高職院校精品資源共享課建設探究

王懷

摘要：高職院校的精品資源共享課的建設，一方面提高了教師的教學技能，豐富了信息化教學手段；另一方面給學生提供了多方位學習、自主學習、探究式學習的平臺。以河南輕工職業學院“嵌入式電子產品開發”精品資源共享課的建設為例，以項目化教學為藍本，結合課程思政，實現資源共享，提升學生的學習效率。

關鍵詞：嵌入式電子產品開發；精品資源共享課；項目化教學；課程思政

一、課程建設背景及意義

（一）建設背景

“嵌入式電子產品開發”作為電子信息類的核心課程之一，具有綜合性強、實踐性強、承前啟后等特點。由于該課程需要運用大量的數字電路、模擬電路、C語言等知識作為鋪墊，所以學生學習起來往往感到吃力。另一方面，對于高職學生而言，嵌入式的學習主要就是軟件編程的學習，學生迫切需要能夠實時的對代碼進行查看，以便于分析綜合。因此，需要配套建設具有移動互聯網屬性、實時互動性的網絡課程，那么精品資源共享課的建設就成為必然[1][3]。

（二）建設意義

嵌入式課程具有較強的實用性。學生在系統學習相關單片機知識與技能之后，可以上手一些較為簡單的應用項目，比如數字鐘、秒表、密碼鎖、搶答器等生活中常見的中低端應用場景。對后續的Linux課程的學習也有較大的幫助。但隨著時代的發展，應用場景復雜度的提升，傳統的8051單片機受制于本身的硬件資源，其市場占有率在逐步下滑，取而代之的是在高端應用場景下備受推崇的STM32系列單片機。但STM32在應對中低端應用場景下，其硬件資源存在極大的浪費，并且綜合成本較高。不僅如此，STM32的學習難度較大，對于學習能力普遍一般的高職生而言，學習成本較高。

在綜合上述因素后，本校教學團隊經過充分的市場調研，反復比對論證，決定采用STC公司最新一代的STC8A8K64S4A12（以下簡稱STC8A）芯片作為嵌入式單片機的教學芯片，該芯片可以看成傳統8051的升級版，代碼完全兼容C51，但硬件資源非常豐富，并且不需要外部晶振與復位電路，執行速度比傳統的8051快約12倍。但目前市面上關于STC8A的相關教學與輔導教材極少，亟須通過實際項目的建設來豐富配套的教學資源。同時對于學生而言，STC8A完全滿足現有的中低端應用場景，甚至一些對通信速率要求不高的復雜場景。學生在學習完后，能完全滿足市場需求，并且為后續的學習打下堅實的基礎。傳統8051的代表AT89C51與STC8A的引腳如圖1所示。

二、課程建設具體實施方案

（一）教學團隊組建

考慮到所使用的STC8A芯片功能復雜，且參考資料較少。因此教學團隊的組建應包括教學技術骨干，且主要以中青年教師為主，職稱結構合理，教學能力突出[2]。申請人為我校電子信息教研室主任，課題參與人包括在電子信息方面具有多年教學經驗，且年富力強的骨干教師。另外，考慮到與生產實際緊密結合，參與人還邀請到了來自企業一線的工程師，以工程師的角度給與課題切合實際的建議與意見[3]。團隊整體呈現出年輕化、專業化等特點，并且差異化的學科方向可以從不同角度為課程建設提供不同的思路[4]，為接下來的課程建設提供了重要保障。

（二）課程建設基礎

在課程建設過程中，必要的硬件支持能最大限度發揮教學效果。課程教學相關的資源有“嵌入式電子產品開發”的課程標準，教學大綱，相關的人才培養方案，STC8A產品手冊，百科榮創（北京）科技發展有限公司編寫的嵌入式單片機通用實驗開發系統——STC8A版實驗指導書。支撐學生實踐學習相關的實驗設備有計算機40臺、嵌入式綜合實驗箱20臺。

（三）課程建設內容

針對電子信息工程技術專業對嵌入式電子產品開發技術的實際要求，并結合行業企業相關技術人員的建議來設計課程相關內容。以適應學生學習，教師教研，行業技術人員參考的需要。對于課程內容，團隊以STC8A嵌入式單片機綜合試驗箱為載體，以項目化教學為根本的教學思路，著眼于培養學生實際應用能力，以期在做中學習，在做中解決實際問題。將理論和實踐有機結合，由淺入深、循序漸進，并讓學生在基本任務的基礎上進行擴展和提升，能夠做到舉一反三。團隊經過反復研磨，結合嵌入式課程的知識點，將建設內容主要分為以下6個項目。

項目1：學習STC8A單片機硬件系統。項目要求熟悉STC8A單片機的基本I/O引腳，基本指令系統以及相關硬件電路，掌握STC8A核心板基礎實驗。核心板的基礎實驗均無須接線，相關接線已經在制作時通過PCB走好，所以項目1對于學生而言是幾乎沒有難度的，基本上就是在51單片機的基礎上熟悉新的編程架構，并熟悉Keilμvision5以及STC-ISP的使用方法。具體安排了5個小任務，包括流水燈實驗、蜂鳴器實驗、按鍵檢測實驗、外部中斷實驗、定時器實驗。

項目2：數字鐘的設計。項目要求制作一個高精度的數字鐘，不能使用單片機內部的定時計數器。因此給定時鐘芯片PCF8563，需要簡要學習PCF8563的引腳結構以及編程架構，同時需要了解IIC時序的相關知識。最終在LCD12864上顯示出當前的年月日時分秒，并且經過實測，日誤差控制在2s以內。學生在該任務中需要弄懂使用PCF8563與使用單片機內部定時計數器的區別，并且弄清楚為何系統斷電后還可以繼續計時。其擴展要求為：增加顯示變量，能夠顯示出當天在本年度中的第幾星期。

項目3：電子密碼鎖的設計。項目要求設計出一個與實際應用場景完全一致的電子密碼鎖，該密碼鎖采用了6位數字的組合，初始密碼已在任務書中告知。具體使用則包括了通過矩陣鍵盤進行密碼的隱藏式輸入，密碼輸入正確則指示燈亮起，并在屏幕上顯示出密碼正確的字符串，若密碼輸入錯誤則指示燈熄滅，并且在屏幕上顯示出密碼錯誤的字符串，經過一段短暫時間，系統會恢復到輸入密碼的界面。如果連續三次密碼輸入錯誤，則密碼鎖會自動鎖死并且在屏幕上會有警告提示，此時只能將系統掉電重啟，才可以繼續輸入。密碼的重置功能則必須要輸入初始密碼才可以進入。其擴展要求為：修改程序，使得密碼位數達到8位數。

項目4：圖形液晶顯示系統的設計。項目要求在液晶顯示器上顯示出要求顯示或者自編的內容。主要涉及LCD1602、LCD12864、TFT3.0彩屏等大屏幕顯示器，要求學生由表及里、由淺入深地掌握各個顯示器的構造原理、顯示原理、命令字控制字等等內容。對于最簡單的LCD1602，要求學生使用字符發生器進行簡單漢字的自編并且在指定位置顯示。對于使用最頻繁的LCD12864，則要求學生使用取字模軟件顯示各種類型的漢字諸如宋體楷體等，明白其中的建模原理。對于TFT3.0彩屏，要求學生通過圖形建模軟件，將自己的證件照顯示在大屏幕上，并且能夠聯合顯示出院校學歷信息等綜合文字。其擴展要求為：實現多個圖片的交叉顯示。

項目5：溫度檢測系統的設計。項目要求通過單總線搜索算法一次性讀取兩個DS18B20所測得的溫度值。要完成本項目具有一定的難度，學生要學習數字式溫度傳感器DS18B20的構造，傳感器的測量范圍以及轉換精度，以及簡單的數模模數轉換知識。另外，由于包含了兩個溫度傳感器，因此還需要對單總線搜索算法有一定的了解，但學生不需要對其進行深究，只需要知道每一個DS18B20有一個唯一的64位ROM注冊碼即可。至于拓撲結構則不作為課程建設內容。擴展要求是根據溫度檢測系統加入報警裝置，報警器可以用蜂鳴器代替。

項目6：超聲波測距儀的設計。項目要求通過學習超聲波發射和接收裝置，來學習超聲波測距儀的設計以及工作原理。首先講解什么是超聲波，根據聲波在空氣中傳播的速度，通過公式求得距離，先給學生以感性認識，并且舉例說明生活當中的例子比如汽車倒車雷達、水下聲納探測儀等。而后講解超聲波的發射探頭與接收探頭，由于單片機可以直接產生40KHz的信號，因此只需要對接收電路CX20106A進行簡要介紹。擴展要求是修改報警范圍，以便測試傳感器靈敏度。

（四）課程教學模式設計

本課程的教學模式是以大項目、小任務的方式展開。首先教師發布任務，由師生共同討論、分析任務要求，提出解決硬件電路和程序問題的相關知識點，教師借助實物展示和PPT文稿進行講解。其次，小組同學中分工協作，進行電路連接和程序編寫。最后進行系統調試，經由教師驗收合格后，積累相應的分值。每個項目結束時，由教師做小結，小組借助網絡查找、撰寫并提交本項目小論文，作為過程考核的資料。

（五）課程思政融入

在課程思政融入方面，教學團隊也下了大功夫[5][6]。以項目4為例，學生最先使用的顯示芯片LCD1602只能顯示兩行內容，并且沒有中文字庫，在這里就結合學生們小時候使用的卡西歐計算器，該計算器的顯示屏就是典型的1602類型。接著項目推進到了LCD12864，對于這種顯示屏，可以結合學生們小時候玩的俄羅斯方塊游戲機，該游戲機顯示屏就是典型的12864模式，最后在最先進的TFT彩色顯示屏，基本已經過渡到學生們中學時代使用的手機屏幕。通過屏幕的變遷，讓學生懂得技術的發展給生活帶來的巨大便利，同時也結合了學生們真實的成長背景，達到了全員育人的目的。

三、課程特色與創新

（一）課程資源的先進性

課程內容相關的項目來自生產、生活，緊跟企業實際需求和技術發展。課程資源的建設有企業技術人員的參與，制作完成的課程資源同時也可作為企業新老員工的培訓素材，供企業人員培訓使用。

（二）課程資源的獨創性

每一個課程資源在制作時都要經過課程團隊的集體討論，確定資源的最佳展現方式，確保每一個資源的獨創性。針對單片機硬件系統理論知識晦澀難懂，微課的制作上更注重趣味性設計，采用生活化和場景化教學，讓學生容易學，繼而喜歡學。

（三）課程資源的多樣性

資源力求做到多樣化的實現方式。課程資源包含課程簡介、課程標準、教學大綱、授課計劃、教學PPT、電子教案、知識難點的微課，知識點的練習題，項目的電路原理圖、源程序、電路連接圖、任務操作過程的錄像視頻資料以及仿真實驗例程及實驗指導書，使學習者能夠從不同角度加深對資源內容理解。

（四）課程資源的廣泛性

課程資源的建設，項目設置從簡單到復雜，目的既適合在電子信息工程技術專業的在校生使用，也適合開放大學、成人教育、自學及培訓班相關學習者。同時也可作為工程項目人員的參考資源。

四、課程建設使用情況

在課程建設完畢之后，首先使用該課程的是我校20級電子信息工程技術三個班共計91位學生。課程上線僅十余日后，點擊量已經突破2000人次，目前課程點擊量已經超過5000人次，共有8位同學給出了五星級好評。在課堂上，學生們紛紛反映該課程建設的十分優秀，與自己的需求不謀而合。并且有不少學生在畢業設計的過程中，大量參考了課程建設的資源，表示學到了很多知識，同時也對嵌入式課程真正產生了興趣。

五、結語

本文通過對“嵌入式電子產品開發”精品資源共享課的建設，探討了課程建設的意義，研究了課程建設的方法與策略。課程以項目化教學為導向，創新性地將產品制造與課程思政相結合，對高職院校電子信息類的精品資源共享課建設，是一次很好的借鑒與參考。同時，在課程建設過程中出現的問題，諸如如何處理仿真與實驗的區別等，在今后的修訂中仍需要進一步的研討。

參考文獻

[1]宋莎.高職院校精品資源共享課建設的現狀研究[J].安徽建筑，2022，29（10）.

[2]柯琦，封佩玲，雷金東，蒙丹.精品課程資源分析及整合優化策略[J].教育教學論壇，2019（10）.

[3]謝紅.網絡教學背景下高職計算機精品課程建設[J].湖北農機化，2020（03）.

[4]信蔣慶磊，聶永濤，郇新.息化條件下的精品資源共享課程教學改革研究與探索[J].農機使用與維修，2021（09）.

[5]王方，柴建，王燕妮.高校教師課程思政的難點、方法與對策[J].高等工程教育研究，2023（01）.

[6]何潤，陳理宣.試析高校專業課教師課程思政能力的提升進路[J].學校黨建與思想教育，2021（18）.

作者單位：河南輕工職業學院