《單片機與接口技術(shù)》精品資源共享課的轉(zhuǎn)型升級研究與實踐

宋 躍 余熾業(yè) 胡 勝 譚愛群

（1.東莞理工學院 電子工程學院，廣東東莞 523808；2.東莞理工學院 圖書館，廣東東莞 523808）

《單片機與接口技術(shù)》精品資源共享課的轉(zhuǎn)型升級研究與實踐

宋 躍1余熾業(yè)1胡 勝1譚愛群2

（1.東莞理工學院 電子工程學院，廣東東莞 523808；2.東莞理工學院 圖書館，廣東東莞 523808）

為實現(xiàn)《單片機與接口技術(shù)》精品課程到資源共享課的轉(zhuǎn)型升級，對省級精品課程《單片機與接口技術(shù)》在課程內(nèi)容、課程建設、課程資源特色等方面進行了研究與實踐，特別在資源特色上進行了重點設計，實踐證明該建設是行之有效的。文中在介紹該課程持續(xù)建設、轉(zhuǎn)型升級的指導思想、教學內(nèi)容設計、教學組織安排、資源特色及實踐過程的同時，重點講述了拓展資源建設與實踐情況。

單片機與接口技術(shù)；資源共享課；轉(zhuǎn)型升級；資源特色

隨著學校辦學規(guī)格的穩(wěn)步增長，我院電子信息、通信、電氣工程、自動化、光信息科學與技術(shù)等專業(yè)學生人數(shù)不斷增加?！秵纹瑱C與接口技術(shù)》課程日益顯得重要，為滿足學生的就業(yè)能力需要，以及學校教學改革發(fā)展與教學質(zhì)量要求，特別是國家級特色專業(yè)（電子信息工程）、教育部卓越工程師（電子信息工程專業(yè)）試點專業(yè)的實施，省精品課程《單片機與接口技術(shù)》需要轉(zhuǎn)型為資源共享課。

1 課程建設基礎

1.1 課程持續(xù)建設

《單片機與接口技術(shù)》課程團隊從2002年開始歷經(jīng)校級重點、精品課程的立項和建設，2010年獲廣東省精品課程立項，2012獲校級精品資源共享課程轉(zhuǎn)型升級立項，2013年申報廣東省資源共享課程轉(zhuǎn)型升級。

多年來按照精品課程建設標準，對單片機課程教學進行了綜合改革，在多年教學經(jīng)驗的基礎上，自主研發(fā)了適合于單片機課程訓練的課外實驗教學系統(tǒng)，積極開展單片機教學改革和教育創(chuàng)新，在實踐課程體系、教學方法和手段的改革等方面開展研究與實踐，不斷完善單片機課程訓練教學體系的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容，著力改善實踐教學環(huán)境和條件：

1）完善課內(nèi)實驗教學平臺。依托國家、省級教研教改項目、省級實驗示范中心的建設，加大教學環(huán)境和實驗設備投入力度，全面改善單片機的教學條件和環(huán)境，2012年新置教學實驗單片機/微機多合一超強實驗儀DICE-598kⅢ型100套、萬用表UT60A-CN 100臺，同時還調(diào)撥示波器DS5022M 22臺、信號發(fā)生器SR1641B 22臺充實單片機實驗室。

2）打造單片機高新技術(shù)開發(fā)平臺。依托我校獲批“廣東省新增碩士學位授權(quán)立項建設單位”的學科建設，增添單片機工程應用開發(fā)所需的高新裝置設備，已購置單片機工程開發(fā)與應用的儀器與設備共169套（臺），40個品種，共投入人民幣256萬元，進一步增強高新技術(shù)在單片機工程中的訓練應用。

3）升級網(wǎng)站建設啟動網(wǎng)絡教學。4易其版本升級省級精品課程《單片機與接口技術(shù)》建設網(wǎng)站，建設較完善的課程基本資源，啟動網(wǎng)絡教學互動平臺。

4）自主打造單片機課外訓練的實踐平臺。從人才培養(yǎng)層次和人才培養(yǎng)規(guī)律出發(fā)，設計3大系列單片機實驗板（入門興趣系列、接口技術(shù)系列、綜合開發(fā)系列），依據(jù)技術(shù)進展，與時俱進，先后自主研發(fā)出3種入門興趣板，1套接口技術(shù)板，2套綜合開發(fā)板，共計200余套，連續(xù)5年免費投入到學生課外學習訓練。同時為滿足課程設計需要，研發(fā)了課程設計系列板2種投放在課程設計實踐教學。

5）成功實現(xiàn)《微機原理及應用》和《單片機與接口技術(shù)》的合二為一。為適應本科教學學時大量壓縮的要求，將《微機原理及應用》和《單片機與接口技術(shù)》課程教學的合二為一，主編出版了面向應用型人才培養(yǎng)的《單片微機原理與接口技術(shù)》二合一本科規(guī)劃教材，并開展了二合一的實驗教學改革與實踐。

1.2 轉(zhuǎn)型升級為資源共享課的基礎

經(jīng)過“十一五”期間的建設和發(fā)展，《單片機與接口技術(shù)》課程改革的思路日趨成熟，立體化資源建設日益完善，多媒體課件、講課視頻錄像、便攜式實驗裝置與考核平臺、題庫等教學資源不斷得到充實、越來越多的學生上網(wǎng)可以瀏覽到單片機課程的教學。

2012年，課程組就開始根據(jù)國家級精品資源共享課程建設要求，開展課程共享資源建設。根據(jù)基本資源和擴展資源的各項要求，結(jié)合課程已有資源，進行轉(zhuǎn)型升級的整理、設計，完善了課程教學資源。

2 資源共享課程的研究與建設

課程教學指導思想：是“重理論強實踐”，并通過“理論指導實踐、實踐強化理論”實現(xiàn)課程教學目標。通過課程的理論學習，使學生系統(tǒng)地理解和掌握單片機系統(tǒng)的基礎理論體系、內(nèi)部模塊工作原理與功能、多種接口技術(shù)及構(gòu)建單片機系統(tǒng)的知識結(jié)構(gòu)體系；通過課程的實踐訓練，使學生掌握單片機程序設計和調(diào)試方法，訓練學生進行單片機應用系統(tǒng)設計、開發(fā)和調(diào)試能力，以及培養(yǎng)和鍛煉學生的知識運用能力、實踐動手能力和工程設計能力。

課程教學內(nèi)容設計：課程內(nèi)容從體系上分為基本原理、匯編語言、接口技術(shù)、教學實驗、創(chuàng)新與實踐創(chuàng)新五大模塊，每一模塊分若干個教學單元，每個教學單元又涵蓋若干知識點，從單片機的工作原理與組成結(jié)構(gòu)、單片機功能模塊、接口技術(shù)與應用以及設計案例等方面開展教學。實踐教學包括課外完成的軟件實驗和包括內(nèi)部功能和外部接口設計與應用的硬件設計。

理論教學組織安排：理論授課64節(jié)，微機基礎知識有機地插入到單片機理論教學中，仿真與開發(fā)軟件以課堂集體講授與課外操作指導相結(jié)合，理論授課注重“四結(jié)合”，即經(jīng)典技術(shù)與先進技術(shù)的結(jié)合、硬件與軟件的結(jié)合、理論與實踐的結(jié)合、仿真與實驗的結(jié)合。

實踐教學組織安排：采取課內(nèi)課外相結(jié)合，課內(nèi)實踐包括實驗教學內(nèi)容（驗證型、設計型、綜合型）16節(jié)、課程設計1周，課外實踐通過課外訓練板、高新技術(shù)平臺實施，企業(yè)導師通過企業(yè)項目參與課程設計的指導。

3 課程資源特色建設

1）打造單片機實訓平臺。即單片機課程實驗教學、單片機課外訓練、單片機高新技術(shù)應用3大平臺，初步構(gòu)建起較完善的單片機實驗實踐硬件體系。實現(xiàn)以能力培養(yǎng)為核心的教學內(nèi)容任務化，學習過程工作化。自主打造的單片機課外訓練平臺，適應于工作過程導向的課程建設，為項目導向、案例教學提供了條件保障，使能力培養(yǎng)得以實現(xiàn)。配合開發(fā)的使用說明書和學習指導書、教學視頻、課件，形成了本課程一體化特色教材。

利用實訓平臺，學生可以實現(xiàn)教學過程中的硬件電路搭建，配備計算機等設備后，可以在平臺上實現(xiàn)軟件編程、程序編譯、仿真測試等教學內(nèi)容，以全新的形式詮釋教學內(nèi)容。

選取課程組主編的普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材《單片微機原理與接口技術(shù)》為授課教材，將工作任務中所需的理論知識點進行解構(gòu)，把握理論知識必需、面向應用設計的原則，使學生在完成工作任務的同時獲取能力。對輔助教材的閱讀和理解也是教學內(nèi)容的重要部分，不僅引入了行業(yè)規(guī)范，而且為學生奠定了自主學習、正確參考技術(shù)上資源的能力基礎。

2）教學課程錄像特色。通過“四結(jié)合”實現(xiàn)面向應用型人才培養(yǎng)的《微機原理及應用》和《單片機與接口技術(shù)》的合二為一教學。

3）課程教學內(nèi)容與時俱進，體現(xiàn)技術(shù)“前衛(wèi)”。增加FLASH存儲器、I2C、USB、1-Wire、串行A/D、D/A轉(zhuǎn)換器、KEILC51、RROTEUS內(nèi)容。

4）教學資源形式多樣。包含基本資源和拓展資源兩類。內(nèi)容全面豐富，既有助于專業(yè)教師參考教學，也便于學生自主學習，業(yè)余愛好者也能夠利用教學資源進行軟件下載、課程學習、教學錄像、實例制作、程序下載、實驗實訓。教學資源整體實用性強，突出應用技術(shù)的培訓和開發(fā)能力的培養(yǎng)。

4 課程資源內(nèi)容設計

1）基本資源主要包含：課程概述、教師介紹、教學大綱、教學資源、教案、多媒體課件、教材與參考書目、教學錄像、自編講義、作業(yè)/習題/試卷、實驗/實訓/實習資源等。

2）拓展資源主要包含：

①“單片機與接口技術(shù)”課程網(wǎng)站、網(wǎng)絡教學平臺、精品課程申報網(wǎng)站；

②作業(yè)系統(tǒng)、在線考試系統(tǒng)、輔導答疑系統(tǒng)、素材資源庫、習題庫、試卷庫；

③器件資料庫：含常用單片機器件、常用模擬數(shù)字IC、常用驅(qū)動器件、常用顯示器件、常用傳感器等多類常用器件的說明文件/規(guī)格書等資源；

④進階資料庫：包含單片機進階學習的各類資源，包括單片機C語言的學習、AVR單片機的學習資源等；

⑤單片機學習3大系列板（入門興趣系列、接口技術(shù)系列、綜合開發(fā)系列）3代20余種板的整套技術(shù)文檔（資源說明、電路圖、實驗程序等），供學生進行單片機學習及應用開發(fā)參考；

⑥創(chuàng)新設計資料庫：包括學生創(chuàng)新選題目錄、創(chuàng)新作品展示、創(chuàng)新制作設計報告、創(chuàng)新制作技術(shù)文檔（電路圖、源程序、演示錄像等）、競賽參賽作品展示、競賽參賽作品技術(shù)文檔等。

5 實踐情況

5.1 拓展資源的建設與使用

課程團隊進行電子學習系統(tǒng)平臺和教育資源庫的研究與開發(fā)。上掛有網(wǎng)絡課程的電子教案、全課堂錄像、每章的習題、試題、歷年試卷（含參考答案）以及實驗指導等教學資源。

平臺根據(jù)實際教學需求，建設了素材庫、作業(yè)庫、試題庫、試卷庫、問答庫等基礎資源庫，通過系統(tǒng)提供的檢索工具，輔導答疑功能、在線考試功能、在線作業(yè)功能、交流論壇等，可以滿足教學各環(huán)節(jié)的需求。

教師能利用系統(tǒng)平臺提供的支持環(huán)境和制作工具實現(xiàn)教學的各個環(huán)節(jié)；學生可以在網(wǎng)絡上進行新型的集體學習和自主學習。通過該電子學習系統(tǒng)的使用可以使教師在教學、輔導和實驗中更具有創(chuàng)新性，同時也能更好地培養(yǎng)學生的認知能力和創(chuàng)新能力。目前已將平時作業(yè)、學習自測、輔導答疑等教學環(huán)節(jié)網(wǎng)絡化，既能加強了教師與學生之間的交流互動，又能增強學生學習的興趣。

平臺支持協(xié)作式學習，學生可以和其他學習者進行討論，對多種不同觀點進行觀察比較和分析綜合，以便集思廣益。平臺按章節(jié)、知識點組建了一系列的測試試卷，學生可以進行自測自評，用于調(diào)整學習計劃、選擇學習策略，以提高學習效果，本課程及相關(guān)課程所有實驗課的資料都在教學資源庫中。電子學習資源庫中豐富的課程資源、發(fā)展動態(tài)、前沿技術(shù)以及對相關(guān)專業(yè)網(wǎng)站的鏈接構(gòu)成了大學生業(yè)余科研和競賽的研發(fā)平臺。

5.2 建立起多層次的實驗教學體系

構(gòu)建并實施與理論教學體系密切配合的實踐教學體系——“基礎實驗+實訓提高+課外創(chuàng)新+工程應用”。

課外實踐：研制系列適合學生入門、提高、創(chuàng)新的單片機實驗板提供給學生在宿舍/家里進行課外學習、驗證單片機程序、自行設計實驗項目。

課內(nèi)實驗：由驗證實驗、設計實驗、綜合實驗+課程設計組成。

單片機開放實驗室除每周固定時間開放教學實驗外，學生還可以在課余時間利用實驗室實驗設備進行實驗，提高理論教學水平和實踐教學效果。

5.3 網(wǎng)絡學習和資源庫拓展了教學“時空”

建設了課程電子學習網(wǎng)站，系統(tǒng)平臺提供了備課、上課、作業(yè)、答疑、評測、考試和管理的各項教學功能；資源庫包含各種教學資源和構(gòu)建了知識關(guān)聯(lián)。同時還有交流論壇，便于師生交流互動。為學生提供自主性研究學習、實踐創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)、學科競賽的平臺。

5.4 校企合作促進實踐教學

近年“產(chǎn)學研”合作5項，以科研促教學，產(chǎn)學研結(jié)合緊密，突出實踐教學地位，將單片機課程教學與學生的實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)有機地結(jié)合起來，精品課程建設合作企業(yè)“東莞龍昌數(shù)碼科技有限公司”2012年獲批為第一批國家工程實踐教育中心。

6 結(jié)語

我們通過課堂講授、作業(yè)、實驗、課程設計、課內(nèi)課外實踐相結(jié)合以及輔導和練習相結(jié)合的方式開展單片機教學，通過校企合作，及時把單片機開發(fā)應用的新課題、新技術(shù)、新成果轉(zhuǎn)化為課程教學資料，注重理論聯(lián)系實際，取得了良好的教學效果。

本課程與歐美發(fā)達國家的高校相比，在教學方式和教學條件上有較大差別，如美國的單片機教材，主要介紹單片機芯片，接口設計與應用系統(tǒng)設計的介紹較少，國外課堂教學教師講的少，學生需投入大量課外時間獨立完成各種設計型的大作業(yè)，所以本課程建設在教育思想、教學模式、教學方法和手段、教學內(nèi)容等方面還有巨大的研究與改革空間。

［1］ 國家精品課程［EB/OL］.（2008-03-25）［2014-02-25］http：//www.ruder.com.cn/WebCenter/item/part/gjjpkc.

［2］ 宋躍，余熾業(yè)，張志堅.單片機精品課程的實踐教學改革［J］.實驗室研究與探索，2009，28（3）：83-85，95

［3］ 張晶.精品課程建設的實踐與思考［J］.黑龍江高教研究，2006（1）：143-146

［4］ 廖平.單片機實驗教學的改革［J］.實驗室研究與探索，2004，23（7）：36-38.

［5］ 陳德為，吳亦鋒.《單片機原理與接口技術(shù)》課程教學的若干思考［J］.高教論壇，2005（4）：58-60.

［6］ 屈莉莉.“單片機原理”課程教改初試［J］.高等工程教育研究，2002（1）：85-86.

［7］ 徐敏，盧周平.單片機原理及應用課程教學改革與實踐［J］.實驗室研究與探索，2006，25（1）：82-84.

［8］ 張晴，劉為.單片機實驗教學改革［J］.實驗室研究與探索，2003，22（4）：27-29.

Research and Practice in Transformation and Upgrading of Fine Resource Sharing Lesson of Microcontroller Interface Technology

SONG Yue1YU Chi-ye1HU Sheng1TAN Ai-qun2
（1.College of Electronics Engineering，Dongguan University of Technology，Dongguan 523808，China；2.Library，Dongguan University of Technology，Dongguan 523808，China）

This research studies the content，curriculum development，curriculum resources characteristics for provincial quality courses Microcontroller Interface Technology，and applies them to practice，with a view of fulfilling transformation and upgrading fine resource sharing lesson of Microcontroller Interface Technology，especially resources features being designed.This paper introduces continued construction of this course，guiding ideology of transformation and upgrading，teaching content design，teaching organizational arrangements and resource characteristics，as well as focusing Construction and practice of expanding resources.

Microcontroller Interface Technology，Resource Sharing Lessons，transformation and upgrading，resource characteristics

G642.0

：A

1009-0312（2014）05-0097-04

2014-07-15

廣東省2010年高校精品課程建設項目、廣東省2013年精品開放課程建設項目、東莞理工學院2012年教學研究與改革項目。

宋躍（1963—），男，湖南邵陽人，教授，主要從事電路與系統(tǒng)、電子測量與儀器、電子教學論等研究。