高職電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)單片機(jī)與傳感器課程聯(lián)合教學(xué)的實(shí)踐研究

呂宇

【摘 要】高職電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)單片機(jī)和傳感器兩門課程近年來一直獨(dú)立的，但傳感器作為自動(dòng)控制系統(tǒng)中信號的采集器件，必須和控制器結(jié)合起來才能發(fā)揮其作用。在現(xiàn)有的高職實(shí)訓(xùn)設(shè)備中，多見于將傳感器與PLC結(jié)合進(jìn)行控制，而沒有與單片機(jī)進(jìn)行結(jié)合。該文通過研究分析將兩門課程有機(jī)的聯(lián)合起來進(jìn)行教學(xué)，對實(shí)現(xiàn)高職生復(fù)合型人才培養(yǎng)具有一定的指導(dǎo)意義。

【關(guān)鍵詞】單片機(jī)；傳感器；復(fù)合型人才

高等職業(yè)教育作為高等教育的重要組成部分，其教學(xué)內(nèi)容的選取和設(shè)計(jì)應(yīng)具有以下特點(diǎn)：

（1）適應(yīng)社會(huì)需要為目標(biāo)、以培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用能力為主線設(shè)計(jì)學(xué)生的知識(shí)、能力、素質(zhì)結(jié)構(gòu)和培養(yǎng)方案，畢業(yè)生應(yīng)具有基礎(chǔ)理論知識(shí)適度、技術(shù)應(yīng)用能力強(qiáng)、知識(shí)面較寬、素質(zhì)高等特點(diǎn)；

（2）以“應(yīng)用”為主旨和特征構(gòu)建課程和教學(xué)內(nèi)容體系；

（3）實(shí)踐教學(xué)的主要目的是培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用能力，并在教學(xué)計(jì)劃中占有較大比重。

《單片機(jī)技術(shù)》和《傳感器技術(shù)》是高職電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)的兩門核心專業(yè)課程。這兩門課程內(nèi)容各自為一個(gè)體系，但在實(shí)際產(chǎn)品應(yīng)用中，兩者往往是結(jié)合在一起使用的。作為電子自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)的高職畢業(yè)生，往往需要他們具備解決實(shí)際產(chǎn)品的問題的復(fù)合能力，比如產(chǎn)品故障查找和修復(fù)等，這要求學(xué)生除了學(xué)會(huì)單片機(jī)和傳感器的專業(yè)知識(shí)和技能外，必須熟練掌握單片機(jī)和傳感器之間的電路連接和信號傳遞關(guān)系以及程序編寫的技能。

1 研究現(xiàn)狀

現(xiàn)目前，我院的電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)的《單片機(jī)技術(shù)》和《傳感器技術(shù)》兩門課程是獨(dú)立開課。學(xué)生反映單片機(jī)技術(shù)課程難，不容易弄懂，導(dǎo)致學(xué)習(xí)沒有興趣；而傳感器技術(shù)這門課程比較枯燥，對各種傳感器的介紹只限于書本上，即使會(huì)有用到實(shí)物進(jìn)行教學(xué)，但沒有動(dòng)手操作機(jī)會(huì)，內(nèi)容抽象，學(xué)生學(xué)習(xí)效果不好。

針對這個(gè)問題，我們對四川工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院進(jìn)行了調(diào)研，他們的電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)也分別開設(shè)了《單片機(jī)技術(shù)》和《傳感器技術(shù)》兩門課程，學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)也同樣存在以上問題待解決；同時(shí)我們也在網(wǎng)上對四川省內(nèi)乃至國內(nèi)的多間高職院校進(jìn)行了調(diào)研，結(jié)他們的電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)都分別開設(shè)了這兩門課程，但都沒有將這兩門課程融合在一起進(jìn)行教學(xué)。

2 復(fù)合型課程設(shè)計(jì)

通過調(diào)研，我們發(fā)現(xiàn)將單片機(jī)和傳感器這兩門課融合在一起進(jìn)行教學(xué)，這是一個(gè)很有創(chuàng)新意義的研究。這兩門課程是兩個(gè)獨(dú)立的知識(shí)體系，我們要考慮通過什么方式將這兩門課程結(jié)合起來，才能實(shí)現(xiàn)“二合一”的轉(zhuǎn)變。

首先，將這兩門課統(tǒng)一為一門課程，其課程類型定位為實(shí)訓(xùn)課，授課內(nèi)容安排在學(xué)生實(shí)訓(xùn)周，根據(jù)人才培養(yǎng)方案和學(xué)科本身的特點(diǎn)，授課時(shí)間安排為6周。因?yàn)閱纹瑱C(jī)和傳感器本來是兩門課程，兩門學(xué)科本來有自身完整的課程體系，為了保證學(xué)生能夠接受學(xué)科完整和連貫的知識(shí)系統(tǒng)，所以應(yīng)該分配獨(dú)立的時(shí)間分別來學(xué)習(xí)這兩門學(xué)科。計(jì)劃分配為單片機(jī)實(shí)訓(xùn)2周、傳感器實(shí)訓(xùn)1周、單片機(jī)和傳感器綜合實(shí)訓(xùn)3周。

首先從單片機(jī)的學(xué)習(xí)入門，利用前兩周學(xué)習(xí)單片機(jī)理論及實(shí)驗(yàn)，單片機(jī)的功能強(qiáng)大，對其控制也比較難，但本次課程會(huì)選取最具代表性的實(shí)訓(xùn)課題由淺入深地進(jìn)行，包括單片機(jī)I/O基本控制，單片機(jī)定時(shí)器及中斷系統(tǒng)，最終使學(xué)生能夠掌握對直流電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)的控制，為最后一周尋跡小車的綜合實(shí)訓(xùn)打下基礎(chǔ)。

第三周內(nèi)容為學(xué)習(xí)常見傳感器，主要涉及的傳感器有紅外傳感器、光電傳感器實(shí)驗(yàn)、超聲波、金屬傳感器、溫度傳感器、光度傳感器、煙霧傳感器、壓力傳感器、重力傳感器、PM2.5傳感器。掌握這些基本的傳感器的工作原理，將傳感器采集到的信號上傳到上位機(jī)，進(jìn)行簡單通信和顯示。

第四、五周開始將單片機(jī)和傳感器結(jié)合在一起，以專業(yè)特色的實(shí)訓(xùn)任務(wù)為載體，將各種傳感器采集到的信號輸入給單片機(jī)進(jìn)行運(yùn)算，用單片機(jī)進(jìn)行簡單的運(yùn)算和控制，最后輸出顯示。設(shè)計(jì)的實(shí)訓(xùn)內(nèi)容有：單片機(jī)聲音檢測儀、單片機(jī)控制紅外報(bào)警器、單片機(jī)控制倒車?yán)走_(dá)測距儀、單片機(jī)控制煙霧報(bào)警器、單片機(jī)控制溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測儀、單片機(jī)控制生產(chǎn)線產(chǎn)品分揀系統(tǒng)等。初步將傳感器和單片機(jī)結(jié)合起來。

最后一周為綜合的實(shí)訓(xùn)任務(wù)——尋跡小車，尋跡小車的結(jié)構(gòu)采用四個(gè)直流減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)四輪前進(jìn)，四輪采用左右兩輪平行安裝的結(jié)構(gòu)。小車在單片機(jī)控制下能夠?qū)崿F(xiàn)的基本運(yùn)動(dòng)，包括前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)將使用紅外和超聲波傳感器進(jìn)行測距，采用光電對管和CCD圖像采集進(jìn)行尋跡，結(jié)合單片機(jī)控制尋跡小車在場地按要求進(jìn)行移動(dòng)。

3 實(shí)踐結(jié)論

此次課程設(shè)計(jì)是針對兩門課程的本身的特色與本人多年的從教經(jīng)驗(yàn)以及對相關(guān)學(xué)校專業(yè)進(jìn)行調(diào)研后形成的，具有一定的科學(xué)性。

最后，于上學(xué)期在本院選擇電氣自動(dòng)化專業(yè)一個(gè)班，對以上的課程設(shè)計(jì)進(jìn)行試點(diǎn)。通過試點(diǎn)班與普通班進(jìn)行問卷調(diào)查，試點(diǎn)班90%學(xué)生認(rèn)為這樣安排上課內(nèi)容興趣更濃厚，既能夠分別學(xué)習(xí)兩門課程，又能夠有機(jī)地結(jié)合起來，方便理解和掌握。通過最終考試成績分析得出：試點(diǎn)班學(xué)生及格率100%，平均分在80分左右，而普通版的及格率為94%，平均分為72分左右。下一步，考慮將試點(diǎn)班的課程進(jìn)行推廣。

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[責(zé)任編輯：朱麗娜]