本课程为线上线下混合式课程，主要包括以下几个环节：

（一）课前线上预习

在开课前，教师已在云课程平台建立《单片机原理与应用》网络课程和班级。在教学前，教师根据课程需要将课程PPT、文档、教学视频等文件上传，并在线发布教学任务和学习目标，学生登录学台，并根据自己的时间在线进行了解和课前预习，比如学习哪几个知识点，观看哪些PPT课件和教学视频，同时可以记录学习过程中遇到的难题和有疑惑的地方，可以在线留言。教师可以在后台了解学生的学习情况，可以适当调整线下教学内容，进行个性化辅导。

（二）课中线下教学

课中线下教学环节，一方面在课堂教学上，学生在教师的带领下，将在线上学习的知识点进行系统化的梳理，帮助学生完整的把握所学知识。另一方面，本课程由于理论性较强，单一的理论知识教学难以使学生正在理解和掌握所学知识，线下实践教学可以提供更加真实的感官和实践。

（三）课后线上拓展

课后拓展部分由线上完成，学生需要在课前完成课程资源的学习并参与对应的在线测试，实现知识目标，开展答疑讨论，让学生积极思考、踊跃发言，激发学生的无限潜能；开展课程项目，支持学生在同伴的交流和协作过程中，共同形成对问题的理解或是形成任务的解决方案。

（四）课程考核方式

课程需要建立相应的课程考核体系，考核应贯穿教学的整个过程。考核体系不仅包括学生对基础知识和理论的掌握，更要考查学生发现问题、分析和解决问题的能力。根据教学目的和模式，课程考核内容有线上(占40%)和线下(占60%)评价两部分组成。线下部分主要包括实践作业、科研论文、期末考试成绩三项，线上部分主要包括签到考勤、讨论、作业和测验等。

本课程特色在于：科学技术与人文素养相结合，课程知识与实际应用相并举，采用案例触发联想模式，在课堂讲解中穿插了与课程相关的案例、小故事、知识链接等，授课风格清新活泼有趣生动。从日常生活及实际工程应用中的一些生动有趣的案例有机融入到实际教学中，诱发学生们的好奇心及其对科学现象、规律和方法的人生思考。以必需、实用、高度模式，逐渐适应高等教育大众化趋势的需要，获得同行认可和点赞的专业课程。混合式教学课程的考核和评价方式，在考核内容上由注重知识转向注重知识、能力、素质的协调发展，根据课程特点，采用多样化考核形式，强化过程性考核，引导学生探究学习任务，激发学生的创新思想，促进学习能力、实践能力、协作能力和创新能力的提高，形成科学的思维方式，提高了学生综合素质和专业素养。

1、线上教学目的剖析：

 通过线上知识的传授，让学生学习和掌握单片机的系统结构、指令系统、程序设计方法、系统扩展方法、应用技术和发展现状。主要有： 

（一）传递教学知识目标

（1）熟悉单片机的内部结构以及工作原理；  

（2）掌握单片机存储空间、SFR、工作寄存器的使用；  

（3）掌握单片机并行开以及最小系统的结构组成；  

（4）掌握单片机定时/记数器的使用； 

（5）熟悉掌握单片机中断系统以及串行口的使用； 

（6）熟悉掌握单片机A/D与D/A转换接口的扩展及编程技术。  

（二）实现能力目标  

（1）帮助学生熟悉89C51系列单片机的特征、内部接口电路和工作原理，学习汇编语言的应用程序设计；  

（2）培养学生在自动化、检测技术、信号处理以及电力传动等领域应用单片机的能力，培养学生设计和开发单片机应用系统的能力。  

（三）达到素质目标  

（1）具备良好的工作态度、责任心。  

（2）具有较强的团队意识和协作能力。  

（3）具有较强的学习能力、吃苦耐劳精神。  

（4）具有较强的语言表达能力和协调人际关系能力。  

（5）具有认识自身发展重要性及确立自身继续发展目标的能力。

 线上教学正是对我们的一种考验，它不仅仅是一种新的教学方式，更是考验了教师接受新事物的能力，在这个科技飞速发展的时代，跟不上节奏就会被淘汰，这也是对我们的警醒。另外，线上教学还能提高学生自主学习的能力，培养出端正的学习态度，养成可以独立生活的能力，当然，这些都是对于愿意学习的人来说的。线上教学的最大的一个弊端就是，不能很好的互动，师生之间不能互动，同学之间不能互动。这就导致了老师不能很好地了解学生对知识的掌握情况，也就不能针对性地帮助同学解决问题；同学之间不能互动就导致了同学之间的关系会变得比较陌生，不利于友谊的发展。再有就是，线上教学不能真正的面对面教学，它只是虚拟上的“面对面”，这就导致了不自觉学习的学生得不到管束就开始放纵自我，上课签到后就开始打游戏，与老师连麦假装摄像头坏了，更有甚者，直接说断网了，然后默默地打开了游戏。

2、单独线下教学剖析：

   通过本课程的教学后使学生深刻熟知单片机的基本结构和工作原理等基础理论，使学生阐释单片机的指令系统及汇编语言设计的基本方法，熟练使用单片机的基本功能及典型接口技术，中断系统与程序设计等基本技能，使学生通过实践操作单片机接口技术和小型单片机应用系统开发的能力，是一门机械电子工程专业的专业必修课，也是一门面向应用的、具有很强实践性与综合性的课程。通过剖析利于改善学生的知识结构，使其获得利用单片机解决某些工程技术问题所需的知识，为学习后续课程及在今后工作中利用单片机实现电器控制、过程控制、信息处理和管理奠定必要的基础，获得相关领域内应用单片机的初步能力。

  众所周知，我们从小到大，基本上都是在学校上课。在学校，有我们敬爱的老师，有一起学习的同学。所以，在学校上课这件事情是我们潜意识都认可的，在这种方式下的学习也是我们容易接受的。这种教学方式可以让学生们在教室学习，那么，这就相当于营造了一种学习氛围。这就是比自己孤独的学习要好的一点，我觉得让一个人在一个小黑屋中学习，那么，学习效果应该不会好吧。当然，有了氛围，就会形成竞争，我们知道一句话‘有压力才有动力’，有了竞争自然就会产生压力，也就形成了学习的动力，学习效果就更加好了。线下教育时，几十个学生都坐在同一个教室里，一些同学看到其他同学认真学习，就会下意识地去竞争，去模仿，这样一传十，逐渐培养起学习氛围。团体之间互相帮助更容易、更具体、更有针对性。再有一点就是，面对面的讲解，往往就理解得更加深刻，即使有了问题，我们也可以及时的提问，也可以去问老师弄明白，再不济还可以找学得比较好的同学。这就使问题的解决有及时性。

  但是，传统教学模式下主要是以教师的主动讲授和以学生的被动反应为主要特征，教师往往注重通过语言的讲述和行为的灌输来实现知识的传授，在教学过程中教师的主导地位倾向突出，而学生的主体地位却被习惯性地忽视。在这种教学模式下的课堂教学往往过于死板，教师搞“一言堂”，学生的学习地位得不到充分的体现和尊重，即使他们在学习过程中有自己的看法，也往往不敢表达。因此，传统的教学模式严重忽视了教学中的情感因素，无视学生心理发展的正常需求，严重束缚了学生学习的积极性、主动性和创造性的发挥。传统教学几个方面会给学生带来不好的影响，无法突出学生的学习主动性，培养学生的创新思维和独立思考。主要弊端有：

（一）标准化教学无法满足学生的个性化需求

 传统课堂多以教师为中心，教师根据自己学习期间学习的方式和自身的理解准备教案，搜集素材，以自己认为大部分学生可以接受的方式去展开教学。学生按照统一的教学内容、统一的教学进度进行学习，教师按照大部分学生的接受程度、学习进度安排课程的讲授。然而工厂模式的按年级将学生分组并安置在不同的教室，教师“以同样的路径和进度讲授同样的科目”的标准化的、庞大而僵化的过程，已无法满足学生的个性化需求。因为每个学生都有不同的学习方式，每个学生都有不同的学习需求。如果要满足学生不同的学习需求，便需要以不同的方式进行教学。

（二）单一的教学模式无法匹配每个学生的学习模式

 传统教学大多采取课堂教学的方式，基本采取教师讲授学生被动接受的模式。教师按照自己理解和感受到的学生接受程度控制个人的讲课进度，讲课的进度安排取决于大部分同学的反应，而跟不上进度的同学也会因为“从众”的压力不提出任何问题。这种单一的教学模式相对沉闷，很难唤起学生的学习热情和学习积极性，更不能激发学生自主学习和探索的精神。学生被动听课，严重缺乏学习主动性和创造性。教师为了更好地教学而使用的课堂纪律也从一定程度上限定了学生的听课行为，影响学生的思维方式和行为方式，压抑了学生的创造才能。课堂里的教师正是当今单一批量教育系统的产物。

（三）应试教育无法满足学生的多样化发展

 传统教学大多以最终的考试成绩来衡量学生的学习情况。为了更好地体现教师的教学质量，展现学生的学习成果，大部分教师把课堂设计成解决学生在考题中、练习中出现的问题为导向，以题海战术，解题技巧战术填充课堂。教师对学生的评价就是掌握教师所交给的知识，会做题，考试能够取得好成绩；学校对教师的评价也基本上是看教师的教学成绩。学生的学习动力是极端功利化、自私化、庸俗化的，带来的是责任感的缺失。忽略了学生在学习过程中的自主性和创新性，更无法满足学生的多样化发展。

（四）填鸭式教学和重灌输轻探究的教学方式无法调动学生的学习主动性和学习积极性

 传统教学以教师为主导，学生被动学习。以简单记忆和反复训练为主，弱化了学生的思考和理解，不强调质疑和创新。学生的注意力被迫集中在教师身上，而不是因为个人兴趣学习。“一言堂”的教学方式，重灌输而忽略学生自我学习和自我探究的能力。填鸭式教学势必导致学生的学习意愿减少，情绪很难被调动，学生学习效率较低，甚至可能会导致学生抵触。学生缺乏自律和主动学习意识，对所有学生进行填鸭式教学，导致有的学生学不够而有的学生学不会，忽略了个性化差异，学生独立思考，独立学习，创新和质疑能力的培养。

（五）重结果轻过程

 传统教学中重结果轻过程的问题特别突出。教师在教学中只重视教学的结果和知识的结论，忽略知识的呈现过程和知识的来龙去脉，压缩学生学习新知识的过程。教师在预设教学过程时考虑最多的就是应该如何将知识讲清楚、讲明白、讲透彻。而对于学生来说，只是对于知识被动的接受，个人参与知识的推导、学习和探索过程缺失，学生参与度低。学生只是记住结论，忽略对知识的体验，缺乏动手实践的练习。这种模式剥夺了学生独立思考的权利，导致学生只会临时抱佛脚，死记硬背，缺乏批判性思维，质疑的能力和创新精神。

 虽然线下教育有很多缺点，但仍然不能阻止它成为主要的教学形式，因为虽然网络教育很流行，但线下教育的许多优势是网络教育无法替代的。不管怎样，学生能够学习并取得成功是家长和老师的共同希望。

3、线上和线下混合式教学解决的问题

 2018年，教育部印发了《教育信息化2.0行动计划》，提出要积极推进“互联网+教育”。2020年初，国内新型冠状病毒疫情期间，为了减少人员聚集，教育部发出通知，推迟春季学期开学时间，并发出倡议：利用网络学台，“停课不停学”。至此，线上教学又一次走进大众视野。但实践证明单纯的线上教学模式存在教学效果不理想等缺点，而单纯的传统课堂教学已不能完全适应时代的发展。因此，将传统课堂教学与线上教学有机整合的一种新型教学模式呼之欲出，这就是融合二者优势为一体的混合教学模式。主要解决的问题如下：

（一）授课方式具有可选择性。混合教学模式避免了单一的线上或线下上课方式，给与了学生和任课老师的选择权。任课老师可以根据课程章节内容和学生学况自由选择上课方式。灵活的授课方式，打破了场地和时间的限制，学生既可以随时回看教学资源，也可以在课堂授课期间提出疑问，现场讨论。

（二）学生的学习兴趣得到激发混合教学模式可以让学生根据自己的所长在不同的授课方式中展现自我。目前很多高等学校学生性格偏内向，在课堂上不敢于表现自己，但是在直播课程中，却可以大胆地发表自己的言论，积极回应授课老师。线上线下混合模式，可以让更多的学生通过不同的方式展现自己，激发学生的学习兴趣。

（三）考核方式多样化课堂教学过程中因为学生人数偏多，课堂答疑和随堂测试部分工作量大，且耗费很多课堂时间，线上授课很好地互补了这一缺陷。新冠肺炎期间，腾讯平台推出来了群课堂、直播间、在线文档、腾讯会议等一系列在线功能，可以高效地完成课堂测试，并且可以直观地看到测试结果，方便老师根据学生的理解情况及时地调整课堂进度。

（四）勤用多媒体，吸取线上教学的优势。线上可以全天候教学，线上教学内容丰富，与线下教学相比，最大的一个优点或许就是多媒体的应用来充实教学了。过去在讲台上给学生们上课，多媒体使用对学生们兴趣似乎不大，有同学反映还不如黑板上做板书的时候。现在需要所有同学们线上听课，可以将多媒体应用到线上教学。申请人在线上线下混合课程建设中，将多媒体最大化应用到教学中，让学生们线上学习的内容更加丰富多彩，将形式和内容充分结合起来。

（五）让同学们线上课堂更有乐趣，在本学期的课程中，申请人计划将课堂过程中的经典教学情景巧设在课堂上，让学生们通过演绎情景剧的形式，完成简单的课堂内容学习，让同学们在一种氛围里将单片机融进生活里，将带课的几个班级的学生进行线上戏剧的演绎，让同学们在一种强烈的参与感中爱上单片机，学好单片机。通过上学期的教学，不是简单的应付考试，能够从教学的根本上改变过去陈旧的模式。

（六）程序实现创设。给学生们最富诗意的编程实践环节，在这个学期的教学中，我还打算每周让学生们阅读自己感兴趣的编程题，让他们在自己喜欢的程序段中选一片段给大家讲解，在每周最后一节课在线上课堂上分享给大家听。这样做既锻炼了学生们的英语学习能力，也能够锻炼他们的表达能力。

（七）抗疫知识普及。加强爱国主义教育，要把本次人民战“疫”的伟大实践和涌现出的先进典型、英雄人物、感人事迹，作为爱国主义教育的鲜活素材，把爱国主义的精神内涵根植于每一个学生的心灵深处。普及单片机课程知识与疫情防控结合的知识，引导学生正确认识疫情、理性看待疫情，掌握基本的自我防护措施，提高学生理性面对、科学思考、明辨是非的能力，进一步认识到病毒的危害，更要认识到健康对于生命的重要意义。

一、网络教学环境

 建立了“单片机原理及应用”课程网站，网站由课程组青年教师负责建设维护和资源更新，由学校网络中心保障网络安全和畅通，计算机硬件配置和软件升级及时更换。目前，课程组已开发完成了系列软件资源，专门制作了多媒体教学课件，并上传至课程网站，供学生学习参考。这将在整个教学中起着重要作用，丰富了教学内容和手段，推动了师生的互动交流，提高了教学效率。

二、课外学习环境

1、学生课外单片机提高学习辅导

课程组指定专职教师担任学生单片机技术的指导，定期举办专题讲座，了解学生学习及应用单片机应用技术进行课外科技活动存在的问题。同时鼓励教师在教学班指导成立课外学习小组，形成良好的师生互动的课外学习环境。

2、开放式实验教学

机电实验中心除了正常的实验课时教学以外，为了满足学生对实验的预习和复习，及进行课外科技制作的场地及设备要求，把单片机实验室作为开放实验室向学生开放。兼顾常规实验预习及实验没通过的补做以及学生课外科技制作。实验室都有常用的所有仪器设备，并有专人值班。

3、实验教学条件

团队成员按照课程总体规划及教学的实际要求，研制出符合课程需要的一系列单片机应用实验设备，电路简单易学，受到学生和同行的好评，在教学中起到了很好的作用。但由于课时限制，初学学生难以理解，只有按步骤验证编程实验，动手机会极其有限，而单片机必须通过反复实践才能有效掌握，使得大部分学生并没有真正的学到知识实验效果不佳的问题。准备近期设计低成本单片机学习仿真板，提供学生课外使用，对促进单片机应用创造了条件。单片机相关实验以我校机电实验中心为依托，具备了先进、开放的实验软硬件环境。配备有计算机及常用电子仪器设备，保证了实验装备的先进性和实验的有序开展。良好的实验教学环境和层次化的实验教学安排激发了学生对单片机技术的兴趣，对促进理论教学和培养学生的创新能力发挥了重要的作用。

教学是一门艺术，教学有法但无定法。教学方法与教学手段的改革既要遵循教学的普遍规律，又要有个性、创造性。考虑到“单片机原理与应用”课程抽象、难于理解的特点，我们在教学方法上改变传统的教学模式，采用本人在相关教研论文期刊上发表的“三多一刺”独特教学方法，边做边讲边学，注重因材施教，激发学生学习的主动性，培养学生独立思考、严谨创新的科学态度。

1 、多角度多层面教学方法

“单片机原理与应用”课程内容较多，学生们自主意识的强弱，决定了他们的主体性水平的发挥。课程改革要求由学生的被动学习、机械学习，转变为自主学习、合作学习、探究学习。如果教师只关注现有知识传递价值的话，那么学生的主动精神和探索欲望常常会受到压抑，甚至被磨灭。根据上述情况，提出一种激发学生自主学习的多角度多层面教学方法是首要解决的关键事情。因此，本文拟采用基于主动探索方式的教学方法，该方法把学生置于学习的主体，把学习“单片机原理与应用”课程理论知识转化为学生主动的探索活动，使学生在探索活动中参与学习“单片机原理与应用”课程每部分内容的全过程，并多角度多层面地充分培养了学生自主学习的能力。

由于单片机操作灵活性和运算速度很高，内部结构也很复杂，因此教学内容也很丰富和庞杂。即先进的哈佛结构、丰富的硬件资源、特殊的指令系统以及汇编程序设计、汇编语言编程等构成了庞大的“单片机原理与应用”课程教学内容。因此为了使学生在20个讲授学时内充分掌握“单片机原理与应用”课程的关键技术，提出多角度多层面的教学方式来对学生进行教学，具体地拟采用基于主动探索方式获取知识，培养学生思考的独立性。即在课堂教学时，牢固树立以学生为主体的观念，为学生的学习创设独立思考、独立探索的时间和空间，让学生在自主探索中体验和品尝成功的喜悦。考虑从理论与实验相结合角度、学生应试与就业角度、与其他课程内容关联角度，从内容重点难点层面、学生层次分类层面、院系资源教师水平层面等进行教学。同时需要注意协同多角度多层面之间的关系，权衡利弊，才能使本系“单片机原理与应用”课程教学工作取得好的效果。

2 、多元化教学方法

提高教学效率是解决课时少的根本出路，而如何提高教学效率是需要解决的关键问题。多平台、多模式参与教学过程，可以充分发挥特殊教学手段的作用，有利于扩充课堂的知识容量并提高课堂效率。讲授人采用基于“超星学习通”平台云课程混合模式的教学方法，在课堂上可以省去大量板书的时间，将文字、声音、音乐、图形、动画和声像技术中的音频、视频等形式与计算机连接在一起，以传递更为生动、丰富和复杂的信息。解决过去的课堂教学效率低、传授的内容有限，学生要不停地写和记等问题，引用MOOC的优质资源，又可以不断提高和完善“超星学习通”平台云课程的课程建设和资源，等待建设成熟之后，再转到MOOC平台发布，从而提高课堂教学效率。

本课程一共32学时，理论学时仅20学时，相比其他高校来说较少，因此提高教学效率是解决课时相对较少的根本出路，而引入多元化的教学手段是提高效率的关键，因此可以充分发挥特殊教学手段的作用。可以借助于目前比较火爆的网络平台MOOC、微课等更灵活的教学平台，不仅可以实现对现有课堂教学手段的补充，还能够实现大规模教学，通过精心设计的教学过程和认真制作的教学资源，使得教学效率更高。学生们可以随时随地利用闲暇时间进行碎片化学习，全方位实现高效的课堂目标，因此，“单片机原理与应用”课程可以同步引用MOOC课程的全部内容，也可以选择以私有教学资源为主，按照我系制定的本科生教学计划授课，部分引用MOOC平台的优质教学资源，即采用“超星学习通”平台云课程混合教学模式解决了“单片机原理与应用”课程优质教学资源共享的问题。

3 、刺激触发教学方法

在日常教学中，教师通常一味追求把问题讲深讲透。这样学生不需要思考，等在新情境下需要解答问题的时候，他们往往不知所措。学生对所要掌握的知识不动脑筋，被动地接受教师“灌给”的知识，必然会导致学生思维“惰”性的产生，大大减少了学生用大脑进行思维的机会，使学生的思维空间越来越狭窄。如何从这些因素着手提出相应的教学方法和策略，从而更好地进行“单片机原理与应用”课程教学是拟解决的关键问题。因此，申请人提出基于思维和感官同时“点火”刺激的教学方法，能极大地激发学生的兴趣和想象力，使学生们视野宽广、思路开阔，能从不同角度去思考问题。

在使用进行前面方法后，若空洞的单片机基本理论得不到及时的验证，则无法满足学生的好奇心理，不能刺激触发学生们的学习兴趣与热情。因此需要按照教学大纲要求与课程进度，采用刺激触发教学方法来循序渐进，一步步引导学生掌握所有内容，提出基于思维和感官同时“点火”刺激的教学方法，该方法首先设法为学生的思维“点火”，在学生思维受卡处提供思维诱因，在学生思维狭窄时培养他们思维的广阔性，在学生思维肤浅时发展他们思维的深刻性。然后设计“单片机原理与应用”课程中各种实验功能，将单片机各知识点有机结合于实验中，这些实验都带有各种感官刺激，要带有最大可能的兴趣性，而不是枯燥的观测某个数据等。可以极大地激发学生的兴趣和想象力，化被动学习为主动学习。

在课堂教学中探索新型的课程思政化教育模式，以立德树人为宗旨，铭记“教育无小事，教师无小节”，时刻做到“教育和育人相统一，言传和身教相统一，潜心问道和关注社会相统一，学术自由和学术规范相统一”。在每个教学活动、每个教学环节充分体现课程的思政功能，扎实有效地对学生进行思想政治教育，主要课程思政教学设计思路如下：

（一）教材

  张靖武、周灵彬、皇甫勇兵、王开编著，单片机原理、应用与PROTEUS仿真（第3版），北京：电子工业出版社，2014.

（二）参考书目

1、吴黎明、王桂棠、唐露新编，单片机原理及应用技术，清华大学出版社，2006 .

2、沙占友编，单片机外围电路设计，电子工业出版社，2006.

3、王福瑞编，单片微机测控系统设计大全，北京航空航天大学出版社，2005.

4、李朝青编，单片机原理及接口技术，北京航空航天大学出版社，2006.