《
单片机原理与应用
》课程标准
一、课程基本信息
课程名称：《单片机原理与应用》
课程性质：岗位适应课程
课程类别：理实结合
学时学分：64学时，4学分
适用专业：机电一体化技术专业
二、课程定位
单片机在工业控制、机电一体化、智能仪表、通信等领域有广泛应用，已成为智能产品的控制核心，成为电子、工控产品更新换代的重要手段。所以《单片机原理及应用》是本专业的岗位适应课程。也是计算机三级（单片机）考证、电子设计工程师、电子竞赛的核心课程。本课程从单片机应用产品开发岗位需求出发，培养学生单片机应用系统的硬软件设计、制作调试、测试维修等技能型人才所必需的职业能力、职业素质和创新意识。为学生从事单片机应用产品开发与生产相关工作岗位打下坚实基础。
先修课程：《实用电工技术、《电子技术》、《高级语言程序设计》等。
后续课程：《毕业顶岗实习》、《毕业设计》等。
三、课程目标
1．总体目标
通过完成以单片机应用产品为载体的项目任务活动，让学生掌握简单单片机应用系统的软硬件设计、制作调试、检测维修等相关知识和技能，并培养学生良好的职业素养，为后续的相关专业课的学习打下良好的理论和技能基础；为从事单片机应用产品开发等相关工作打好基础。
2．具体目标
知识目标：
（1）熟悉单片机的基本结构，内部资源和指令系统，常用的键盘、显示、A/D与D/A转换等接口技术。
（2）熟练使用仿真开发工具、单片机开发系统的搭建与使用。
（3）掌握简单的单片机应用系统设计制作。
（4）掌握单片机硬件接口电路的设计与制作。
（5）掌握运用汇编语言进行单片机程序的编写与调试。
能力目标：
（1）通过本课程学习能独立设计和制作简单的单片机应用系统（软件和硬件），以适应电子产品辅助开发岗位。
（2）能运用本课程知识技能维修单片机应用设备和产品，以适应电子产品生产的安装、检测维修、售后服务等岗位。
（3）具备进一步自学拓展相关知识的能力，如自学应用其它型号微处理器的能力。
素质目标：
（1）能及时发现工作中出现的问题，并分析问题和提出解决方案；
（2）通过实践训练，具有勇于创新、与时俱进的工作作风、良好的沟通能力和优秀的团队协作精神。
（3）具有良好的职业道德、科学严谨的工作态度。
（4）形成安全生产、爱护设备、保护环境与节能意识。
四、课程设计
1．设计思路
（1）在教学主线和内容上实现工学结合：以单片机应用产品研发、生产过程为主线开展教学，将单片机应用产品、开发工具等作为课程重要内容全面引进课程。
（2）实行仿真教学，将仿真技术作为内容充实和扩展教学内容，形成了“理论教学、仿真实践教学、实训教学”三个模块的课程内容体系。
（3）以仿真技术为手段提高教学成效。“信息技术对教育发展具革命性影响”，“充分利用现代信息技术”，建立虚拟仿真实验（训）室，“促进教育内容、教学手段和方法现代化”。
（4）提出并实施“理论教学、仿真教学、实验（训）教学有机融合”、“教、学、做一体化”、“项目驱动”三结合的新型课程教学模式。
按以上的设计思路，将岗位工作内容与本课程知识体系有机整合，并遵循学生认知规律，按照由浅入深，从简单到复杂的原则，整合、序化教学内容，创建了“认识单片机及仿真开发工具、单片机外形、内脏、单片机思想、单片机简单控制、有声有色的单片机、单片机的外交、简单智能产品设计与制作”等6个学习情境。
2. 课程内容与要求
学习情境
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情境一：认识单片机及开发工具
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学时数
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2
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学习目标
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1．了解本课程在专业人才培养目标中的地位、本课程知识的用途和应用领域，2．了解师生的作品及相关的竞赛等，建立学习信心和目标。
3．了解单片机的开发过程及工具，认识PROTEUS仿真平台及其作用。
4．建立正确的学习方法观，学练结合，手脑并用，多看，多做，多想；
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学习内容
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知识点
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技能点
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认识单片机，认识开发工具
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PROTEUS软件操作
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操作训练
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任务：PROTEUS软件初步操作，打开，保存，找出常用元件
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教学方法
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视频教学法、实物教学法、仿真教学法
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教学条件
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多媒体教室、教学课件
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考核与评价
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1．建立单片机的概念
2．了解单片机应用领域、特点
3．了解开发工具
4．语言表达能力、工作态度
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学生知识能力要求
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有一定的电子技术知识；具有查阅资料，搜集、分析信息的能力
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教师知识能力要求
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1．具有在电子行业企业1年以上实践经验，对单片机的应用有较全面的了解；
2．能根据内容设计情境、并有效实施教学过程；
3．能正确指导、处理、总结与归纳学生操作中出现的异常问题。
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学习情境
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情境二：单片机外形、内脏
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学时数
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4
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学习目标
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1．认识单片机的外形及引脚；
2．了解单片机内部结构；
3．掌握存储器结构；
4．了解单片机几个工作状态，掌握其正常工作的判别方法。
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学习内容
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知识点
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技能点
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1．引脚功能分类；
2．单片机内部结构、存储器结构；
3．单片机复位、工作状态特点，掌握其正常工作的判别方法；
4．理解机械周期，建立单片机运行时间概念。
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1．正常工作状态的判别与检测方法；
2．会计算机械周期。
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操作训练
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任务一：单片机引脚及内部10大功能单元
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任务二：存储器结构（类比于仓库分配）
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任务三 时钟电路、复位电路及正常工作时的状态电参数
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教学方法
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引导课文教学法、仿真教学、类比、分类
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教学条件
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多媒体教室、教学课件、专用实训室
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考核与评价
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1．建立单片机正常工作的概念（时钟电路、复位电路及正常工作时的状态电参数）；
2．对存储结构的认识；
3．对引脚功能的认识（类比于计算机上各种接口）；
4．工作态度；
5．口头与文字表达写作能力。
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学生知识能力要求
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对单片机建立感性认识、建议内部空间结构认识；
对单片机是否正常工作有正确的判断；
具有查阅资料，搜集、分析信息的能力。
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教师知识能力要求
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1．具有在电子行业企业1年以上实践经验；
2．能处理抽象概念为直观、形象化；
3．能正确处理、指导、总结与归纳学生操作中出现的异常问题。
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学习情境
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情境三：单片机的思想-指令系统
情境四：单片机简单控制——程序设计
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学时数
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24
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学习目标
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1．了解单片机指令系统、程序设计结构
2． 掌握常用指令、伪指令、查表程序编写
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学习内容
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知识点
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技能点
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MOV、DJNZ，CJNE、SJMP、CALL指令
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能根据要求选择合适的指令，并写出程序
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操作训练
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任务1：位概念，SETB，CLR，闪烁灯 |
任务2：字节概念，MOV，两位学号显示 |
任务3：DJNZ指令，9-0倒计数 |
任务4：DJNZ指令循环结构，延时程序 |
任务5：DJNZ指令循环结构，实际的倒计数,数码管 |
任务6：DIV\MOVC指令，两位数倒计时 |
任务7：RR、RL指令，流水灯 |
任务8：逻辑指令，闪烁灯 |
任务9：转移指令，IO，指向灯/CJNE |
任务10：算术运算指令演示器 |
任务11：逻辑运算指令演示器 |
教学方法
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仿真教学、任务驱动、引导课文教学法、案例教学法
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教学条件
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多媒体教室、教学课件、实验板、专用实训室
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考核与评价
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1．PROTEUS仿真软件的使用；
2．指令的掌握情况；
3．仿真调试；
4．工作态度；
5．文字表达写作能力，完成任务情况及效果。
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学生知识能力要求
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有一定的单片机知识；具有查阅资料，搜集、分析信息的能力
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教师知识能力要求
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1．具有在电子行业企业1年以上实践经验；
2．能处理抽象概念为直观、形象化，能理论联系实际；
3．能正确处理、指导、总结与归纳学生操作中出现的异常问题。
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学习情境
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情境五：有声有色的单片机——内部功能原理与应用
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学时数
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22
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学习目标
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1．掌握单片机内部资源工作原理
2． 掌握定时器、中断服务程序编写
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学习内容
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知识点
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技能点
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1．定时器、中断工作原理
2．服务程序编写
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1．理解工作原理
2．会写服务程序
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操作训练
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任务12：外中断原理、仿真演示 |
任务13：外中断仿真实验 |
任务14：中断优先级仿真实验 |
任务15：中断优先权仿真实验 |
任务16：定时器、计数器原理、仿真演示 |
任务17：方波发生器 |
任务18：定时器流水灯 |
任务19：计数器 |
任务20：60秒倒计时 |
任务21：按键发声 |
教学方法
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仿真教学、任务驱动、引导课文教学法、案例教学法
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教学条件
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教室多媒体、教学课件、实验板、专用实训室
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考核与评价
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1．PROTEUS仿真软件的使用；
2．程序框架；
3．仿真调试；
4．工作态度；
5．文字表达写作能力，完成任务情况及效果。
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学生知识能力要求
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有一定的单片机知识；具有查阅资料，搜集、分析信息的能力
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教师知识能力要求
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1．具有在电子行业企业1年以上实践经验；
2．能处理抽象概念为直观、形象化，能理论联系实际；
3．能正确处理、指导、总结与归纳学生操作中出现的异常问题。
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学习情境
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情境六：单片机的外交——接口技术应用
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学时数
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12
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学习目标
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1．了解常用的接口元件
2．掌握常用接口元件的编程方法
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学习内容
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知识点
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技能点
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常用接口元件电路及接口程序实现
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1．接口电路搭建
2．接口程序编写
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操作训练
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任务22：存储器I2C讲解，仿真演示 |
任务23：串口通信讲解，仿真演示 |
任务24：矩阵键盘 |
任务25：动态扫描 |
任务26：AD |
任务27：DA |
任务28：温度计 |
任务29：LCD显示学号 |
教学方法
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仿真教学、任务驱动、引导课文教学法、案例教学法
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教学条件
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多媒体教室、教学课件、实验板、专用实训室
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考核与评价
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1．PROTEUS仿真软件的使用；
2．编程思路与规范；
3．仿真调试；
4．工作态度；
5．文字表达写作能力，完成任务情况及效果。
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学生知识能力要求
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有一定的单片机知识；具有查阅资料，搜集、分析信息的能力
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教师知识能力要求
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1．具有在电子行业企业1年以上实践经验；
2．能处理抽象概念为直观、形象化，能理论联系实际；
3．能正确处理、指导、总结与归纳学生操作中出现的异常问题。
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五、课程实施建议
1. 课程组织形式
在教学主线和内容上实现工学结合：以单片机应用产品研发、生产过程为主线开展教学，将单片机应用产品、开发工具等作为课程重要内容全面引进课程。
实现以仿真为特色的基于生产过程的校内工学结合的EDA实训。实现了教学与生产实际的有效对接。
实现“理论教学、仿真教学、实验（训）教学有机融合”、“教、学、做一体化”、“项目驱动”三结合的新型课程教学模式。
尊重课程科学体系和逻辑发展规律，又兼顾高职学生认知规律，整个教学内容由简单到复杂，由基础到综合，由学习到应用进行组织。每个项目内部由易到难进行组织。
2. 教学方法
（1）仿真教学法：借用PROTEUS仿真平台对理论进行仿真讲解，接着学生在仿真平台上进行实践操作，边练边想边学。
（2）引导课文教学法：教师向学生描述任务要求，并提出引导性问题，学生以问题作为导线完成工作计划的制定并最终完成整个任务。
（3）任务驱动教学法：教师提出任务并解析，学生独立自主完成任务，老师为辅进行指导。
3. 实训条件
与本课程实践教学紧密配套的实训室有3个，设备总价值达100余万。：
“PROTEUS仿真实训室”、“EDA实训室”——主要承担电子、电路的仿真教学与实践；
“电子线路CAD与PCB设计制作实训室”——主要承担电子线路CAD的教学与实践、PCB设计与制作实训；
“电子工艺实训室”—— 主要承担电路制作与调试的实践实训。
在实验实训室建设过程中，针对教学内容的需要，自主开发单片机综合实验板等。
在实验实训室建设过程中坚持“教学、培训、职业技能鉴定和技术服务为一体”的原则，除为校内学生进行教学服务外，可为企业员工的培训、技能鉴定等服务，为企业提供一定的技术研发服务。
4. 考核方式设计
突出过程与模块评价，结合学习态度及课堂表现、项目实践、课后作业、模块考核等手段，加强实践性教学环节的考核，并注重平时积分。
强调课程结束后综合评价，于每次任务单项目完成后进行学生自评、小组互评和教师点评，充分发挥学生的主动性和创造力，注重考核学生所拥有的综合实践能力。
强调三结合，过程与结果考核相结合、自评与师评相结合、职业能力、方法能力、社会能力考核相结合。
课程学习与实训分别独立考核。
l 课程学习考核方式：任务考核成绩占40%，期末考核成绩占60%。
考核方式
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过程考核（项目考核）40%
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期末考核60%
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素质考核
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项目实施
过程考核
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作品考核
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实际操作考核
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理论考核
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10%
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10%
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20%
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40%
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20%
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考核实施
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由教师根据学生表现集中考评
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由实训老师根据学生项目实际操作情况考核
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由主讲老师根据学生提交的设计原理图、程序和报告考核
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由主讲老师指定设计题目，按照学生的操作情况考核
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由主讲老师出卷进行理论考核
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考核标准
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根据安全规定和纪律规定考核
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根据项目要求的内容对计划的制作和项目实施过程及进行考核
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根据学生提供的作品进行考核
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根据学生提交的产品进行考核（功能、指标、外形及规范）
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根据试题标准答案进行考核
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5. 对教师的要求
要想培养出产教结合的高技能型应用人才，就必须有一支适应产业、企业发展要求的“双师型”骨干教师队伍来支撑。教师应不断强化在校内外的实践教学能力，并积极考取相关专业资格证书，进行科学研究开发，用科学技术知识为企业员工开展岗位技能培训，帮助企业解决技术难题，满足企业需要的同时，提升了自身的实践生产技能，实现“校企双赢”。同时，根据专业、课程与行业职业标准对接的需要，引进具有企业生产、服务、管理丰富经验的专业技术人才和能工巧匠，参与课程设置、专业建设指导，提高专业办学水平。
六、教材、教学参考书及网站
1. 教材
《单片机原理、应用与PROTEUS仿真（第二版）》。张靖武、周灵彬、方曙光编著，电子工业出版社，省重点教材。
2. 参考书
《单片机原理与应用》，张毅刚主编，电子工业出版社。
《单片机原理与应用》，徐爱钧主编，机械工业出版社。
《单片机原理与应用》，李全利主编，机械工业出版社。
3. 参考网站
http://www.sxvtc.com/dpj/index.htm （精品课程网站）