《Arduino(奥松)程序设计》课程标准

课程名称：《Arduino（奥松）程序设计》学分：4计划学时：72适用专业：应用电子技术专业1．前言1.1课程性质《Arduino（奥松）程序设计》（以下简称奥松）课程是应用电子技术专业进行岗位能力培养的一门专业拓展课，它侧重理论知识掌握与生产实践相结合，是学生将来从事智能电子控制器应用技术方向发展的基础，对学生职业能力的提升和职业素质的养成具有良好的支撑作用。根据学生职业能力培养规律，本课程构建于《电路分析基础》、《C语言程序设计》等基础课程之上，从什么是奥松、使用奥松进行程序设计可以带来哪些便利、奥松可以进行何种项目的开发等方面为理论依托进行课程讲解，同时将一定的项目开发实践作为实训导向。本课程以学生未来工作需求组织教学内容、为从事嵌入式开发提供理论基础和实践技能。通过本课程的学习使学生具备奥松程序设计的基础，培养学生初步认识以奥松单片机为基础的嵌入式领域现状，学会分析、解决专业问题的能力，为走上工作岗位奠定基础。1.2设计思路本课程是依据“应用电子技术专业工作任务和职业能力分析表”中的“智能电子控制器应用技术”任务领域设置。其总体设计思路是：针对以单片机为基础的嵌入式开发企业的嵌入式软（硬）件工程师等岗位要求，使学生掌握奥松程序设计，了解单片机应用实际。然而高等职业教育注重的技能培养，考虑到高职学生理论知识的接受和理解能力，侧重基础理论和生产实践需求相结合。按照“资讯、决策、计划、实施、检查、评估”行动导向的原则组织教学，教学过程的设计与半导体原理与应用过程相一致。精心设计每个学习性工作任务的引导文，以学生为中心，进行小组合作学习，教师作为教学过程的组织者，引导和促进学生的学习，充分调动学生学习的主动性。本课程安排在第5学期进行，共72学时，4学分。2．课程目标2.1总体目标本课程根据应用电子技术专业的人才培养目标，从以单片机为基础的嵌入式开发企业的嵌入式软（硬）件工程师等岗位要求方面出发，使学生加深对嵌入式软（硬）件设计的认知和了解，提高学生从事嵌入式软（硬）件辅助开发的职业素养。通过对什么是奥松、奥松开发的方便性、奥松可以进行哪些项目开发的认识和学习，学生将在嵌入式技术方面的基础知识、基本技能、学习策略和文化拓展意识等方面上有所发展，以胜任未来的职业工作岗位。同时培养学生理论联系实际，根据企业实际条件树立设计方案的管理意识，树立质量第一的观点和分工协作团队意识以及严肃认真、一丝不苟的严谨作风。2.2具体目标2.2.1知识目标(1)了解奥松开发板的基本结构，理解奥松编程语法，掌握奥松开发板的使用，以奥松为平台的课程教学需要搭建硬件、检测与控制电路，然后编写控制程序烧录代码，就可以完成器件的各种动作和行为；(2)掌握LED灯系列项目，包括LED闪灯器、S.O.S莫尔斯码信号源、交通信号灯、互动交通灯、LED跑马灯、互动LED跑马灯、闪烁灯、RGB彩灯等专题，主要是奥松的基础知识。(3)掌握简单的发生器和传感器系列项目，包括压电声音报警器、压电扬声器、压电振动传感器、光敏元件等专题，主要是奥松I/O口的编程基础知识；(4)掌握使用奥松驱动直流电机、完成二进制计数器、LED点阵显示器等项目，解决复杂项目环境下编程难点；(5)掌握舵机的控制、步进电机、超声测距仪和奥松机器人的搭建，包括会走路的小型机器人、避障小车、巡线小车三个专题，主要是奥松机器人的综合运用；(6)运用所学知识，通过学习，对复杂项目环境的编程难点有较为清晰的理解，有深刻的认识，就业时能迅速完成从理论到实践的过渡，提高就业能力。2.2.2能力目标(1)能读懂奥松编程语句，会使用奥松开发板，会编写程序控制代码并烧录到奥松开发板，能以开发板为平台搭建硬件、检测与控制电路，完成部件的各种动作和行为；(2)能独立完成LED灯系列项目，包括LED闪灯器、S.O.S莫尔斯码信号源、交通信号灯、互动交通灯、LED跑马灯、互动LED跑马灯、闪烁灯、RGB彩灯等专题，主要是奥松的基础知识。(3)能独立完成简单的发生器和传感器系列项目，包括压电声音报警器、压电扬声器、压电振动传感器、光敏元件等专题，主要是奥松I/O口的编程基础知识；(4)能独立完成奥松驱动直流电机、完成二进制计数器、LED点阵显示器等项目，解决复杂项目环境下编程难点；(5)能完成舵机的控制、步进电机、超声测距仪和奥松机器人的搭建，包括会走路的小型机器人、避障小车、巡线小车三个专题，主要是奥松机器人的综合运用；2.2.3素质目标奥松程序设计遵循STEM（Science,Technology,Engineering,Mathematics）四位一体的理念，即科学、技术、工程、数学的教育，学生在运用奥松平台进行机器人创造开发的时候，把学习到的零碎知识与机械工程转变成一个探究世界相互联系的不同侧面过程，使得学生在杂乱无章的学习情境中获得设计能力、合作能力、问题解决能力和实践创新能力的提升。通过学习使学生了解奥松开发的基本方法，使学生拥有从事智能电子控制器方向的基本理论知识，学会严谨对待科学实验的工作态度和认真负责的工作面貌，为以后的工作和进一步学习打下必要的基础。3．课程内容与要求序号教学任务课程内容及教学要求1.了解奥松开发板的基本结构1奥松开发板的使用及奥松编程入门2.理解奥松编程语法3.掌握开发板的使用，包括编写控制程序，烧写程序代码1.理解并掌握奥松开发板点亮LED的原理2.掌握LED闪烁器、S.O.S莫尔2点亮LED灯系列项目斯码信号源、交通灯的制作与设计3.掌握奥松开发板进行LED跑马灯、闪烁灯、RGB彩灯等实验开发的方法1.理解并掌握发生器的发声原理和传感器的检测原理，了解元器3简单的发生器和传感器件特性2.掌握压电声音报警器、压电扬声器、压电振动传感器等专题实验4复杂项目环境下的编程1.理解奥松驱动直流电机2012采用多媒体教学与实训相结合方式128教学设计参考学时2.掌握二进制计数器的设计3.掌握使用奥松开发板点亮LED点阵显示器1.掌握奥松开发板驱动舵机、步进电机的方法5奥松机器人2.掌握奥松开发板设计超声测距仪3.能组装简单的奥松机器人、巡线避障小车204．实施建议4.1教材选用和编写建议1.推荐教材教师自编教材2.推荐参考书《Arduino从简单到实践》MichaelMcRoberts著杨继志郭敬译电子工业出版社20134.2教学建议学习情境1：奥松开发板的使用及奥松编程入门步骤资讯决策与计划实施检查与评估步骤资讯决策与计划工作过程了解开发板的构成，功能模块，熟悉编程软件IDE环境制订实验方案掌握开发板的使用，包括编写控制程序，烧写程序代码小组总结、汇报检测结果汇报讨论、答辩法工作过程LED灯发光原理，理解并掌握奥松开发板点亮LED的原理制订制作方案掌握LED闪烁器、S.O.S莫尔斯码信号源、交通灯实施的制作与设计，掌握奥松开发板进行LED跑马灯、闪烁灯、RGB彩灯等实验开发的方法检查与评估步骤资讯决策与计划实施小组总结、汇报检测结果工作过程理解并掌握发生器的发声原理和传感器的检测原理，了解元器件特性制订制作方案掌握压电声音报警器、压引导文、分组讨论、任务驱动案例教学、任务驱动18引导文2汇报讨论、答辩法教学方法建议1学时学习情境3：简单的发生器和传感器案例教学、任务驱动8引导文、分组讨论、任务驱动1引导文2教学方法建议2学时学习情境2：点亮LED灯系列项目案例教学、任务驱动4引导文、分组讨论、任务驱动1引导文1教学方法建议学时电扬声器、压电振动传感器等专题实验检查与评估步骤资讯决策与计划小组总结、汇报检测结果工作过程理解直流电机、二进制计数器、LED点阵显示器的工作原理制订制作方案理解奥松驱动直流电机，实施掌握二进制计数器的设计，掌握使用奥松开发板点亮LED点阵显示器检查与评估步骤资讯决策与计划实施检查与评估小组总结、汇报检测结果汇报讨论、答辩法工作过程理解奥松开发板驱动舵机、步进电机、测距仪的方法制订制作方案能完成小型奥松机器人、智能小车的组装引导文、分组讨论、任务驱动案例教学、任务驱动2122引导文4教学方法建议2学时学习情境5：奥松机器人案例教学、任务驱动12引导文、分组讨论、任务驱动2引导文4汇报讨论、答辩法教学方法建议1学时学习情境4：复杂项目环境下的编程小组总结、汇报检测结果汇报讨论、答辩法4.3教学考核评价建议项目评价采用自我评价、小组互评和教师点评相结合，以学生自我评价为主，学生互评为辅，教师在评价过程中起引导调控作用。要求学生充分展示设计成果和项目的学习心得，然后以五级打分制从学习准备和计划实施的学习效果、作业步骤、项目完成结果等方面进行自我评分，小组根据其讲述情况和项目完成结果，小组成员讨论后从表达能力、团队协作和沟通能力、项目完成结果等方面给出评价和打分，教师根据具体情况给予点评。课程考核由过程考核和结业考核两个部分构成，过程考核根据各教学项目完成的情况参考项目评价结果计分，结业考核由期末的集中考核完成，其中过程考核占40%，结业考核占60%。课程考核作业目的反映对实验内容理解掌握的程度意义使学生重视做作业，培养科学地分析问题和解决问题的能力实际操作过程考核40%课堂提问课堂抢答项目完成锻炼实际动手能力，读识图能力，随时检查学生的听课效果反映对课堂知识的理解，理论联系实际能力反映学生对知识的综合运用能力反映学生对项目的认识与知识的实际应用对实际操作中出现的问题及时解决并加以订正，提高动手能力提高学生课堂上的注意力，减少跑小差的人数及次数给学习好的学生以表现的机会，起到带动全班的作用以项目化教学，每个项目完成都有实际的评价与打分项目书面报告结业考核60%期末卷面成绩检查卷面考试中没有出现的但又是基本的知识对整个学期所学习过的知识的考查锻炼学生的应变能力，理论联系实际的能力，表达能力及语言的组织能力为后续课程的学习打下良好的基础4.4课程资源的开发与利用1．与企业合作开发教材或指导用书自编讲义。2．教学材料：学习任务书、学习记录单、引导文等。4.5教学条件配备建议1．师资要求教师应该熟悉数字电路基础、单片机电路设计与分析等理论体系，具有开发板板级开发经验，具有娴熟的教学组织与管理能力；具有双师素质、讲师以上专业技术职称；具有基于工作过程导向教学法的设计应用能力。2．校内外实践教学条件学校配备有专门的Arduino应用与开发实训系统，以及必要的电子电路测量仪器与设备，同时配有校外相关实训基地，能满足教学的需要。4.6其它说明《小型智能机器人制作》课程标准