《物联网单片机应用与开发》课程标准（含课程思政）

《物联网单片机应用与开发》课程标准一、基本信息适用对象：普高三年制电子信息类专业学生修定时间：2022—08—08课程代码：330130二级学院：电子与通信学院学分：4学时：64学时合作企业：自主填写先修课程：单片机C程序设计、模拟电子技术、单片机技术应用、传感器与检测技术后续课程：电子信息系统集成制定人：批准人：二、课程的性质与定位《学期项目：物联网单片机应用与开发》课程是专业课，属于电子信息专业的核心课程之一，也是专业必修课。本课程包括32学时的理论教学和32学时的实践教学，在校内完成。本课程适用于电子信息工程技术、物联网应用技术等专业（群），让学生在先修单片机C程序设计、模拟电子技术、单片机技术应用、传感器与检测技术等课程的基础上，为学习电子信息系统综合设计等后续课程（或从事电子信息系统集成、电子信息系统维护等岗位工作）打下基础。课程与企业共同开发，面向物联网技术公司、系统集成公司、硬件开发公司、信息系统项目实施公司的单片机开发、传感器网络开发、电子信息系统集成等等岗位。课程主要培养学生掌握，为学习后续课程以及从事与本专业有关的电子技术工作打下一定的基础，教学过程来源于合作企业真实案例，教学过程实施校企双方共同指导，根据需要可以在企业的校外实习基地开展课程相关的实践。实施课程思政。深度挖掘提炼课程知识体系中所蕴含的思想价值和精神内涵，从课程所涉及的专业、行业、国家、国际、文化、历史等角度，增加课程知识性、人文性，提升引领性、时代性和开放性注重学思结合、知行统一，增强学生用于探索的创新精神和善于解决问题的实践能力。（三）课程目标1、总体目标通过课程的学习，使学生掌握物联网基本概念和架构、电子信息系统集成、单片机应用程序开发、单片机硬件电路设计与调试、通信模块应用编程等技能，能承担单片机开发、传感器网络应用开发、物联网系统工程实施、电子信息系统集成等岗位工作。同时，锻炼学生的团队合作精神，学习科学探究方法，养成自主学习能力，培养良好的思维习惯和职业规范。2、具体目标1）专业能力目标（1）了解物联网基本概念和架构；（2）了解电子信息系统集成；（3）掌握单片机应用程序开发；（4）能够进行单片机硬件电路设计与调试；（5）能够进行通信模块应用编程。2）关键能力目标（1）能独立承担单片机和传感器网络选型、单片机硬件和软件设计开发及系统集成等岗位的工作，具有良好的团队合作意识；（2）养成良好的工作责任心、坚强的意志力和严谨的工作作风；；（3）掌握文明生产、安全生产与环境保护的相关规定及内容（3）课程思政要求1）团队合作精神、科学探究方法、良好的思维习惯和职业规范2）良好工作责任心、坚强意志力、严谨工作作风（四）课程设计思路本课程与企业共同开发，双方共同成立了课程开发小组，首先确定专业培养目标定位，选择单片机开发、传感器网络开发、电子信息系统集成等主要的面向岗位，收集分析这些岗位（群）的典型工作任务，接着整理序化典型工作任务，分析典型工作任务所需要的专业能力和关键能力，在此基础上形成本课程。基于合作企业的真实案例和典型工作任务，可以兼顾学生职业生涯发展需要。采用基于典型工作过程等课程开发方法进行设计，按照项目化的教学模式，整门课程分为7个模块，由25个子教学情境组成。本课程所设计的每个项目均是一个完整的工作过程，实施校企双方共同指导，实施理论与实践一体化教学，让学生做中学、学中做，提高综合职业能力，养成良好的职业素养。图1《学期项目：物联网单片机应用与开发》课程设计思路图（五）教学内容1.学时分配表1《学期项目：物联网单片机应用与开发》学时分配模块名称子学习情境学时分配小计模块1电路装配、连接与配置终端程序烧写26传感器设备接入2通信模块连接与配置2模块2单片机片内资源应用与编程单片机IO—片内资源应用与编程212定时器—片内资源应用与编程2串口—片内资源应用与编程2中断—片内资源应用与编程2ADC—片内资源应用与编程4模块3单片机典型外设应用按键识别212数码管动态扫描2E2PROM存储器应用4RTC时钟应用4模块4RS485通信应用RS485总线搭建210RS485通信链路测试2RS485自定义协议应用2RS485多机通信（主机、从机应用程序设计）4模块5LoRa通信应用基于LoRa的点对点通信应用开发28LoRa通信链路测试2LoRa自定义通信协议应用2LoRa网关接入2模块6MCU采集传感器数据MCU采集I2C典型传感器的数据28MCU采集1—Wire典型传感器的数据2MCU采集SPI典型传感器的数据2MCU采集模拟量输出典型传感器的数据2模块7物联网基本概念和架构物联网基本概念48物联网架构4合计学时64642.教学设计表2《学期项目：物联网单片机应用与开发》教学设计模块1课程思政要求子学习情境1终端程序烧写电路装配、连接与配置1）团队合作精神、科学探究方法、良好的思维习惯和职业规范2）良好工作责任心、坚强意志力、严谨工作作风职业能力描述知识终端程序烧写的基本概念技能掌握终端程序烧写关键能力执行能力、创新能力、拓展能力、管理能力主要内容与要求主要内容：终端程序烧写要求：掌握终端程序烧写子学习情境2传感器设备接入职业能力描述知识了解传感器设备接入技能理解传感器设备接入关键能力执行能力、创新能力、拓展能力、管理能力主要内容与要求主要内容：传感器设备接入要求：掌握传感器设备接入子学习情境3通信模块连接与配置职业能力描述知识通信模块连接与配置技能掌握通信模块连接与配置关键能力执行能力、创新能力、拓展能力、管理能力主要内容与要求主要内容：通信模块连接与配置要求：掌握通信模块连接与配置模块2课程思政要求子学习情境1单片机IO—片内资源应用与编程单片机片内资源应用与编程1）团队合作精神、科学探究方法、良好的思维习惯和职业规范2）良好工作责任心、坚强意志力、严谨工作作风职业能力描述知识单片机IO—片内资源应用与编程技能掌握单片机IO—片内资源应用与编程关键能力执行能力、创新能力、拓展能力、管理能力主要内容与要求主要内容：单片机IO—片内资源应用与编程要求：掌握单片机IO—片内资源应用与编程子学习情境2定时器—片内资源应用与编程职业能力描述知识定时器—片内资源应用与编程技能掌握定时器—片内资源应用与编程关键能力执行能力、创新能力、拓展能力、管理能力主要内容与要求主要内容：定时器—片内资源应用与编程要求：掌握定时器—片内资源应用与编程子学习情境3串口—片内资源应用与编程职业能力描述知识串口—片内资源应用与编程技能掌握串口—片内资源应用与编程关键能力执行能力、创新能力、拓展能力、管理能力主要内容与要求主要内容：串口—片内资源应用与编程要求：掌握串口—片内资源应用与编程子学习情境4中断—片内资源应用与编程职业能力描述知识中断—片内资源应用与编程技能中断—片内资源应用与编程关键能力执行能力、创新能力、拓展能力、管理能力主要内容与要求主要内容：中断—片内资源应用与编程要求：掌握中断—片内资源应用与编程子学习情境5ADC—片内资源应用与编程职业能力描述知识ADC—片内资源应用与编程技能掌握ADC—片内资源应用与编程关键能力执行能力、创新能力、拓展能力、管理能力主要内容与要求主要内容：ADC—片内资源应用与编程要求：掌握ADC—片内资源应用与编程模块3课程思政要求子学习情境1按键识别单片机典型外设应用1）团队合作精神、科学探究方法、良好的思维习惯和职业规范2）良好工作责任心、坚强意志力、严谨工作作风职业能力描述知识按键识别技能掌握按键识别关键能力执行能力、创新能力、拓展能力、管理能力主要内容与要求主要内容：按键识别要求：掌握按键识别子学习情境2数码管动态扫描职业能力描述知识数码管动态扫描技能掌握数码管动态扫描关键能力执行能力、创新能力、拓展能力、管理能力主要内容与要求主要内容：数码管动态扫描要求：掌握数码管动态扫描子学习情境3E2PROM存储器应用职业能力描述知识E2PROM存储器应用技能掌握E2PROM存储器应用关键能力执行能力、创新能力、拓展能力、管理能力主要内容与要求主要内容：E2PROM存储器应用要求：掌握E2PROM存储器应用子学习情境4RTC时钟应用职业能力描述知识RTC时钟应用技能掌握RTC时钟应用关键能力执行能力、创新能力、拓展能力、管理能力主要内容与要求主要内容：RTC时钟应用要求：掌握RTC时钟应用模块4课程思政要求子学习情境1RS485总线搭建RS485通信应用1）团队合作精神、科学探究方法、良好的思维习惯和职业规范2）良好工作责任心、坚强意志力、严谨工作作风职业能力描述知识RS485总线搭建技能掌握RS485总线搭建关键能力执行能力、创新能力、拓展能力、管理能力主要内容与要求主要内容：RS485总线搭建要求：掌握RS485总线搭建子学习情境2RS485通信链路测试职业能力描述知识RS485通信链路测试技能掌握RS485通信链路测试关键能力执行能力、创新能力、拓展能力、管理能力主要内容与要求主要内容：RS485通信链路测试要求：掌握RS485通信链路测试子学习情境3RS485自定义协议应用职业能力描述知识RS485自定义协议应用技能掌握RS485自定义协议应用关键能力执行能力、创新能力、拓展能力、管理能力主要内容与要求主要内容：RS485自定义协议应用要求：掌握RS485自定义协议应用子学习情境4RS485多机通信（主机、从机应用程序设计）职业能力描述知识RS485多机通信（主机、从机应用程序设计）技能掌握RS485多机通信（主机、从机应用程序设计）关键能力执行能力、创新能力、拓展能力、管理能力主要内容与要求主要内容：RS485多机通信（主机、从机应用程序设计）要求：掌握RS485多机通信（主机、从机应用程序设计）模块5课程思政要求子学习情境1基于LoRa的点对点通信应用开发LoRa通信应用1）团队合作精神、科学探究方法、良好的思维习惯和职业规范2）良好工作责任心、坚强意志力、严谨工作作风职业能力描述知识基于LoRa的点对点通信应用开发技能掌握无基于LoRa的点对点通信应用开发关键能力执行能力、创新能力、拓展能力、管理能力主要内容与要求主要内容：基于LoRa的点对点通信应用开发要求：掌握基于LoRa的点对点通信应用开发子学习情境2LoRa通信链路测试职业能力描述知识LoRa通信链路测试技能掌握LoRa通信链路测试关键能力执行能力、创新能力、拓展能力、管理能力主要内容与要求主要内容：LoRa通信链路测试要求：掌握LoRa通信链路测试子学习情境3LoRa自定义通信协议应用职业能力描述知识LoRa自定义通信协议应用技能掌握LoRa自定义通信协议应用关键能力执行能力、创新能力、拓展能力、管理能力主要内容与要求主要内容：LoRa自定义通信协议应用要求：掌握LoRa自定义通信协议应用子学习情境4LoRa网关接入职业能力描述知识LoRa网关接入技能掌握LoRa网关接入关键能力执行能力、创新能力、拓展能力、管理能力主要内容与要求主要内容：LoRa网关接入要求：掌握LoRa网关接入模块6课程思政要求子学习情境1MCU采集I2C典型传感器的数据MCU采集传感器数据1）团队合作精神、科学探究方法、良好的思维习惯和职业规范2）良好工作责任心、坚强意志力、严谨工作作风职业能力描述知识MCU采集I2C典型传感器的数据技能掌握MCU采集I2C典型传感器的数据关键能力执行能力、创新能力、拓展能力、管理能力主要内容与要求主要内容：MCU采集I2C典型传感器的数据要求：掌握MCU采集I2C典型传感器的数据子学习情境2MCU采集1—Wire典型传感器的数据职业能力描述知识MCU采集1—Wire典型传感器的数据技能掌握MCU采集1—Wire典型传感器的数据关键能力执行能力、创新能力、拓展能力、管理能力主要内容与要求主要内容：MCU采集1—Wire典型传感器的数据要求：掌握MCU采集1—Wire典型传感器的数据子学习情境3MCU采集SPI典型传感器的数据职业能力描述知识MCU采集SPI典型传感器的数据技能掌握MCU采集SPI典型传感器的数据关键能力执行能力、创新能力、拓展能力、管理能力主要内容与要求主要内容：MCU采集SPI典型传感器的数据要求：掌握MCU采集SPI典型传感器的数据子学习情境4MCU采集模拟量输出典型传感器的数据职业能力描述知识MCU采集模拟量输出典型传感器的数据技能掌握MCU采集模拟量输出典型传感器的数据关键能力执行能力、创新能力、拓展能力、管理能力主要内容与要求主要内容：MCU采集模拟量输出典型传感器的数据要求：掌握MCU采集模拟量输出典型传感器的数据模块7课程思政要求子学习情境1物联网基本概念物联网基本概念和架构1）团队合作精神、科学探究方法、良好的思维习惯和职业规范2）良好工作责任心、坚强意志力、严谨工作作风职业能力描述知识物联网基本概念技能掌握物联网基本概念关键能力执行能力、创新能力、拓展能力、管理能力主要内容与要求主要内容：物联网基本概念要求：掌握物联网基本概念子学习情境2物联网架构职业能力描述知识物联网架构技能掌握物联网架构关键能力执行能力、创新能力、拓展能力、管理能力主要内容与要求主要内容：物联网架构要求：掌握物联网架构（六）教学实施1.教学方法和实施条件建议本课程建议采用案例与项目教学的教学方法，使学生在学习过程中能够掌握实际案例与应用的能力，提高学生实际动手操作能力，并有效提升学生的学习兴趣。本课程采用一体化教学模式，主要在机房实验室进行教学。建议配备计算机、软件、实验开发板等设备。表3《学期项目：物联网单片机应用与开发》教学方法和实施条件建议模块子学习情境教学实施（方法、手段和步骤）教学环境主要教学资源和设备电路装配、连接与配置终端程序烧写方法：讲授、提问、讨论互动手段：多媒体、仿真动画步骤：分析学习需求、确定教学目标、讲授上课内容、与学生交流互动、课堂提问、练习验证教学效果、反馈调整教学方案机房实验室计算机、软件、实验板传感器设备接入方法：讲授、提问、讨论互动手段：多媒体、仿真动画步骤：分析学习需求、确定教学目标、讲授上课内容、与学生交流互动、课堂提问、练习验证教学效果、反馈调整教学方案机房实验室计算机、软件、实验板通信模块连接与配置方法：讲授、提问、讨论互动手段：多媒体、仿真动画步骤：分析学习需求、确定教学目标、讲授上课内容、与学生交流互动、课堂提问、练习验证教学效果、反馈调整教学方案机房实验室计算机、软件、实验板单片机片内资源应用与编程单片机IO—片内资源应用与编程方法：讲授、提问、讨论互动手段：多媒体、仿真动画步骤：分析学习需求、确定教学目标、讲授上课内容、与学生交流互动、课堂提问、练习验证教学效果、反馈调整教学方案机房实验室计算机、软件、实验板定时器—片内资源应用与编程方法：讲授、提问、讨论互动手段：多媒体、仿真动画步骤：分析学习需求、确定教学目标、讲授上课内容、与学生交流互动、课堂提问、练习验证教学效果、反馈调整教学方案机房实验室计算机、软件、实验板串口—片内资源应用与编程方法：讲授、提问、讨论互动手段：多媒体、仿真动画步骤：分析学习需求、确定教学目标、讲授上课内容、与学生交流互动、课堂提问、练习验证教学效果、反馈调整教学方案机房实验室计算机、软件、实验板中断—片内资源应用与编程方法：讲授、提问、讨论互动手段：多媒体、仿真动画步骤：分析学习需求、确定教学目标、讲授上课内容、与学生交流互动、课堂提问、练习验证教学效果、反馈调整教学方案机房实验室计算机、软件、实验板ADC—片内资源应用与编程方法：讲授、提问、讨论互动手段：多媒体、仿真动画步骤：分析学习需求、确定教学目标、讲授上课内容、与学生交流互动、课堂提问、练习验证教学效果、反馈调整教学方案机房实验室计算机、软件、实验板单片机典型外设应用按键识别方法：讲授、提问、讨论互动手段：多媒体、仿真动画步骤：分析学习需求、确定教学目标、讲授上课内容、与学生交流互动、课堂提问、练习验证教学效果、反馈调整教学方案机房实验室计算机、软件、实验板数码管动态扫描方法：讲授、提问、讨论互动手段：多媒体、仿真动画步骤：分析学习需求、确定教学目标、讲授上课内容、与学生交流互动、课堂提问、练习验证教学效果、反馈调整教学方案机房实验室计算机、软件、实验板E2PROM存储器应用方法：讲授、提问、讨论互动手段：多媒体、仿真动画步骤：分析学习需求、确定教学目标、讲授上课内容、与学生交流互动、课堂提问、练习验证教学效果、反馈调整教学方案机房实验室计算机、软件、实验板RTC时钟应用方法：讲授、提问、讨论互动手段：多媒体、仿真动画步骤：分析学习需求、确定教学目标、讲授上课内容、与学生交流互动、课堂提问、练习验证教学效果、反馈调整教学方案机房实验室计算机、软件、实验板RS485通信应用RS485总线搭建方法：讲授、提问、讨论互动手段：多媒体、仿真动画步骤：分析学习需求、确定教学目标、讲授上课内容、与学生交流互动、课堂提问、练习验证教学效果、反馈调整教学方案机房实验室计算机、软件、实验板RS485通信链路测试方法：讲授、提问、讨论互动手段：多媒体、仿真动画步骤：分析学习需求、确定教学目标、讲授上课内容、与学生交流互动、课堂提问、练习验证教学效果、反馈调整教学方案机房实验室计算机、软件、实验板RS485自定义协议应用方法：讲授、提问、讨论互动手段：多媒体、仿真动画步骤：分析学习需求、确定教学目标、讲授上课内容、与学生交流互动、课堂提问、练习验证教学效果、反馈调整教学方案机房实验室计算机、软件、实验板RS485多机通信（主机、从机应用程序设计）方法：讲授、提问、讨论互动手段：多媒体、仿真动画步骤：分析学习需求、确定教学目标、讲授上课内容、与学生交流互动、课堂提问、练习验证教学效果、反馈调整教学方案机房实验室计算机、软件、实验板LoRa通信应用基于LoRa的点对点通信应用开发方法：讲授、提问、讨论互动手段：多媒体、仿真动画步骤：分析学习需求、确定教学目标、讲授上课内容、与学生交流互动、课堂提问、练习验证教学效果、反馈调整教学方案机房实验室计算机、软件、实验板LoRa通信链路测试方法：讲授、提问、讨论互动手段：多媒体、仿真动画步骤：分析学习需求、确定教学目标、讲授上课内容、与学生交流互动、课堂提问、练习验证教学效果、反馈调整教学方案机房实验室计算机、软件、实验板LoRa自定义通信协议应用方法：讲授、提问、讨论互动手段：多媒体、仿真动画步骤：分析学习需求、确定教学目标、讲授上课内容、与学生交流互动、课堂提问、练习验证教学效果、反馈调整教学方案机房实验室计算机、软件、实验板LoRa网关接入方法：讲授、提问、讨论互动手段：多媒体、仿真动画步骤：分析学习需求、确定教学目标、讲授上课内容、与学生交流互动、课堂提问、练习验证教学效果、反馈调整教学方案机房实验室计算机、软件、实验板MCU采集传感器数据MCU采集I2C典型传感器的数据方法：讲授、提问、讨论互动手段：多媒体、仿真动画步骤：分析学习需求、确定教学目标、讲授上课内容、与学生交流互动、课堂提问、练习验证教学效果、反馈调整教学方案机房实验室计算机、软件、实验板MCU采集1—Wire典型传感器的数据方法：讲授、提问、讨论互动手段：多媒体、仿真动画步骤：分析学习需求、确定教学目标、讲授上课内容、与学生交流互动、课堂提问、练习验证教学效果、反馈调整教学方案机房实验室计算机、软件、实验板MCU采集SPI典型传感器的数据方法：讲授、提问、讨论互动手段：多媒体、仿真动画步骤：分析学习需求、确定教学目标、讲授上课内容、与学生交流互动、课堂提问、练习验证教学效果、反馈调整教学方案机房实验室计算机、软件、实验板MCU采集模拟量输出典型传感器的数据方法：讲授、提问、讨论互动手段：多媒体、仿真动画步骤：分析学习需求、确定教学目标、讲授上课内容、与学生交流互动、课堂提问、练习验证教学效果、反馈调整教学方案机房实验室计算机、软件、实验板物联网基本概念和架构物联网基本概念方法：讲授、提问、讨论互动手段：多媒体、仿真动画步骤：分析学习需求、确定教学目标、讲授上课内容、与学生交流互动、课堂提问、练习验证教学效果、反馈调整教学方案机房实验室计算机、软件、实验板物联网架构方法：讲授、提问、讨论互动手段：多媒体、仿真动画步骤：分析学习需求、确定教学目标、讲授上课内容、与学生交流互动、课堂提问、练习验证教学效果、反馈调整教学方案机房实验室计算机、软件、实验板2.师资条件本课程建议配备的专职教师应具备双师素质，有2年的高职教学经历和1年以上的企业工作经历，掌握高职教育规律，了解高职学生的特点，熟悉传感器网络、单片机等实验（训）室等教学环境并掌握本课程所需设备的操作规程，熟悉单片机物联网开发技术的知识和技能。根据需要，聘请企业的兼职教师承担单片机物联网开发技术实训等内容的教学任务。企业兼职教师需具备如下条件：3年的单片机物联网开发技术企业工作经验和基本的教学能力。3.校企合作本课程基于广东机电职教集团平台，与职教集团内多家企业成员建立长期稳固的合作机制。校企共同成立专业建设指导委员会，组成课程开发小组，共同分析职业能力标准，共同开发课程标准和教学资源，共同开发校本教材，基于企业的真实案例开发课程实施项目，校企双方组成专、兼结合的教学团队共同组织教学实施，共同评价学生，提升学生的综合职业能力。表4本课程实施的建议合作企业序号模块合作企业合作内容1实训1：电路装配、连接与配置基于企业的“电路装配、连接与配置”真实案例开发课程实施项目2实训2：单片机片内资源应用与编程基于企业的“单片机片内资源应用与编程”真实案例开发课程实施项目3实训3：单片机典型外设应用基于企业的“单片机典型外设应用”真实案例开发课程实施项目4实训4：RS485通信应用基于企业的“RS485通信应用”真实案例开发课程实施项目5实训5：LoRa通信应用基于企业的“LoRa通信应用”真实案例开发课程实施项目6实训6：MCU采集传感器数据基于企业的“MCU采集传感器数据”真实案例开发课程实施项目7实训7：物联网基本概念和架构基于企业的“物联网基本概念和架构”真实案例开发课程实施项目（七）课程考核评价标准本课程的考核方式建议采用：过程评价和目标评价相结合、理论考核与实践考核相结合，单项能力考核与综合素质评价相结合的多元评价形式。综合评价时，注重学生学习过程的考评，采取小组评价和教师评价相结合的评价方式进行考评。下表中的各项考核项目作为每个学生平时