自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)微處理器課程體系的改革研究

石偉 向遠(yuǎn)輝

摘要： 在自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案中與微控制器相關(guān)的課程較多，其講解內(nèi)容和講解方法有較大的相似性，從而造成教學(xué)效率低下的局面。本文通過(guò)分析這些課程的內(nèi)在特性，對(duì)其課程體系進(jìn)行了分析與重構(gòu)，并在教學(xué)方法和教學(xué)評(píng)價(jià)等方面進(jìn)行了針對(duì)性改革，這些改革措施能切實(shí)提高學(xué)生解決問(wèn)題能力和工程實(shí)踐能力。

關(guān)鍵詞： 課程體系;微處理器;改革

文章編號(hào)： ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A ? 中圖分類(lèi)號(hào)： TP751

課題：課題來(lái)源：湖南省教學(xué)改革研究項(xiàng)目

課題名稱(chēng)：自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)“工業(yè)控制計(jì)算機(jī)”課程建設(shè)與改革研究

課題編號(hào)：2016486

以《工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)（2015版）》的提出為標(biāo)志，正式拉開(kāi)了大學(xué)生“解決復(fù)雜工程問(wèn)題能力”的培養(yǎng)序幕。微處理器控制技術(shù)相關(guān)課程作為自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的核心課程，在培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中起到了至關(guān)重要的作用。同時(shí)計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展水平是一個(gè)國(guó)家現(xiàn)代化程度和綜合國(guó)力的重要標(biāo)志，所以如何將這些課程開(kāi)設(shè)好將是工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證的成敗關(guān)鍵。

1 微控制器課程體系開(kāi)設(shè)現(xiàn)狀

目前在絕大多數(shù)自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案中，與計(jì)算機(jī)控制技術(shù)相關(guān)的課程主要有微機(jī)原理、單片機(jī)接口技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)、可編程邏輯控制器和數(shù)字信號(hào)處理器等課程。這些課程都是以獨(dú)立課程的形式出現(xiàn)，雖然這樣較好地保障了每門(mén)課程知識(shí)體系的完整性，但任課老師難以顧及這些課程的共性和內(nèi)在聯(lián)系，從而造成講解內(nèi)容重復(fù)或缺失，嚴(yán)重影響了教學(xué)效果和效率。

2 整合資源，成立工業(yè)控制計(jì)算機(jī)課程組

其實(shí)，這些課程在教學(xué)過(guò)程中都是圍繞某一款控制器件的體系結(jié)構(gòu)，講解硬件框架、編程語(yǔ)言、尋址方式和軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境等內(nèi)容，這就導(dǎo)致這些課程的講解思路和講解方法基本上是一致的，其差別主要體現(xiàn)在控制精度、控制速度和適用領(lǐng)域的不同[1]。針對(duì)這一特點(diǎn)與現(xiàn)狀，我們于2016年成立了“工業(yè)控制計(jì)算機(jī)”課程組，通過(guò)重新整合課程內(nèi)容，從而使相關(guān)課程更加符合當(dāng)前專(zhuān)業(yè)改革發(fā)展潮流。

考慮到自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)有眾多分支，如自動(dòng)化工程師、自動(dòng)化設(shè)計(jì)師、軟件工程師都是與自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)密切相關(guān)的職業(yè)，但是不管何種職業(yè)，《單片機(jī)原理》和《PLC技術(shù)》都是不可或缺的關(guān)鍵核心課程，《DSP技術(shù)》和《嵌入式系統(tǒng)》則可以作為選修內(nèi)容以適應(yīng)不同的職業(yè)需求。

在改革中我們將微機(jī)原理技術(shù)、DSP技術(shù)和嵌入式系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)容整合到《微機(jī)原理及單片技術(shù)》課程中，PLC則以專(zhuān)題形式作為后續(xù)課程獨(dú)立開(kāi)設(shè)，故自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)“工業(yè)控制計(jì)算機(jī)”課程可以分為《微機(jī)原理及單片技術(shù)》和《PLC技術(shù)》兩大部分。

3 以工程認(rèn)證為目標(biāo)，重新構(gòu)建課程專(zhuān)題內(nèi)容

自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)“工業(yè)控制計(jì)算機(jī)”課程是應(yīng)用性特別強(qiáng)的工具性課程，所以課堂講授的內(nèi)容一定要新穎、實(shí)用，既不能為了追求課程知識(shí)的完整性而重復(fù)講解其他課程已經(jīng)講過(guò)的內(nèi)容，也不能將專(zhuān)題內(nèi)容進(jìn)行簡(jiǎn)單疊加，一定要按照知識(shí)遞進(jìn)的認(rèn)知規(guī)律進(jìn)行課程內(nèi)容的整合。

微機(jī)原理是原理性課程，是單片機(jī)、嵌入式、DSP和PLC課程的先導(dǎo)課程，只講解一般原理性?xún)?nèi)容，不涉及具體應(yīng)用電路。而單片機(jī)、嵌入式、DSP和PLC屬于應(yīng)用性課程，要重點(diǎn)講解系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)和具體應(yīng)用設(shè)計(jì)，這樣就能從宏觀上把控該課程體系的建設(shè)方案。

其中《微機(jī)原理及單片技術(shù)》課程涵蓋了微機(jī)概述、單片機(jī)原理與應(yīng)用、嵌入式系統(tǒng)和DSP技術(shù)相關(guān)內(nèi)容，《PLC技術(shù)》則著重強(qiáng)調(diào)工程應(yīng)用技術(shù)，刪除了應(yīng)用較少的順序控制指令部分，添加了實(shí)踐項(xiàng)目工程的相關(guān)內(nèi)容。

4改革教學(xué)方法，豐富實(shí)踐性教學(xué)形式

實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)以培養(yǎng)學(xué)生基礎(chǔ)實(shí)踐能力、專(zhuān)業(yè)實(shí)踐能力、綜合實(shí)踐能力為目標(biāo)，我們?cè)诟母镏袌?jiān)持以“專(zhuān)題講座、實(shí)驗(yàn)探索、現(xiàn)場(chǎng)操作、成果展示”等多元化教學(xué)新模式，建立“學(xué)生實(shí)訓(xùn)、課題合作、就業(yè)拓展”多途徑實(shí)踐能力培養(yǎng)機(jī)制，切實(shí)提高學(xué)生運(yùn)用知識(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力和工程實(shí)踐能力[2]。

4.1 ?“專(zhuān)題+討論”式課堂教學(xué)改革

將“工業(yè)控制計(jì)算機(jī)”課程提煉出多個(gè)專(zhuān)題，老師們可依據(jù)自己的特點(diǎn)選擇相應(yīng)專(zhuān)題進(jìn)行講解[3]。這種專(zhuān)題授課方式能較好地解決各門(mén)課程的銜接問(wèn)題，能減少每位教師的教學(xué)內(nèi)容，從而挪出時(shí)間去了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，掌握先進(jìn)技術(shù)，及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容，從而豐富課堂教學(xué)形式。

4.2 “驗(yàn)收+答疑”式實(shí)踐教學(xué)改革

大部分學(xué)生都有手提電腦，只要給學(xué)生配備相應(yīng)的硬件開(kāi)發(fā)板就可以完成硬件實(shí)驗(yàn)。考慮到學(xué)生能力參差不齊，可以引導(dǎo)學(xué)生強(qiáng)弱聯(lián)合，以小組的形式完成實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)任務(wù)，指導(dǎo)老師可以在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)負(fù)責(zé)驗(yàn)收和答疑。驗(yàn)收分別從原理、現(xiàn)象和程序閱讀等三個(gè)方面進(jìn)行提問(wèn)，從而判斷學(xué)生的完成情況。對(duì)驗(yàn)收不合格的同學(xué)進(jìn)行答疑輔導(dǎo)，再預(yù)約其他時(shí)間進(jìn)行驗(yàn)收。

4.3 “項(xiàng)目設(shè)計(jì)+成果展示”式考評(píng)體制改革

課改組秉承“立足基礎(chǔ)、面向工程、強(qiáng)化實(shí)踐、重視創(chuàng)新”的改革理念，構(gòu)建符合自動(dòng)化行業(yè)需求的工程實(shí)踐體系，全面培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新能力、創(chuàng)業(yè)精神。參照素質(zhì)拓展班的驗(yàn)收形式，將課程設(shè)計(jì)、學(xué)科競(jìng)賽過(guò)程中形成的作品集中展示，并為優(yōu)秀作品進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化設(shè)計(jì)與包裝，通過(guò)孵化平臺(tái)，建立校企深度合作的黃金紐帶。

5結(jié)束語(yǔ)

因?yàn)椤肮I(yè)控制計(jì)算機(jī)”課程在自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案中是沒(méi)有過(guò)的新課程，所以沒(méi)有現(xiàn)成的教材可以選擇，如何將改革過(guò)程中提煉出來(lái)的專(zhuān)題內(nèi)容整合成講義或者教材，將是本課改組后續(xù)的研究?jī)?nèi)容。

這種新型的教學(xué)方式對(duì)老師的要求比較高，如果任課老師之間相互不熟悉，配合不默契，就會(huì)造成專(zhuān)題之間銜接出現(xiàn)問(wèn)題，所以課程組一定要組織老師相互之間多聽(tīng)課，多交流，才能銜接順暢，保障教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1] 雷學(xué)堂，邵建設(shè)，熊志利.案例加項(xiàng)目式教學(xué)法在應(yīng)用本科PLC技術(shù)課程中的探索[J].黃岡師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2016，36（3）：95-98.

[2] 龍春陽(yáng).課程群建 設(shè)：高校課程教學(xué)改革的路徑選擇[J].現(xiàn) 代 教育科學(xué)，2010（2）：139-141.

[3]趙洋，康麗，姜鳴.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)課程教學(xué)改革的探索[J].中 國(guó)電力教育，2014（30）：59-60，64.

作者簡(jiǎn)介：石偉（1975-），男，漢族，碩士， 湖南株洲人，湖南工業(yè)大學(xué)交通工程學(xué)院副教授，主要從事教學(xué)工作;

向遠(yuǎn)輝（1977-），男，漢族，講師，碩士，研究方向：大學(xué)物理教育改革。