课程思政视域下电子信息工程专业单片机教学设计与实践

李成勇

（重庆工程学院电子信息学院，重庆 400056）

一、引言

《单片机与接口技术》是电子信息类专业的核心课程之一，具有自身的体系和很强的实践性。它是电子电路相关专业培养学生设计电子产品的关键课程,本课程以培养学生单片机系统的开发应用能力为目标，以项目为导向，包括单片机基本原理、单片机基本应用、单片机应用系统设计方法，是电子信息类专业的重要支撑技术课程。

通过本课程的教学，使学生掌握单片机原理与应用的基本知识，获得单片机应用系统设计的基本理论与基本技能，掌握单片机应用系统各主要环节的设计、调试方法及开发步骤。培养学生分析问题、解决问题的综合能力。为学生学习后续课程及毕业后从事与单片机应用技术相关工作岗位打下坚实基础。

本课程共有48 课时，线下总学时为32 课时，以教师讲授为主（占16 学时），有重点的讲授，加入大量课堂讨论（占16 学时），线上以实验室+虚拟仿真平台+实际项目为学生锻炼平台（占16 学时），在课堂讨论中进行学生与学生翻转，针对线上遇到的问题在线下时间互相提问，累计平时成绩。在教学内容上重构知识体系：重在实际应用，强调外部特性，弱化内部复杂结构，确保“突出应用”为主知识点体系，并将所有知识体系用5 个学习情境贯穿。

二、课程总体规划

根据工学结合的应用技术教育理念，课程组深入多个企业调研，并根据学生实际情况，采用翻转课堂教学模式，本门课课堂翻转有两种形式，主要是角色翻转，包括教师与学生翻转、学生与学生翻转。其中教师与学生翻转体现在线上线下，线下总学时为40 课时，以教师讲授为主（占24 学时），有重点的讲授，加入大量课堂讨论（占16 学时），线上以实验室+虚拟仿真平台+实际项目为学生锻炼平台（占8 学时），在课堂讨论中进行学生与学生翻转，针对线上遇到的问题在线下时间互相提问，累计平时成绩。在教学内容上重构知识体系：重在实际应用，强调外部特性，弱化内部复杂结构，确保“突出应用”为主知识点体系，并将所有知识体系用5 个学习情境贯穿。选取构建单片机最小系统、接口与显示技术、定时中断系统、串行口通信系统、单片机双机通信等典型项目作为教学情境案例，每一个情境有若干任务组成，分线下线上任务，所选取任务突出实用性、趣味性及科学性，保证学生能够在线上通过查找资料等方式完成。

三、课程教学设计与方法

（一）课程教学设计思路

课程教学设计思路如图1 所示；

图1 课程教学设计思路

（二）课程内容设计

1.构建单片机最小系统（12 课时）--其中线下6 学时，线上6 学时。知识点1.1-认识单片机2课时（线上）任务1.1-点亮一个发光管2课时（线下）,知识点1.2-keil 工具使用2 课时（线上）,任务1.2-控制一个发光管亮灭2 课时（线下）,知识点1.3-C 语言2 课时（线上）,任务1.3-流水灯控制2 课时（线下）。

2.接口与显示技术实训（外部电路设计20 课时）--其中线下10 学时，线上10 学时。知识点2.1-数码管2 课时（线上），任务2.1-数码管显示0-9 2 课时（线下），知识点2.2-数码管动态显示原理 2 课时（线上），任务2.2-数码管动态显示0-99999 2 课时（线下），知识点2.3-点阵显示原理2 课时（线上），任务2.3-点阵显示电子广告牌2 课时（线下），知识点2.4-键盘显示原理2 课时（线上），任务2.4-数码管显示4X4 矩阵键盘按键号2 课时（线下），知识点2.5-2 液晶显示原理2课时（线上），任务2.5-1602 液晶显示班级学号2 课时（线下）。

3.定时中断系统实训（内部资源应用16 课时）--其中线下8 学时，线上8 学时。知识点3.1-定时_计数器2 课时（线上），任务3.1-T0控制流水灯2 课时（线下），知识点3.2-内部中断系统理论2 课时（线上），任务3.2-10s的秒表2 课时（线下），知识点3.3-外部中断系统理论2课时（线上），任务3.3-用定时器设计的门铃2 课时（线下），任务3.4-定时器控制数码管动态显示2 课时（线上）综合练习，任务3.5-用计数器中断实现100 以内的按键计数2 课时（线下）。

4.串行口通信系统实训（8 课时）--其中线下4 学时，线上4 学时。知识点4.1-串口通信原理2 课时（线上），任务4.1-两个单片机之间通信设计2 课时（线下），知识点4.2-AD 转换器2 课时（线上），任务4.2-ADC0808 PWM 应用设计2 课时（线下）。

5.硬件应用设计实训（8 课时）--其中线下4 学时，线上4 学时。知识点5.1-74LS138译码器原理1课时BCD译码数码管原理1课时（线上），任务5.1-74LS138 译码器应用1 课时（线下），任务5.2-BCD 译码数码管显示数字1 课时（线下），知识点5.2-74HC59 原理1 课时，74LS14原理1 课时（线上），任务5.3-74HC595 串入并出芯片应用1 课时（线下），任务5.4-74LS148 扩展中断1 课时（线下）。

（三）教学方法设计

在教学方法上变传统的“讲授”型教学为“做中学、学中做”的翻转课堂教学模式，学生不再局限课堂教学，把一半课堂还给学生自己使用，每个情境以若干任务形式把实训知识点进行分解，通过网络教学平台下发任务书给每一个同学。任务书明确项目要求，指导学生主动查阅资料获取知识。为避免同学在个体学习过程中有畏难情绪，同时培养学生实际学习工作中的团结协作能力，在强调学生自主学习的同时，在教学过程中采用合作式学习，建立一种相互式学习、竞争式学习的学习风气。一个阶段性线上任务实施完成后，每个学生在课上要对该阶段项目调试结果进行分析，数据进行统计、总结，并以项目报告的方式提交任课教师。为体现“理论够用”，强调学生在课下的能动性，在每个阶段结束后进行知识测评，从而检查学生的掌握情况。教师的教学过程就是导演学生学习的线下线上各个环节，做好各个环节的穿针引线工作，当然必要的时候要给予学生知识内容上的纠正和补充。通过任务解析——独立操作——讨论——教师演示——反馈等环节真正做到以行动导向为理念的翻转课堂教学。

（四）课程资源设计

1.课件集

《单片机与接口技术》课件集（PPT）,以知识点为单位制作PPT，要求制作精美简单，以简单的形式把知识点介绍清楚，每个知识点PPT的张数控制在10 页以内。每个任务制作一个PPT，PPT 内容包括任务布置、任务分析、课堂讨论、任务实施、分析归纳、任务拓展、考核、下次线上任务布置等内容。

2.微课

线上需要教师提前录制好学习视频，学生通过观看视频完成相关作业。是对于学生而言，学生无法耐心观看45 分钟的视频，也不知道重点难点在哪里，因此需要微课作为翻转课堂的载体，作为翻转课堂中学生自学的重要资源。微课是通过简短的视频记录教师围绕某个知识点所开展的教学活动，微课具有教学目标明确，内容精简，知识点针对性强，具有短小精悍的特点。微课将知识碎片化，只需要将本次课程学习内容讲清楚即可。教师使用现有的“超级录屏”以及“视频编辑专家”软件即可录制以及编辑微课视频，教师录制过程简单，学生学习有针对性，学生遇到问题可以反复观看学习。本门课把每一个知识点录制一个微课，时间控制5-10 分钟内。另外，也可以推荐一些微课视频和相关网站，进一步拓宽学生的视野。

3.在线测试题库

利用网络教学平台，课后给学生布置一些提高的设计任务，发布在课程网站上让学生去完成。每一个情景学习结束后，及时了解学生学习情况，通过网络平台，发布在线试题，要求学生在规定的时间内完成。还可以相关任务拓展，例如，数码管的动态显示可以布置 4 位计数器的设计，提高学生综合应用的能力。

针对实验箱配置，制定了实训指导书，设置了24 个实训操作任务。为了是学生从单一任务向综合性、系统性任务转变，设置了5 个教学案例库。编制了涵盖5 个项目15 个知识点的13 套完整上机操作试题，并提供了参考程序。针对翻转部分内容编制了12 套线上作业题，主要是对翻转内容巩固提升，整个项目学习完了对分任务的综合设计应用。

4.项目资源及芯片文档资料

把相关芯片文档资料通过网络平台共享给学生，要求学习芯片关键点，在课堂上来分享，促进自学能力提升。课程组老师联合企业共同开发了任务驱动的配套教材。

四、结束语

课程中确定资料检索能力、技术集成能力、资源调配能力、电路设计与分析能力、编程及调试工具的运用能力、调试与分析能力是从事单片机等，是应用产品开发中的必备基本能力，这样培养出来的学生适应性更强，在企业只要稍加专业培训就能很快上岗。

在项目中能不断重复训练资料检索能力、技术集成能力、资源调配能力、电路设计与分析能力、编程及调试工具的运用能力、调试与分析能力等实用能力，这 对培养从事单片机应用产品开发与生产一线工程技术人员来说非常有益，有利于学生毕业后尽快适应企业的工作能力要求。学习情境的选择比较注重实用性和趣味性，这将有助于调动学生的学习兴趣，从而促进学生的学习积极性，提高训 练效果，培养职业能力。

总之，该课程比较好低解决了岗与能、能与导、导与做、做与学、学与教、教与练的内在联系，在学生中反应效果不错。