一书一课一空间

摘  要：针对单片机原理与接口技术课程实践性、综合性较强的特点，从“一书一课一空间”入手进行教学改革。编写一本新形态教材，充分发挥数字化资源多样性和服务个性化的特点，增强教材的适用性和服务课程教学的能力。建设一门省级一流课程，明确教学目标，优化教学内容，构建“平时+期末、闭卷+开卷、线上+线下”的综合考核评价体系。在“超星泛雅”平台建设并逐步完善课程、实验和课程设计三位一体的教学资源，有效发挥网络空间和网络资源辅助线下教学的功能。以学生发展为中心，制定教学方案，在教学过程中穿插进行翻转课堂教学活动，收到良好的教学效果。

关键词：新形态教材;一流课程;网络教学资源;教学模式改革;单片机

中图分类号：G642        文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2023）23-0023-05

Abstract： In view of the strong practicality and comprehensiveness of Principle and Interface Technology of Single Chip Microcomputer， the teaching reform and practice are executed from the perspective of "One Book， One Course and One Cyberspace". A new form textbook has been compiled， giving full play to the diversity of digital resources and personalized service of it， and improve the applicability of the textbook and the ability to serve the course teaching. A provincial-level first-rate course has been built， clarifying the teaching objectives， optimizing the teaching content， and building a comprehensive assessment and evaluation system of "usual + final， closed + open， online + offline". Build and gradually improve the trinity of curriculum， experiment and curriculum design on the "Super Star Fanya" platform， and effectively give play to the functions of cyberspace and network resources to assist offline teaching. Taking student development as the center， we made teaching plans and interspersed flipped classroom teaching activities in the teaching process， which received good teaching results.

Keyword： new form textbook; first-rate course; network teaching resources; teaching mode reform; single chip microcomputer

教学模式是在一定教学思想或教学理论指导下，建立起来的较为稳定的教学活动结构框架和活动程序。互联网环境中的知识具有生产存储网络化、载体多模态化、标准个性化及颗粒碎片化等特征，知识的生成和进化呈现出问题驱动、群智协同、生产与传播同程及过程非线性等新特征，深刻影响了高等教育教学模式的变革[1]。

随着计算机的普及，互联网、物联网及智能手机的大众化，融合了网络在线教学与线下教学众多优势的混合式教学模式已成为教育领域“新时代的产物”，从而日益受到重视。美国培训与发展协会（American Society for Training and Development，ASTD）将混合式教学方式列为知识传播产业中涌现出来的最重要的十大趋势之一[2]。国内最早正式倡导混合式教学模式的是北京师范大学的何克抗教授。他认为混合式教学模式把传统教学方式的优势和网络化教学的优势结合起来，既发挥教师引导、启发、监控教学过程的主导作用，又充分体现学生作为学习过程主体的主动性、积极性与创造性，其核心思想就是教师的“教”与学生的“学”相融合，根据不同的教学问题，采用不同的教学方式，通过为学生提供自主学习的通道和信息传递的方式，更有利于促进学生接受新知识，从而实现较为理想的教学效果[3]。

针对单片机原理与接口技术这门课程，如何进行教学改革？采用什么方法和措施进行教学模式改革，更好地完成教学任务？达到最佳的教学效果？

一  编写一本新形态教材

教材是知识的载体和传播媒介，是系统反映学科内容的教学用书。新形态教材是指以纸质教材为核心，通过互联网、移动互联网将多媒体的教学资源与纸质教材相融合的一种数字化教材。新形态教材可以充分发挥纸质教材体系完整、数字化资源多样性和服务个性化等特点，形成相互配合、相互支撑的知识体系，在借助纸质教材完成知识的有限呈现后，通过网络和信息技术实现知识的无限拓展，从而提高教材的适用性和服务课程教学的能力，让读者获得更好的教学支持和学习体验。

（一）  教材的内容及特点

教学团队编写并出版了《单片机原理与接口技术——基于AT89S52单片机》新形态教材，在介绍微型计算机的基本概念、系统组成、性能指标及其发展概况的基础上，以增强型AT89S52单片机为主讲机型，详细讲述其内部结构、工作原理、汇编语言指令及程序设计、可编程接口芯片电路设计及编程方法，并使用Keil和Proteus仿真软件将其与计算机仿真技术整合在一起。

教材追踪新技术的发展、面向实用夯实基础、力求图示便于理解，采用移动互联网技术（二维码）将单片机内部结构、工作原理、指令执行和电路设计过程等抽象内容实现可视化、形象化、重点难点内容生动化。从不同维度、不同层面激发学生的学习兴趣，理解并掌握其核心内容，有效提高学习效率。

（二）  教材的配套资源

全书12章，共有93个例题，提供详细的解题思路、Keil汇编语言源程序和Proteus硬件电路设计方法及步骤。228个课后练习题，题型多样，均配有详尽的参考答案、Keil汇编语言源程序和Proteus硬件原理图。采用SmartArt技术制作了16∶9和4∶3两种版本的PPT课件，便于教师授课，课件画面及插图生动，旨在活跃课堂气氛，激发学生学习的积极性。制定了48学时全套教案，2学时为一个教学单元。录制了89个重点、难点和例题详解的微视频，总时长625分钟，扫描二维码，即可观看学习。

《单片机原理与接口技术——基于AT89S52单片机》（ISBN 978-7-04-055921-7，高等教育出版社，2022.03）新形态教材为教学模式改革奠定了基础。

二  建设一门省级一流课程

《教育部关于一流本科课程建设的实施意见》明确指出一流课程的建设内容：转变观念，理念新起来;目标导向，课程优起来;提升能力，教师强起来;改革方法，课堂活起来;科学评价，学生忙起来。

（一）  课程性质及教学目标

单片机原理与接口技术是一门实践性、综合性较强的应用型课程，在国内大多数高等学校的电气工程及其自动化专业的培养方案中将其列为专业选修课。教学目标是通过单片机原理与接口技术课程的理论学习、知识积累、实践应用和评价创新等环节的培养，使学生掌握单片机的基础知识、基本结构及工作原理、汇编语言程序设计的思维方式、可编程接口电路及系统设计的方法，具有分析和设计计算机软、硬件系统的能力，为进一步独立分析、解决工程实践问题、开展新技术创新奠定扎实的基础。

（二）  教学内容及教学环节

以AT89S52单片机为主讲机型，将51内核单片机结构及工作原理、汇编语言指令及程序设计、可编程I/O接口电路设计以及计算机仿真技术等内容整合在一起，在理论教学和实践教学中体现高阶性、创新性和挑战度[4]。教学过程分为“教-学-习-讲-实践-成果展示-创新提高”七个教学环节，如图1所示。

（三）  教改措施

采取线下教学与线上讨论相结合，理论学习与实践相结合，虚拟仿真与实操训练相结合，数字化教材与自主学习相结合，设计成果展示与学生互评、教师点评相结合，课外兴趣培养与创新提高相结合，校企合作“产-学-研”相结合等七项教改措施，并将其有效地贯穿于“教-学-习-讲-实践-成果展示-创新提高”七个教学环节之中。

理论教学将线下教学、线上学习、翻转课堂教学活动、小组讨论和“边讲边练”等多种教学模式相融合，师生互动、生生互动。

实践教学采用ETPP（Experiment、Training、Practice、Project）渐进式实践教学模式，循序渐进地完成从理论到实践的教学，打造完整的教学生态链。Experiment基础实验，随堂进行，采用Keil+Proteus软件，虚拟仿真辅助教学，完成例题、作业及基础实验。Training综合实验，在实验课进行，使用实验室固定的实验箱，认知各种可编程接口芯片及器件，熟悉实验过程。Practice实践训练，进行课程设计，选用51单片机和STC51系列单片机便携式实验装置以及多种外设传感器模块完成软硬件系统综合设计，体现高阶性和创新性。Project项目实战，进行实训和大学生创新项目，选用Arduino单片机便携式实验套件和智能四轮小车、STM32套件和多种外设传感器模块完成一个实际应用项目的设计与开发，培养团队协作和创新意识，体现创新性和挑战度[5]。

（四）  课程考核评价

摈弃以往“一考定音”的考核方式，将学生期末突击、单一考试定结果的方式改为全过程考核评价，根据单片机原理与接口技术课程的特点，构建“平时+期末、闭卷+开卷、线上+线下”综合考核评价体系，让学生在整个学习过程中“动起来、忙起来”。综合考核评价体系见表1。

经过三年多的努力，单片机原理与接口技术获批2021年山西省一流本科课程（线下）。

三  建设并完善网络教学资源

为了充分发挥网络空间和教学资源辅助线下教学的功能，在“超星泛雅”平台建设并逐步完善单片机原理与接口技术课程、实验和课程设计三位一体的网络教学资源，服务电气工程及其自动化专业2017—2020级1 200多名学生，取得了良好的教学效果。

（一）  单片机原理与接口技术课程网络资源建设

从2020年秋季学期开始在“超星泛雅”平台建课并逐步完善教学资源，提供了12章课件、91个教学难点和例题微视频、10套测验题、12章的知识点及知识图谱，展示知识发展进程与结构关系，构建和显示各章节知识点及其相互联系。以学生发展为中心，进行了开课调查、课前预习、课上随机提问、课后作业及问题讨论、优秀作业展播及结课调查等教学活动。