和教学方法。网上教学资源基本成形，同时还在不断充实和更新中。

3 资源共享课程特色

3.1 “以生为本、以学为主”“成果导向”

现代知识的传播模式和个性化的学习方式有利于学生导学和助学，通过开发和集成学生自学习资料库，为学生自主学习、开阔视野、培养能力和提升素质提供优质资源。

利用网络优势，除为学生提供教学视频、多媒体课件、实验实践等基本教学资源外，着力为学生提供更多的资源，如设计案例、技术开发资源库、器件资料库、行业标准、进阶资料库、学生成果库等，便于学生把握学习进度、范围和深度，同时了解微处理器的发展和企业研发标准。

3.2 自学习与知识传承相结合

借助网络教学平台打造常见问题、热点讨论、难题释疑、经典错误案例，培养学生甄别和处理信息的能力。通过网站大量的资源，如习题库、试卷库、考研试题库、优秀设计库、公开发表论文库、知识产权库等，向学生提供自学习资源。

3.3 利用仿真技术和案例设计

从思维方法入手，以知识点为基础，用设计案例引导学生。本课程包含微机理论，但又以51单片机作为实践载体，课程信息量大，对初学者来说有许多难点。我们抓住问题关键，从51单片机应用出发，在讲述单片机基本资源的基础上，通过仿真技术和设计案例，让学生身临其境，引导学生入门。重点体现在基础和应用2方面[1,11-12]：

(1) 理解微机内部结构,熟悉51TM单片机资源。

(2) 能够在μVision4、Proteus8仿真软件环境下搭建硬件编写软件完成调试。

(3) 掌握时序、接口分析方法、汇编和C51编程。

(4) 掌握常用接口技术和最小系统设计。

3.4 加深基础理论，提升应用能力

在理解基本原理基础上，重视实验实践是本课程的又一重要环节。对实践教学，同样有“质”和“量”的要求，一步一个脚印，学习系统但不冷落原理，使用工具但不忽视规律，促进学生全面、协调、可持续发展[2]。

(1) 在掌握基本原理的基础上，熟练运用μVision4、Proteus8完成系统设计。

(2) 学生完成选题—设计—仿真—调试的全过程。

(3) 通过创新竞赛、科研等项目，提高自主学习、创新和实战能力。

3.5 校企合作，共建多维、立体化、交互式教学平台

基于“国家级工程实践教育中心”的东莞龙昌、参与精品和资源共享课程建设的东莞博思，共建“创新基地”的东莞创锐、东莞博思、东莞拓扑，基于课程群案例合作的深圳信赢达等，以及基于科研项目合作(委托)的企业，为学生的创新竞赛、课程设计、毕业设计以及项目案例建设，提供了具备行业特色的实战选题。来自企业的企业标准、企业项目、设计案例等为课程资源提供了丰富的企业背景。

在开展工程实践训练的同时，将材料写作、研究合作、国际交往等多种能力的综合培养融入能力培养的全过程，学生的知识产权、公开论文、竞赛获奖等成果展示提升了课程资源的示范效应。

4 结语

通过实践，取得了一定的成绩，基于本课程建设，2015年省“嵌入式测控技术课程群”综合改革项目获批，但仍有很多不足：

(1) 课程网站需继续加大来自企业的资源，同时适当引进境内外的教育资源。

(2) 为持续改进课堂教学，需加大社会评价和社会需求环节的信息反馈, 完善闭环控制机制[3]。

(3) 学习者不仅需要课程资源的丰富性、系统性、连贯性，还需要学习的组织性、评估性和反馈性,更需要一个 “先行组织者”[5]来实现继续研究和实践。

References)

[1] 李健.“金融学”资源共享课程建设的理念与设计[J].中国大学教学，2013(9):15-17.

[2] 潘峰，薛定宇，陈大力，等.控制系统仿真与CAD国家精品资源共享课程建设[J].实验室研究与探索，2013,32(11)：286-289.

[3] 蒋宗礼.建设国家精品资源共享课提高人才培养质量[J].中国大学教学,2013(1)：13-16.

[4] 边颖,李爱萍,尤春阳.国家精品资源共享课程建设初探[J].教育与职业, 2014(8):127-128.

[5] 周雨青,张勇,叶善专,等.探析物理精品资源共享课程的建设与发展[J].中国大学教学,2013(3)：59-61

[6] 国家精品课程[EB/OL].http://www.ruder.com.cn/WebCenter/item/part/gjjpkc,2008-03-25.

[7] 吴宁，冯博琴.对国家精品课程转型升级与资源共享建设的认识与实践[J].中国大学教学，2012(11):6-9.

[8] 陈德为,吴亦锋.《单片机原理与接口技术》课程教学的若干思考[J].高教论坛. 2005(4):58-60.

[9] 屈莉莉.“单片机原理”课程教改初试[J].高等工程教育研究,2002(1):85-86.

[10] 张洪田，孟上九，秦进平,等.应用型人才培养体系的探索与实践[J].中国高教研究，2008(2):86-88.

[11] 廖平.单片机实验教学的改革[J]. 实验室研究与探索,2004,23(7):36-38.

[12] 宋跃，余炽业，张志坚.单片机精品课程的实践教学改革[J].实验室研究与探索，2009，28(3):83-85,95.

Design and construction of SCM and Interface Technology excellent resource sharing course

Song Yue, Yu Chiye, Hu Sheng

(School of Electronic Engineering and Intelligence, Dongguan University of Technology, Dongguan 523808, China)

In transformation and upgrading of the provincial excellent resource sharing course of SCM and Interface Technology, the teaching idea, the content system and resources of this resource sharing course are studied, and the resource characteristics and practical teaching system are especially designed. The practice proves that the construction is effective, the construction of the course, the teaching organization and the construction of the sharing resources are introduced, and the construction of the experimental practical teaching and the construction of the curriculum resources are also emphasized at same time.

SCM and interface technology; excellent resource sharing course; practical teaching system

10.16791/j.cnki.sjg.2017.06.037

2016-11-11 修改日期：2017-03-04

2013年广东省高等学校教学质量与教学改革工程本科类立项建设项目；2015年度广东省高等教育教学改革项目(本科类综合类教改项目)

宋跃(1963—)，男,湖南邵阳，硕士，教授,研究方向为电路与系统、电子测量与仪器、电子教学论等.

E-mail：eda815@163.com

G642.0

A

1002-4956(2017)06-0150-04

实验教学研究