羅 隆 周力尤 王亞妮

（廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院 廣東 廣州 510430）

高職電氣化鐵道專業(yè)單片機(jī)課程改革實(shí)踐*

羅 隆 周力尤 王亞妮

（廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院 廣東 廣州 510430）

根據(jù)高職電氣化鐵道專業(yè)崗位能力要求及人才培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合專業(yè)特色，對(duì)《單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用》課程進(jìn)行改革，選取專業(yè)崗位典型工作任務(wù)為載體，系統(tǒng)化設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)情境及教學(xué)內(nèi)容，采用“教學(xué)做”一體化、項(xiàng)目化教學(xué)模式，以學(xué)生為主體，突出實(shí)踐技能訓(xùn)練，可以有效地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量。

高職；電氣化鐵道專業(yè)；單片機(jī)；課程改革

課程改革背景

電氣化鐵道專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)主要是面向軌道交通行業(yè)，從事電氣化鐵道及城市軌道交通供電專業(yè)方面工作的生產(chǎn)、運(yùn)營、施工、管理第一線的高素質(zhì)技能型人才，其主要就業(yè)崗位是：電氣設(shè)備運(yùn)行與維護(hù)——維修電工；接觸網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行、檢修及施工——接觸網(wǎng)工；變配電所值班人員、變配電設(shè)備檢修人員——變電工；電氣設(shè)備試驗(yàn)人員——電氣試驗(yàn)工。我院針對(duì)上述4個(gè)主要崗位進(jìn)行了職業(yè)崗位技術(shù)能力分析，構(gòu)建了基于職業(yè)崗位能力培養(yǎng)的課程體系?！秵纹瑱C(jī)技術(shù)及應(yīng)用》作為該專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，可為后續(xù)課程 《變電所運(yùn)行與維護(hù)》、《變電所綜合自動(dòng)化技術(shù)》提供理論基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生具備發(fā)現(xiàn)和辨別變電所二次系統(tǒng)故障的基礎(chǔ)能力。

我院電氣化鐵道技術(shù)專業(yè)單片機(jī)教學(xué)在進(jìn)行改革前采用的是傳統(tǒng)教學(xué)方式，在教學(xué)實(shí)踐過程中存在以下兩方面的問題。

一方面，《單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用》作為一門電類專業(yè)基礎(chǔ)課，是一門理論聯(lián)系實(shí)際非常緊密的課程，傳統(tǒng)的教學(xué)方式僅僅停留在教會(huì)學(xué)生掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的基本原理，使學(xué)生具有單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)、編程和系統(tǒng)調(diào)試的能力，但忽略了課程本身在專業(yè)中的位置，學(xué)生能夠熟練地焊接硬件、編寫程序、制作單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，卻不能用所學(xué)知識(shí)解決自己專業(yè)中的實(shí)際問題，也不知道其與本專業(yè)之間的聯(lián)系。因此，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性不高，甚至有抵觸情緒，可以說，傳統(tǒng)教學(xué)方式與學(xué)生所學(xué)專業(yè)脫節(jié)與分離較嚴(yán)重。

另一方面，單片機(jī)的傳統(tǒng)教學(xué)方式多將課堂原理講解與硬件仿真實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，課堂教學(xué)多以理論為主，實(shí)踐教學(xué)一般采用單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行驗(yàn)證。由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備已經(jīng)是做好的成品，學(xué)生在硬件方面只需要接線，在軟件方面可以參照例程，或者直接下載配套程序，使得學(xué)生難以參與到細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)中，學(xué)生的動(dòng)手能力很難得到訓(xùn)練和提高。

綜上所述，由于高職人才培養(yǎng)的特點(diǎn)，與其相適應(yīng)的單片機(jī)教學(xué)必須跳出固有模式的老框框，從學(xué)生的實(shí)際情況出發(fā)，為適應(yīng)職業(yè)教育的特點(diǎn)，重新創(chuàng)建新的課程體系。我院電氣化鐵道技術(shù)專業(yè)在單片機(jī)課程教學(xué)中，根據(jù)專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域和職業(yè)崗位對(duì)單片機(jī)課程的要求，對(duì)課程體系與教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了改革，制定了新的課程標(biāo)準(zhǔn)，融“教學(xué)做”于一體，將理論與實(shí)訓(xùn)融合于若干個(gè)項(xiàng)目中，在實(shí)訓(xùn)室集中完成教學(xué)，強(qiáng)化了學(xué)生職業(yè)能力培養(yǎng)，提高了整體教學(xué)質(zhì)量。

課程改革思路

本課程的改革思路和方法是，先對(duì)電氣化專業(yè)人才培養(yǎng)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，研究在專業(yè)生產(chǎn)過程中學(xué)生必須掌握的職業(yè)技能，然后，明確單片機(jī)課程在專業(yè)教學(xué)中所處的位置，進(jìn)而研究專業(yè)技能教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)置，從學(xué)生工作崗位中抽取典型工作任務(wù)進(jìn)行分解，最終得到與專業(yè)相適應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容。

本課程教學(xué)改革的理念是以學(xué)生為中心、以能力為本位、“教學(xué)做”相結(jié)合。教師是導(dǎo)演、教練，學(xué)生是主角。學(xué)生對(duì)自己的學(xué)習(xí)負(fù)責(zé)，要主動(dòng)規(guī)劃自己的學(xué)習(xí)活動(dòng)，學(xué)院和教師為學(xué)生提供足夠的學(xué)習(xí)資源和引導(dǎo)。要實(shí)現(xiàn)教師觀念和學(xué)生觀念的轉(zhuǎn)變，教師不再對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)大包大攬，而是注重對(duì)學(xué)生創(chuàng)新思維、學(xué)習(xí)方法、學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)；學(xué)生要增強(qiáng)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、責(zé)任感、創(chuàng)造性。我們將以項(xiàng)目為導(dǎo)向的職業(yè)教育課程開發(fā)模式及其理論應(yīng)用于單片機(jī)課程的改革上，在內(nèi)容上既注重基礎(chǔ)知識(shí)，又偏重于實(shí)用性，通過有目的、有針對(duì)性的強(qiáng)化，在學(xué)習(xí)領(lǐng)域中建立刺激與反應(yīng)的聯(lián)系，塑造學(xué)生良好的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)生成為復(fù)合型人才，盡力滿足后續(xù)課程對(duì)單片機(jī)的要求，突出對(duì)學(xué)生專業(yè)能力的培養(yǎng)。

本課程改革將單片機(jī)原理、Protel電子電路設(shè)計(jì)、匯編語言、C語言等知識(shí)融合在一起，在知識(shí)、能力和素質(zhì)三維空間中，建構(gòu)融教與學(xué)、課內(nèi)與課外、理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)于一體的培養(yǎng)方案。結(jié)合單片機(jī)技術(shù)在配電自動(dòng)化和變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用，在我院電氣化鐵道技術(shù)專業(yè)中進(jìn)行了課程改革實(shí)踐。在教學(xué)中教師強(qiáng)調(diào)“學(xué)中做，做中學(xué)”，讓學(xué)生研究現(xiàn)場的實(shí)際問題，體驗(yàn)真實(shí)的工作情境，執(zhí)行完整的作業(yè)流程，培養(yǎng)職業(yè)技能強(qiáng)，綜合素質(zhì)高，具有可持續(xù)發(fā)展能力和創(chuàng)新思維的電氣化鐵道技術(shù)專業(yè)高技能型人才。

課程標(biāo)準(zhǔn)及教學(xué)內(nèi)容

課程標(biāo)準(zhǔn)是一門課程的命脈，編制課程標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)在突出實(shí)用性的基礎(chǔ)上兼顧體系的完備，貫徹“必需，夠用，管用”的原則，務(wù)求熟練，能靈活應(yīng)用。既要注重基礎(chǔ)知識(shí)，又要注重實(shí)用性；既要盡力滿足后續(xù)課程對(duì)單片機(jī)課程的要求，增添新技術(shù)對(duì)單片機(jī)的要求，又要少而精，重點(diǎn)突出。

在教學(xué)內(nèi)容選取時(shí)，應(yīng)以職業(yè)能力培養(yǎng)為主線，立足變電所值班員技術(shù)崗位。以分析工作任務(wù)中學(xué)生需要掌握的基本單片機(jī)技能為基礎(chǔ)，課程內(nèi)容來自工作任務(wù)模塊的轉(zhuǎn)換，從而建立以工作系統(tǒng)為基礎(chǔ)的課程內(nèi)容體系，課程內(nèi)容以具體化的工作項(xiàng)目為載體，每一個(gè)項(xiàng)目都包括理論知識(shí)、實(shí)踐知識(shí)、且應(yīng)建立相對(duì)完整的系統(tǒng)。我們結(jié)合專業(yè)選取變電所綜合自動(dòng)化繼電保護(hù)等智能監(jiān)控崗位（群），通過對(duì)這些崗位的分析，將單片機(jī)的理論知識(shí)與變電所綜合自動(dòng)化中的單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)結(jié)合起來，對(duì)《單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用》課程進(jìn)行了教學(xué)內(nèi)容的整合，以常見的過電壓保護(hù)為例，圍繞熟悉電信號(hào)采集、模數(shù)轉(zhuǎn)換、繼電器控制的整體結(jié)構(gòu)、掌握信息的處理與轉(zhuǎn)換原理、信息的傳遞、參數(shù)超限報(bào)警、單片機(jī)對(duì)接收信息的處理等知識(shí)與技能，開發(fā)出了8個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)，如表1所示。

表1 教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)安排表

在教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)上，根據(jù)學(xué)生掌握基本理論知識(shí)的基礎(chǔ)，強(qiáng)化實(shí)際技能和綜合能力的培養(yǎng)；在教學(xué)內(nèi)容的組織上，將培養(yǎng)目標(biāo)分解到每個(gè)教學(xué)模塊單元，確定每個(gè)教學(xué)模塊單元所承擔(dān)的功能及應(yīng)培養(yǎng)的知識(shí)和能力，前面項(xiàng)目是后面項(xiàng)目的基礎(chǔ)，后面項(xiàng)目是前面項(xiàng)目的擴(kuò)展；將綜合制作項(xiàng)目分解為獨(dú)立子項(xiàng)目，再將完成的子項(xiàng)目集成為綜合項(xiàng)目。例如，項(xiàng)目6：數(shù)字電壓表，就分別由項(xiàng)目1（最小系統(tǒng)）、項(xiàng)目3（數(shù)碼顯示）及本項(xiàng)目（模數(shù)轉(zhuǎn)換）綜合而成。

在教學(xué)過程中，考慮到內(nèi)容抽象性強(qiáng)，學(xué)生短時(shí)間內(nèi)進(jìn)入狀態(tài)難，對(duì)于教學(xué)難點(diǎn)“單片機(jī)中斷”內(nèi)容的學(xué)習(xí)，可采用同一任務(wù)以多種方法實(shí)現(xiàn)，進(jìn)行反復(fù)比較，加深學(xué)生的認(rèn)識(shí)。例如，“數(shù)字鐘”的項(xiàng)目用了三種不同的方法實(shí)現(xiàn)，在項(xiàng)目3中采用軟件延時(shí)的方法，使用了調(diào)用軟件延時(shí)函數(shù)方法的時(shí)鐘系統(tǒng)；在項(xiàng)目4中采用外部中斷方式，使用了以外部振蕩源為基準(zhǔn)的時(shí)鐘系統(tǒng)；在項(xiàng)目5中采用內(nèi)部中斷方式，使用了以內(nèi)部計(jì)數(shù)、定時(shí)器為基準(zhǔn)的時(shí)鐘系統(tǒng)。同時(shí)，讓學(xué)生分析三種方法的優(yōu)劣：項(xiàng)目3使用軟件延時(shí)，時(shí)鐘是不準(zhǔn)確的，因?yàn)橐坏┫到y(tǒng)中使用了中斷，就可能打斷延時(shí)程序的執(zhí)行，使延時(shí)時(shí)間發(fā)生變化，另外使用軟件延時(shí)的方法也會(huì)降低MCU的效率；項(xiàng)目4采用外部中斷方式，系統(tǒng)時(shí)鐘的基準(zhǔn)信號(hào)來自外部的標(biāo)準(zhǔn)方波信號(hào)源，這樣確定時(shí)間比采用軟件延時(shí)方式要準(zhǔn)確得多，但由于采用外部標(biāo)準(zhǔn)方波信號(hào)源，會(huì)增加系統(tǒng)的成本；項(xiàng)目5采用系統(tǒng)本身的時(shí)鐘信號(hào)，實(shí)際上是更加方便和簡單的方式。

課程實(shí)施一體化主要體現(xiàn)在各個(gè)教學(xué)模塊之間相互重復(fù)與知識(shí)的交叉，可以進(jìn)行優(yōu)化組合，加以綜合化改造，強(qiáng)調(diào)知識(shí)間的相互聯(lián)系和銜接。在內(nèi)容上充分考慮專業(yè)的特殊性，在結(jié)合專業(yè)實(shí)際工作的過程中突出弱電控制強(qiáng)電的項(xiàng)目內(nèi)容，可為學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)的變電所及變電所綜合自動(dòng)化等課程奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

課程改革教學(xué)效果

單片機(jī)課程現(xiàn)已在我院電氣化專業(yè)進(jìn)行了改革試點(diǎn)，采用“教學(xué)做”一體化的教學(xué)方法在單片機(jī)實(shí)訓(xùn)室完成教學(xué)任務(wù)，達(dá)到了教學(xué)計(jì)劃中的預(yù)期目標(biāo)。在學(xué)習(xí)之后，學(xué)生普遍感到不僅實(shí)際動(dòng)手能力得到了前所未有的提高，絕大多數(shù)學(xué)生都熟練掌握了單片機(jī)技能，更重要的是通過具體的實(shí)踐，進(jìn)一步激發(fā)了學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的興趣，并能夠做到理論與實(shí)踐相結(jié)合，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和日后自身的就業(yè)及發(fā)展奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)。實(shí)施理論與實(shí)踐教學(xué)一體化以來，教學(xué)質(zhì)量有了很大的提高。

一是學(xué)生學(xué)習(xí)興趣濃，學(xué)習(xí)熱情高漲，學(xué)習(xí)效果有保證，且有可持續(xù)性。課程內(nèi)容都來自學(xué)生身邊的生活、生產(chǎn)。學(xué)生對(duì)教學(xué)課題感興趣，認(rèn)識(shí)到所學(xué)的東西有用，能解決現(xiàn)實(shí)問題，學(xué)習(xí)熱情自然會(huì)高漲起來。興趣是最好的老師，只要能調(diào)動(dòng)學(xué)生的興趣，學(xué)習(xí)效果就有保證。更加可喜的是培養(yǎng)了一些因?yàn)橄矚g而愿意繼續(xù)學(xué)習(xí)的學(xué)生。學(xué)習(xí)結(jié)束后，有些學(xué)生開始自己買組件，開展一些自己感興趣的小制作，遇到問題會(huì)主動(dòng)找教師指導(dǎo)。同時(shí)，學(xué)校組織部分優(yōu)秀學(xué)生參加了全國、省級(jí)電子大賽，使課程教育與素質(zhì)教育有機(jī)地結(jié)合起來。

二是逐步培養(yǎng)了學(xué)生的職業(yè)技能。課題實(shí)例來自生產(chǎn)、生活，學(xué)生的學(xué)習(xí)過程就是在教師的指導(dǎo)下完成實(shí)際工作的過程，通過多個(gè)實(shí)例的學(xué)習(xí)、實(shí)踐與積累，學(xué)生逐漸提高了解決實(shí)際問題的能力，掌握了職業(yè)崗位技能。

三是有助于培養(yǎng)“雙師型”教師隊(duì)伍。以前，我院的理論課和實(shí)訓(xùn)課基本上分別由理論課和實(shí)習(xí)課教師分開講授，實(shí)施一體化模塊教學(xué)后，迫使學(xué)校必須按要求、有計(jì)劃地嚴(yán)格組織師資培養(yǎng)，完成培訓(xùn)目標(biāo)后，才能將“雙師型”理論課教師與實(shí)習(xí)課教師混合編排，以協(xié)同合作的方式授課，促使教師有目的地開展教學(xué)研究和交流,將我院師資的整體教學(xué)水平向真正的“雙師型”轉(zhuǎn)變，以形成師資隊(duì)伍建設(shè)良性循環(huán)的局面。

[1]曹華，黃錦祝，蔣朝寧.基于工作過程的單片機(jī)技術(shù)與應(yīng)用課程開發(fā)[J].職業(yè)技術(shù)教育，2009（20）：18-19.

[2]譚慧銘.供電專業(yè)《單片機(jī)應(yīng)用》課程的教學(xué)模式探索與實(shí)踐[J].甘肅科技，2008（24）：181-182.

[3]王建鵬，李杰.單片機(jī)課程項(xiàng)目式教學(xué)探討[J].科教文匯（上旬刊），2010（10）.

羅?。?976—），男，博士，廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，主要從事自動(dòng)化教學(xué)研究。

廣州市教育系統(tǒng)首批建設(shè)創(chuàng)新學(xué)術(shù)團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目“節(jié)能減排（水處理）自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用研究創(chuàng)新學(xué)術(shù)團(tuán)隊(duì)”（立項(xiàng)文件號(hào)：穗教科[2009]11號(hào)）；2011年廣州市高等學(xué)校第三批教育教學(xué)改革項(xiàng)目《訂單培養(yǎng)模式下的高職課程體系改革與實(shí)踐》（立項(xiàng)文件號(hào)：穗教高〔2011〕25號(hào)）

G712

A

1672-5727（2012）09-0028-03