基于技能型創(chuàng)新人才培養(yǎng)的高職單片機(jī)課程教學(xué)改革研究

熊 剛， 陳高鋒， 牛 甲， 何國榮

(楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 陜西 楊凌 712100)

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基于技能型創(chuàng)新人才培養(yǎng)的高職單片機(jī)課程教學(xué)改革研究

熊 剛， 陳高鋒， 牛 甲， 何國榮

(楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 陜西 楊凌 712100)

摘要：單片機(jī)在自動化、智能化領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用，單片機(jī)課程是高職自動化類專業(yè)的核心課程。本文在單片機(jī)課程教學(xué)中，融入技能加創(chuàng)新的教育教學(xué)理念，根據(jù)職業(yè)崗位能力需求分析，由點(diǎn)到面，由易到難的設(shè)計(jì)課程教學(xué)，采用任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)方法，構(gòu)筑教、學(xué)、做、用“一體化”的教學(xué)模式，將技能實(shí)踐和創(chuàng)新實(shí)踐有機(jī)結(jié)合，探索技能型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)方式。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)課程； 技能型； 創(chuàng)新人才； 教學(xué)改革

1前言

我國目前處于工業(yè)化社會的轉(zhuǎn)型期及現(xiàn)代化建設(shè)的關(guān)鍵期，在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級和新型工業(yè)化建設(shè)中，具有精湛技術(shù)和創(chuàng)新能力的人，才能更好的解決各種生產(chǎn)技術(shù)難題，所以，技能型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)非常符合國家轉(zhuǎn)型期發(fā)展的需要[1-3]。

單片機(jī)又稱單片微型計(jì)算機(jī)，在工業(yè)自動化、智能儀器儀表與智能傳感器、汽車電子、家用電器及智能武器設(shè)備等領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用。高職單片機(jī)原理及應(yīng)用課程是機(jī)電、電子、電氣、自動化等專業(yè)必不可少的一門核心課程，也是汽車、電力等專業(yè)的知識拓寬技術(shù)基礎(chǔ)課程。筆者結(jié)合自己多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對單片機(jī)課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式進(jìn)行了有效的改革探索，在課程教學(xué)中融入技能加創(chuàng)新的教育教學(xué)理念，分析課程的性質(zhì)和作用，根據(jù)職業(yè)崗位能力需求分析，由點(diǎn)到面的設(shè)計(jì)課程教學(xué)，將技能實(shí)踐和創(chuàng)新實(shí)踐相互聯(lián)系，探索技能型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)方式。

2崗位任務(wù)需求分析

本課程的培養(yǎng)目的就是培養(yǎng)有一定研發(fā)能力的單片機(jī)應(yīng)用型人才，所以本課程強(qiáng)調(diào)對學(xué)生職業(yè)崗位能力的培養(yǎng)，通過剖析企業(yè)中與單片機(jī)相關(guān)的工作崗位，推衍出與之相對應(yīng)的職業(yè)能力，如圖1所示。

單片機(jī)課程的教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生在了解和掌握單片機(jī)原理及使用的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學(xué)生具有良好的綜合素質(zhì)、較完備的單片機(jī)和單片機(jī)技術(shù)知識、較強(qiáng)的設(shè)計(jì)能力、一定的研發(fā)能力、拓展能力以及較好的自動化技術(shù)設(shè)計(jì)和實(shí)踐能力，熟悉單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；通過單片機(jī)控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)、調(diào)試、運(yùn)行，使學(xué)生達(dá)到能夠獨(dú)立解決不太復(fù)雜的工程實(shí)際問題的能力，并且具有對單片機(jī)控制系統(tǒng)調(diào)試、維護(hù)與維修能力。形成愛崗敬業(yè)、吃苦耐勞、善于動腦的品格，滿足崗位知識需要，為本專業(yè)的相關(guān)課程和頂崗實(shí)習(xí)、上崗就業(yè)作好準(zhǔn)備。

圖1　職業(yè)崗位能力需求分析

3課程設(shè)計(jì)的理念與思路

3.1課程設(shè)計(jì)理念

本課程以就業(yè)為導(dǎo)向，在對本專業(yè)所涵蓋的崗位群進(jìn)行任務(wù)與職業(yè)能力分析的基礎(chǔ)上，以各職業(yè)崗位群共有的工作任務(wù)來確定本課程的基本結(jié)構(gòu)和內(nèi)容。其總體設(shè)計(jì)思路是，應(yīng)用能力培養(yǎng)為先、理論服務(wù)于實(shí)踐，真槍實(shí)彈、邊練邊學(xué)，培養(yǎng)技能型創(chuàng)新人才。

3.2課程設(shè)計(jì)思路

課程結(jié)構(gòu)以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際應(yīng)用能力為重點(diǎn)，以任務(wù)驅(qū)動法開展教學(xué)活動，課程教學(xué)可在教室或自動化元件實(shí)訓(xùn)室輪流進(jìn)行，以一個(gè)個(gè)典型的單片機(jī)應(yīng)用實(shí)例作為教學(xué)任務(wù)，使學(xué)生能夠在較短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到單片機(jī)課程簡單應(yīng)用的基本目標(biāo)，在實(shí)訓(xùn)鍛煉中確定任務(wù)，明確單片機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品的典型開發(fā)過程，通過任務(wù)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際工程設(shè)計(jì)能力。單片機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品開發(fā)過程如圖2所示單片機(jī)課程將技術(shù)學(xué)習(xí)和實(shí)踐導(dǎo)向相融合，采用學(xué)與練結(jié)合的教學(xué)方法，課程內(nèi)容的選取，緊緊圍繞滿足工作任務(wù)的需要，同時(shí)又充分考慮學(xué)生對理論知識的掌握和應(yīng)用，讓學(xué)生帶著問題學(xué)習(xí)，啟發(fā)式、互動式、交互式教學(xué)方式并存，從實(shí)踐到理論，又由理論到實(shí)踐，進(jìn)而在理論指導(dǎo)下進(jìn)行實(shí)踐，提高了實(shí)踐的知識含量，使學(xué)生既知該怎么做，又知道為什么這樣做。

圖2　單片機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品開發(fā)過程

4教學(xué)內(nèi)容的選取和安排

4.1教學(xué)內(nèi)容的選取

單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)包括存儲、接口、中斷、定時(shí)、計(jì)數(shù)、通信等硬件資源的運(yùn)用，編程語言的運(yùn)用，軟件開發(fā)環(huán)境的運(yùn)用以及模電、數(shù)電、電路等各種外圍資源的運(yùn)用等。而傳統(tǒng)的單片機(jī)教學(xué)，教單片機(jī)就是單片機(jī)，基本不涉及其他知識。學(xué)生在學(xué)習(xí)中很少用到以往學(xué)習(xí)的知識，也沒有主動了解相關(guān)知識的動力，學(xué)生在學(xué)習(xí)完本課程后，很快就忘了。因此，采用任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)方法，采取“以做促學(xué)”“以學(xué)引做”的方式，針對學(xué)生需要掌握的基本知識，精心選擇任務(wù)，介紹簡單知識后引入任務(wù)，每個(gè)任務(wù)相對獨(dú)立，又與前后任務(wù)保持密切關(guān)系，而且任務(wù)是由簡到難，循序漸進(jìn)，使訓(xùn)練由點(diǎn)到線，由線到面，不但用到單片機(jī)知識還用到相關(guān)的外圍知識，實(shí)現(xiàn)綜合性與系統(tǒng)性的技能訓(xùn)練，還通過大量的任務(wù)訓(xùn)練鞏固舊知識，引出新知識，鍛煉學(xué)生硬件設(shè)計(jì)能力與軟件編程技巧，最后在綜合實(shí)訓(xùn)周，指導(dǎo)學(xué)生通過選題、準(zhǔn)備資料、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、軟件仿真調(diào)試、軟硬件調(diào)試、產(chǎn)品制作等步驟，最終完成一個(gè)成品的制作，鍛煉學(xué)生的綜合運(yùn)用能力。

理論教學(xué)內(nèi)容選取北京大學(xué)出版社陳高峰、熊剛編寫的《單片機(jī)原理及應(yīng)用》，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容選取自編的實(shí)驗(yàn)任務(wù)指導(dǎo)書，包括從基礎(chǔ)任務(wù)14個(gè)、小型任務(wù)5個(gè)、中型任務(wù)3個(gè)、大型任務(wù)2個(gè)，共24個(gè)任務(wù)，如圖3所示。

圖3　實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)

4.2教學(xué)內(nèi)容的安排

教學(xué)內(nèi)容分為理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)訓(xùn)教學(xué)三個(gè)部分，針對學(xué)生需要掌握的基本知識，精心選擇任務(wù)，介紹簡單理論知識后引入任務(wù)，一個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)實(shí)施包括硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、仿真實(shí)現(xiàn)、硬件實(shí)現(xiàn)等幾個(gè)模塊，如圖4所示。不能在實(shí)驗(yàn)臺上實(shí)現(xiàn)的中大型任務(wù)，可仿真實(shí)現(xiàn)其功能。

圖4　學(xué)習(xí)任務(wù)的實(shí)施

在綜合實(shí)訓(xùn)周，學(xué)生通過選題(中小型任務(wù))、準(zhǔn)備資料、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、軟件仿真調(diào)試、軟硬件調(diào)試、產(chǎn)品制作等步驟，最終完成一個(gè)成品的制作。

4.3創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程分院在學(xué)院的支持下，開展實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室開放項(xiàng)目，盡力提供實(shí)驗(yàn)平臺、設(shè)備、材料，鼓勵學(xué)生開展有意義的實(shí)驗(yàn)探究創(chuàng)新活動，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。單片機(jī)實(shí)訓(xùn)室在該項(xiàng)目的支持下，由學(xué)生自發(fā)組織單片機(jī)愛好者協(xié)會，統(tǒng)一安排學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新活動。協(xié)會每年自行組織一次面向電氣、電力專業(yè)、自動化及機(jī)電一體化專業(yè)的機(jī)電作品設(shè)計(jì)制作比賽，由理論基礎(chǔ)扎實(shí)、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的教授、副教授、講師組成教練隊(duì)伍，進(jìn)行指導(dǎo)及制訂訓(xùn)練計(jì)劃和比賽方案，鼓勵學(xué)生設(shè)計(jì)制作各種小制作、小發(fā)明、小創(chuàng)意，同時(shí)選擇優(yōu)秀學(xué)生參加各種省級、國家級比賽，結(jié)合創(chuàng)新教育思想，采用“以賽帶育”的方式，為培養(yǎng)技能型創(chuàng)新人才進(jìn)行新的探索和實(shí)踐[4-6]。

5教學(xué)模式的設(shè)計(jì)與創(chuàng)新

構(gòu)筑教、學(xué)、做、用“一體化”的教學(xué)模式，將教材、教學(xué)參考書、多媒體課件、現(xiàn)代化實(shí)驗(yàn)平臺、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等融為一體，應(yīng)用多媒體技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等現(xiàn)代化教學(xué)手段，將課內(nèi)講授和課外實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐有機(jī)結(jié)合起來，使教學(xué)內(nèi)容互相滲透，突出單片機(jī)的基本原理、基本編程方法及基本技能的培養(yǎng)，同時(shí)進(jìn)一步擴(kuò)展，加強(qiáng)中級及高級技能的培養(yǎng)，并且通過頂崗實(shí)習(xí)實(shí)現(xiàn)知識的無縫對接。一體化教學(xué)模式下，學(xué)生的學(xué)習(xí)過程如圖5所示。

圖5　一體化教學(xué)模式下學(xué)生的學(xué)習(xí)過程

(1)理論課堂—學(xué)習(xí)單片機(jī)知識，滿足崗位知識需要；

(2)實(shí)驗(yàn)課堂—鞏固單片機(jī)知識，掌握單片機(jī)使用、開發(fā)技能；

(3)虛擬課堂—通過軟件仿真，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)技能鍛煉；

(4)網(wǎng)絡(luò)課堂—提供豐富的網(wǎng)絡(luò)資源，包括電子課件、課后習(xí)題及答案、試題庫、視頻教程等。

(5)實(shí)踐課堂—指導(dǎo)學(xué)生通過選題、準(zhǔn)備資料、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、軟件仿真調(diào)試、軟硬件調(diào)試、產(chǎn)品制作等步驟，完成一個(gè)成品的制作，鍛煉學(xué)生的綜合運(yùn)用能力，讓學(xué)生全面了解和掌握單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

(6)進(jìn)階課堂—提高學(xué)生綜合運(yùn)用能力的知識平臺，加強(qiáng)中級及高級技能的培養(yǎng)，學(xué)生把電工、電子、電機(jī)、傳感器、單片機(jī)等各種知識融會貫通，進(jìn)一步提高單片機(jī)知識的運(yùn)用能力，同時(shí)鞏固本專業(yè)所學(xué)習(xí)其他知識。

(7)創(chuàng)新課堂—成立單片機(jī)興趣小組，為參加制作各種項(xiàng)目、比賽提供平臺。

(8)企業(yè)課堂—通過頂崗實(shí)習(xí)，實(shí)現(xiàn)與崗位的無縫對接。

6結(jié)語

隨著科技的快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)已經(jīng)完全融入到人類的生產(chǎn)生活，單片微型計(jì)算機(jī)在智能化控制領(lǐng)域的使用將越來越廣泛，遇到的問題也會越來越多，具有精湛技術(shù)和創(chuàng)新能力的人，才能更好的解決各種生產(chǎn)技術(shù)難題，而技能型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)是一項(xiàng)長期而艱巨的任務(wù)，單片機(jī)課程教學(xué)模式需要在改革過程中不斷發(fā)展，逐步完善和創(chuàng)新，才能培養(yǎng)出具有創(chuàng)新能力和專業(yè)技能的高素質(zhì)人才，適應(yīng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級和高職教育發(fā)展的趨勢。

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Research on Teaching Reform of SCM Course in Vocational

Skills Based on Innovative Training

XIONG Gang, CHEN Gao-feng ,NIU jia, HE Guo-rong

(Yangling Vocational and Technical College, Yangling, Shaanxi 712100, China)

Abstract:Single-chip microcomputer has a very wide range of applications in automation and intelligent fields. SCM course is a core curriculum for vocational automation specialty. By integrating skills plus innovative teaching concept in SCM teaching, based on the analysis of capacity needs of professional positions, from point to plane, from easy to difficult points, this paper designed course teaching using task-driven teaching methods and integrating teaching model to explore the cultivation method of skilled talents with the combination of skill practice and innovation practice.

Key words:SCM course; skills; innovative talents; teaching reform

基金項(xiàng)目：楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院人文社科類研究基金項(xiàng)目( GJ1433)

收稿日期：2015-06-23

中圖分類號：G712

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1671-9131(2015)04-0047-03

作者簡介：熊 剛(1985-)，男，河南信陽人，碩士研究生，講師。研究方向：電氣自動化技術(shù)。