一、本课程共有48个教学微课视频,共八个篇章,课程习题144道,视频总时长达554.05分钟。
二、本课程共32个学时,2学分,开课时间为 2025年1月31日 至 2025年7月31日;
三、 本课程内容共分为5个篇章:
课程内容体系分为五大部分:①单片机基本理论篇包括(单片机概述、单片机软件开发环境使用、单片机硬件体系结构和单片机C语言设计);②单片机基础案例实践篇包括(单个LED灯控制、花样流水灯控制、独立式按键控制、数码显示控制);③单片机综合案例项目篇括(外部中断控制、定时计数器控制和串行通信控制技术);④单片机阶段项目训练高阶篇(设计以电子音乐播放器项目为依托训练学生高阶知识掌握能力);⑤单片机创新项目开发篇包括(温湿度播报系统、果园环境监测系统和无线开关控制,给出项目开发思路,留给学生项目开发空间。
配套线下教材为主讲教师主编,机械工业出版社出版发行《51单片机初级入门实战教程》作为课程教材。
四、课程教学目标
(1)知识目标
①掌握单片机体系架构、硬件组成及C语言编程方法。
②掌握单片机扩展项目(流水灯、按键、数码管、蜂鸣器等)工作原理与设计方法。
③掌握中断、定时器/计数器和串行通信工作原理与设计方法。
(2)能力目标
①学生具备电子系统开发能力、软件和硬件调试能力。
②学生具备技术创新能力、分析问题和解决问题能力。
(3)素质目标
①学生通过对单片机项目设计与调试,明白精益求精、实践出真知的道理,引导学生树立诚实守信、严谨负责的职业道德观,深化知识点的同时发挥育人功能,激发学生励志、求真、力行,增强学生社会责任感和创新精神。
②通过对项目以团队方式训练,帮助学生掌握科学世界观、方法论,增强学生学习主动性和团队合作精神。
五、教学计划如下:
(1)教学内容+课时
第一章 单片微型计算机概述
【教学目的与要求】
理解单片机的概念、技术发展概况、系列产品及应用情况。
【教学重点与难点】
重点:掌握单片机定义概念。
难点:通过单片机概述如何激发学生对单片机课程的喜爱。
【教学时数】
本章参考教学时数:1学时。
【教学内容】
第一节 单片机的概念及发展趋势
第二节 MCS-51系列单片机介绍
单片机的应用特性、制造工艺、MCS-51系列单片机
第三节 单片机的应用
【教学设计与方法】
借助线上/线下互联网+学习资源,实现本节课程的翻转教学。
课前:教师发布教学任务。
课中:学生为主体,教师为引导;3/4学时学生针对预习任务课上答辩,1/4学时教师小结。
课后:教师布置作业,线上/线下答疑交流。
【教学活动与评价】
教学活动:
课前:学生先对教师发布的预习任务进行预习,以小组的形式针对完成的预习任务提交一份PPT。
课中:学生以小组的形式完成组与组的交流、并答辩,教师引入实际的单片机芯片、以及往年学生用单片机实现的优秀电子系统作品嵌入到课堂教学活动中,情景教学,将最新的单片机技术成果课上展现,让学生加深对课程认可感、对专业认同感、进而对中国科技认同感,激发学生学习兴趣。
课后:通过微信“课堂派”或者MOOC课平台与学生互动交流。
评价:
(1)每一位学生预习的情况MOOC课平台都可以记录其每一位预习的时间、完成的进度,并生成预习完成进度的成绩汇总表,作为平时成绩过程考核的一部分记录在系统中。
(2)通过对学生完成的预习PPT质量以及课上答辩的陈述,给出对应小组和陈述学生的答辩成绩,作为平时成绩过程考核的一部分记录。
第二章 Keil C51软件开发环境与ISP在线下载
【教学目的与要求】
应用51单片机开发环境Keil C使用以及在线烧写程序ISP的使用。
【教学重点与难点】
教学重点:Keil C的运行环境使用。
教学难点:开发环境中单步调试和断点调试能力。
【教学时数】
本章参考教学时数:1学时。
【教学内容】
第一节 Keil C 环境熟悉
第二节Keil C51 uVision4软件操作流程
第三节ISP在线程序下载
【教学设计与方法】
借助线上/线下互联网+学习资源,本节课实验室学生操作完成。
课前:教师发布教学预习任务。
课中:全部学时由学生操作完成,教师辅助指导。
课后:教师布置作业,线上/线下答疑交流。
【教学活动与评价】
教学活动:
课前:学生先对教师发布的预习任务进行预习,自己先熟悉Keil C51 环境。
课中:全部学时学生在PC机以及单片机开发板上操作完成知识点学习,教师给出一个DEMO让学生独立完成仿真运行并现场指导,通过学生动手实践获取数据结果,引导学生正确科学观,做科研就要实事求是,不浮躁、实践出真知的道理。
课后:通过微信“课堂派”或者MOOC课平台与学生互动交流。
评价:
(1)每一位学生预习的情况MOOC课平台都可以记录其每一位预习的时间、完成的进度,并生成预习完成进度的成绩汇总表,作为平时成绩过程考核的一部分记录在系统中。
(2)通过考核学生DEMO的执行情况,对学生Keil C51仿真和程序下载技能进行考核,作为平时成绩过程考核的一部分记录。
第三章 51单片机硬件系统及体系结构
【教学目的与要求】
分析:单片机芯片的内部组成及存储器结构。
应用:单片机时钟电路与时序、输入输出口以及引脚的使用。
理解:单片机的工作方式。
【教学难点与重点】
教学重点:单片机的工作方式、单片机并行输入/输出口电路结构。
教学难点:单片机存储器RAM和ROM硬件体系结构。
【教学时数】
本章参考教学时数:4学时。
【教学内容】
第一节 51单片机基本组成和引脚
一、单片机的基本结构
二、引脚的名称和功能
第二节、51单片机内部存储器
一、内部数据存储器的配置
二、内部程序存储器的功能。
第三节 单片机中断系统
一、中断定义
二、中断控制
三、中断处理
第四节 单片机定时/计数系统
一、定时/计数器结构及工作原理
二、定时/计数器特殊控制器
三、定时/计数器工作方式
第五节 单片机串行通信系统
一、串行通信结构及原理
二、串行控制与状态寄存器
三、串行通信工作方式
【教学设计与方法】
借助线上/线下互联网+学习资源,案例驱动融合翻转教学。
课前:教师发布教学预习任务。
课中:1/2学时由学生小组讨论、答辩、汇报,1/2学时教师案例驱动,情景引入和小结讲授。
课后:教师布置作业,线上/线下答疑交流。
【教学活动与评价】
教学活动:
课前:学生先对教师发布的预习任务进行预习,以小组的形式针对完成的预习任务提交一份PPT。
课中:学生以小组的形式完成组与组的交流、并答辩,教师引入实际的工程案例、模型、系统以及往年学生用单片机实现的电子系统作品嵌入到课堂教学活动中,让学生感受最新的电子技术科技成果,感受中国强劲的科技发展动力,情景教学,提升学生对高新技术研究的兴趣点。
课后:通过微信“课堂派”或者MOOC课平台与学生互动交流。
评价:
(1)每一位学生预习的情况MOOC课平台都可以记录其每一位预习的时间、完成的进度,并生成预习完成进度的成绩汇总表,作为平时成绩过程考核的一部分记录在系统中。
(2)通过对学生完成的预习PPT质量以及课上答辩的陈述,给出对应小组和陈述学生的答辩成绩,作为平时成绩过程考核的一部分记录。
第四章 51单片机C语言程序设计
【教学目的与要求】
理解:单片机C语言的基本语法。
设计:简单的单片机控制程序。
【教学难点与重点】
教学重点:C51的扩充数据类型,函数的使用,程序设计语句。
教学难点:循环语句、选择语句代码编程能力。
【教学时数】
本章参考教学时数:2学时。
【教学内容】
第一节 C51的数据类型
第二节数据的存储类型与存储模式
第三节C51的运算符与表达式
第四节C51函数使用
一、函数定义
二、函数调用
第五节 C51程序设计语句
一、循环语句
二、选择语句
三、转移语句
【教学设计与方法】
借助线上/线下互联网+学习资源,上机教学,融合编程案例进行驱动。
课前:教师发布教学预习任务。
课中:1/2学时由学生PC机完成C语言代码编写,1/2学时教师案例驱动,情景引入和小结讲授。
课后:教师布置作业,线上/线下答疑交流。
【教学活动与评价】
教学活动:
课前:学生先对教师发布的预习任务进行预习,以小组的形式提交一份单片机C语言编写的测试报告。
课中:学生在PC机上编写C语言代码,教师给出一个DEMO让学生独立完成开发并现场指导,学生通过DEMO项目调试,树立诚实守信、严谨负责的职业道德观。
课后:通过微信“课堂派”或者MOOC课平台与学生互动交流。
评价:
(1)每一位学生预习的情况MOOC课平台都可以记录其每一位预习的时间、完成的进度,并生成预习完成进度的成绩汇总表,作为平时成绩过程考核的一部分记录在系统中。
(2)通过考核学生DEMO的执行情况,对学生C语言编写技能进行考核,作为平时成绩过程考核的一部分记录。
第五章 单片机LED控制技术
【教学目的与要求】
理解:发光LED的工作原理。
分析:单片机控制单个发光LED闪烁效果。
创造:单片机控制多个发光LED以及各种花样流水闪烁控制程序编写。
【教学难点与重点】
教学重点:花样流水灯硬件电路实现原理,花样流水灯程序设计流程思想。
教学难点:如何编写C语言程序实现八只发光LED流水闪烁,循环移位指令的设计与使用。
【教学时数】
本章参考教学时数:3学时。
【教学内容】
第一节单个LED灯点亮项目
一、 项目需求及工作原理分析
二、 项目硬件电路设计与软件程序设计
三、系统调试
第二节 花样流水灯闪烁项目
一、项目需求及工作原理分析
二、项目硬件电路设计与软件程序设计
三、系统调试
【教学设计与方法】
借助线上/线下互联网+学习资源,发光LED案例驱动,配合PC机以及单片机开发板共同完成教学。
课前:教师发布教学预习任务,完成预习报告。
课中:1/2学时由学生动手做、亲身讲,1/2学时教师案例驱动,情景引入和小结讲授。
课后:教师布置作业,线上/线下答疑交流。
【教学活动与评价】
教学活动:
课前:学生先对教师发布的预习任务进行预习,以小组的形式针对完成的预习任务在单片机开发板上调试发光LED项目功能,并完成预习报告。
课中:学生以小组的形式现场设计与调试LED项目,组与组交流、答辩,教师引入实际的工程案例、模型、系统以及电子社团作品成果嵌入到课堂教学活动中,学生通过单片机LED控制项目设计与调试,明白精益求精、实事求是的工匠精神,情景教学,激发学生对电子项目开发技术的热爱。
课后:通过微信“课堂派”或者MOOC课平台与学生互动交流。
评价:
(1)每一位学生预习的情况MOOC课平台都可以记录其每一位预习的时间、完成的进度,并生成预习完成进度的成绩汇总表,作为平时成绩过程考核的一部分记录在系统中。
(2)通过对学生完成的LED调试项目以及项目测试报告,给出对应小组和完成测试报告学生的答辩成绩,作为平时成绩过程考核的一部分记录。
第六章 单片机按键、蜂鸣器与显示控制技术
【教学目的与要求】
理解:数码管的静态显示与动态扫描显示工作原理。
设计:单片机对数码管静态显示与动态显示控制程序编写。
设计:单片机对独立按键控制程序编写。
设计:单片机对蜂鸣器控制程序编写。
【教学难点与重点】
教学重点:数码显示硬件电路实现以及独立式按键硬件电路和蜂鸣器控制硬件电路实现原理。
教学难点:数码管动态扫描显示及控制程序编写、独立式键盘控制程序和蜂鸣器控制程序编写。
【教学时数】
本章参考教学时数:6学时。
【教学内容】
第一节 独立按键控制项目
一、项目需求及工作原理分析
二、项目硬件电路与软件程序设计
第二节 数码显示技术控制项目
一、数码管静态显示工作原理分析
二、数码管静态显示控制程序设计
三、数码管静态显示电路调试
四、数码管动态显示工作原理分析
五、数码管动态显示控制程序设计
六、数码管动态显示电路调试
第三节 蜂鸣器控制项目
一、项目需求及工作原理分析
二、项目硬件电路与软件程序设计
【教学设计与方法】
借助线上/线下互联网+学习资源,独立按键、数码管显示技术案例驱动,配合PC机以及单片机开发板共同完成教学。
课前:教师发布教学预习任务,完成预习报告。
课中:1/2学时由学生动手做、亲身讲,1/2学时教师案例驱动,情景引入和小结讲授。
课后:教师布置作业,线上/线下答疑交流。
【教学活动与评价】
教学活动:
课前:学生先对教师发布的预习任务进行预习,以小组的形式针对完成的预习任务在单片机开发板上调试独立按键、蜂鸣器和数码管显示控制项目,并完成预习报告
课中:学生以小组的形式现场设计与调试独立按键+蜂鸣器+数码管显示项目,组与组交流、答辩,教师引入实际的工程案例、模型、系统以及学科竞赛作品和教师纵向项目成果电子系统作品嵌入到课堂教学活动中,将工匠精神、实践中出真知、量变到质变的发展规律、科学发展观融入案例情景教学中,激发学生学习兴趣。
课后:通过微信“课堂派”或者MOOC课平台与学生互动交流。
评价:
(1)每一位学生预习的情况MOOC课平台都可以记录其每一位预习的时间、完成的进度,并生成预习完成进度的成绩汇总表,作为平时成绩过程考核的一部分记录在系统中。
(2)通过对学生完成的独立按键、蜂鸣器、数码管显示调试项目测试报告,给出对应小组和完成测试报告学生答辩成绩,作为平时成绩过程考核的一部分记录。
第七章 单片机中断系统与定时计数器
【教学目的与要求】
理解:单片机的中断源,中断控制寄存器。
分析:中断响应过程,定时/计数器的电路结构与四种工作方式。
应用:中断使用方法,定时器/计数控制寄存器配置方法。
创造:单片机中断项目程序开发、单片机定时和计数项目程序开发。
【教学难点与重点】
教学重点:单片机中断系统与定时计数器硬件电路实现原理。
教学难点:对应与中断响应的条件,在程序运行的不同时刻进行的中断请求的响应时间不尽相同,对于实时性要求很高或要求计时精确的环境下很重要,要求学生能够正确分析各种情况。
【教学时数】
本章参考教学时数:8学时。
【教学内容】
第一节、51单片机中断系统
一、中断控制项目需求及工作原理分析
二、项目硬件电路设计
三、项目软件程序设计及调试
第二节、51定时器/计数器电路
一、定时器/计数器的定时和计数功能
二、定时控制项目需求分析与工作原理分析
三、项目硬件电路设计
四、项目软件程序设计与调试
【教学设计与方法】
借助线上/线下互联网+学习资源,中断 +定时/计数案例驱动,配合PC机以及单片机开发板共同完成教学。
课前:教师发布教学预习任务,完成预习报告。
课中:1/2学时由学生动手做、亲身讲,1/2学时教师案例驱动,情景引入和小结讲授。
课后:教师布置作业,线上/线下答疑交流。
【教学活动与评价】
教学活动:
课前:学生先对教师发布的预习任务进行预习,以小组的形式针对完成的预习任务在单片机开发板上调试中断 +定时/计数项目功能,并完成预习报告。
课中:学生以小组的形式现场设计与调试中断 +定时/计数项目,组与组交流、答辩,教师引入实际的工程案例、模型、系统以及学科竞赛以及学生科研电子系统作品嵌入到课堂教学活动中,将严谨负责的职业道德观、做技术就要一丝不苟、精益求精的工匠精神融入案例情景教学种,激发学生学习兴趣。
课后:通过微信“课堂派”或者MOOC课平台与学生互动交流。
评价:
(1)每一位学生预习的情况MOOC课平台都可以记录其每一位预习的时间、完成的进度,并生成预习完成进度的成绩汇总表,作为平时成绩过程考核的一部分记录在系统中。
(2)通过对学生完成的中断 +定时/计数调试项目以及项目测试报告,给出对应小组和完成测试报告学生的答辩成绩,作为平时成绩过程考核的一部分记录。
第八章 单片机串行通信控制技术与创新案例技术分析
【教学目的与要求】
理解:串行通信基本概念。
应用:串行通信控制寄存器配置方法。
分析;通过串行通信工作方式计算串行通信速率。
创造:单片机对串行通信控制项目进行程序开发、温湿度播报项目开发、果园环境监测和无线遥控开关项目开发。
【教学难点与重点】
教学重点:串行通信工作方式。
教学难点:创新项目案例开发。
【教学时数】
本章参考教学时数:7学时。
【教学内容】
第一节、单片机串行通信控制技术
一、串行口基本概念与串行口控制寄存器
二、串行通信工作方式
三、 项目需求分析
四、 项目硬件电路设计与软件程序
五、 项目调试
第二节、创新案例分析
一、 家用温湿度播报系统分析
二、 果园环境监测系统设计
三、 无线遥控开关系统设计
【教学设计与方法】
借助线上/线下互联网+学习资源,串行通信案例驱动配合PC机以及单片机开发板共同完成教学。创新型案例教学部分教师给出项目开发思路,留给学生项目开发空间,引导学生通过团队合作、设计、开发和调试,独立完成作品创造。
课前:教师发布教学预习任务,完成预习报告。
课中:1/2学时由学生动手做、亲身讲,1/2学时教师案例驱动,情景引入和小结讲授。
课后:教师布置作业,线上/线下答疑交流。
【教学活动与评价】
教学活动:
课前:学生先对教师发布的预习任务进行预习,以小组的形式针对完成的预习任务在单片机开发板上调试串行通信项目、创新型相关开发案例功能,并完成预习报告。
课中:学生以小组的形式现场设计与调试串行通信项目、创新型单片机项目,组与组交流、答辩,教师引入实际的工程案例、模型、系统以及导入学生科研作品实现的电子系统嵌入到课堂教学活动中,阐述实践的重要性,引导学生从实践中寻找答案,结合丰富的案例将量变质变观、发展观、整体观等融入到课堂情景教学,激发学生兴趣,让课堂“动”起来,又把思政元素融入到课堂,深入挖掘提炼课程所蕴含的思政元素和承载的德育功能,将教书育人内涵落实于课堂教学的主渠道之中。
课后:通过微信“课堂派”或者MOOC课平台与学生互动交流。
评价:
(1)每一位学生预习的情况MOOC课平台都可以记录其每一位预习的时间、完成的进度,并生成预习完成进度的成绩汇总表,作为平时成绩过程考核的一部分记录在系统中。
(2)通过对学生完成的串行通信调试项目以及单片机创新型项目以及项目测试报告,给出对应小组和完成测试报告学生的答辩成绩,作为平时成绩过程考核的一部分记录。
六、授课方式介绍
课程基于“MOOC+钉钉+课堂派”作为线上平台,以科研成果为载体,设计工程案例需求为问题导向,知识点分层设计递进式教学。
(1)课前(六步训练法、师生通过平台发布和完成学习任务、互动交流)
(2)课中(课程思政、“教师主导-学生主体”、通过发布评测题目,依托MOOC平台实时获得学生当节课知识点掌握情况,动态翻转)
(3)课后(作品创作、话题交流、线上笔记,师生在线互动交流,学生扩展知识面,教师对每节课小结优化下一轮教学)。
线上学习平台获取学习行为数据,对平台留存数据分析,教师精准教学及时改进。
七、成绩评价:线上和线下融合、过程性评价与终结性评价相结合的多元化课程评价体系;
总评成绩=平时*35%+项目阶段考核*15%+期末*50%
(1)平时成绩依据MOOC平台线上考核占总评35%,以“视频、作业、前测、考试、发帖、笔记”为依据。
各项目占比如下:
①视频观看占40%;
②线上作业占15%;
③线上课中前测占15%;
④线上阶段性考试占10%;
⑤论坛发帖讨论占10%;
⑥线上笔记提交占10%
(2)线下考核如下:
①项目阶段考核占总评15%
项目阶段考核=项目创作*40%+答辩*30%+论文*30%
其中:项目创作=学生自评*30%+小组互评*20%+教师评定*50%
②期末占总评50%;