高職電氣化鐵道專業單片機課程改革實踐*

羅 隆 周力尤 王亞妮

（廣州鐵路職業技術學院 廣東 廣州 510430）

高職電氣化鐵道專業單片機課程改革實踐*

羅 隆 周力尤 王亞妮

（廣州鐵路職業技術學院 廣東 廣州 510430）

根據高職電氣化鐵道專業崗位能力要求及人才培養目標，結合專業特色，對《單片機技術及應用》課程進行改革，選取專業崗位典型工作任務為載體，系統化設計學習情境及教學內容，采用“教學做”一體化、項目化教學模式，以學生為主體，突出實踐技能訓練，可以有效地激發學生學習興趣，提高教學質量。

高職；電氣化鐵道專業；單片機；課程改革

課程改革背景

電氣化鐵道專業的培養目標主要是面向軌道交通行業，從事電氣化鐵道及城市軌道交通供電專業方面工作的生產、運營、施工、管理第一線的高素質技能型人才，其主要就業崗位是：電氣設備運行與維護——維修電工；接觸網設備運行、檢修及施工——接觸網工；變配電所值班人員、變配電設備檢修人員——變電工；電氣設備試驗人員——電氣試驗工。我院針對上述4個主要崗位進行了職業崗位技術能力分析，構建了基于職業崗位能力培養的課程體系。《單片機技術及應用》作為該專業的一門專業基礎課，可為后續課程 《變電所運行與維護》、《變電所綜合自動化技術》提供理論基礎，培養學生具備發現和辨別變電所二次系統故障的基礎能力。

我院電氣化鐵道技術專業單片機教學在進行改革前采用的是傳統教學方式，在教學實踐過程中存在以下兩方面的問題。

一方面，《單片機技術及應用》作為一門電類專業基礎課，是一門理論聯系實際非常緊密的課程，傳統的教學方式僅僅停留在教會學生掌握單片機應用系統的基本原理，使學生具有單片機應用系統的電路設計、編程和系統調試的能力，但忽略了課程本身在專業中的位置，學生能夠熟練地焊接硬件、編寫程序、制作單片機應用系統，卻不能用所學知識解決自己專業中的實際問題，也不知道其與本專業之間的聯系。因此，學生學習的積極性不高，甚至有抵觸情緒，可以說，傳統教學方式與學生所學專業脫節與分離較嚴重。

另一方面，單片機的傳統教學方式多將課堂原理講解與硬件仿真實驗相結合，課堂教學多以理論為主，實踐教學一般采用單片機實驗箱進行驗證。由于實驗設備已經是做好的成品，學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，使得學生難以參與到細節設計中，學生的動手能力很難得到訓練和提高。

綜上所述，由于高職人才培養的特點，與其相適應的單片機教學必須跳出固有模式的老框框，從學生的實際情況出發，為適應職業教育的特點，重新創建新的課程體系。我院電氣化鐵道技術專業在單片機課程教學中，根據專業技術領域和職業崗位對單片機課程的要求，對課程體系與教學內容進行了改革，制定了新的課程標準，融“教學做”于一體，將理論與實訓融合于若干個項目中，在實訓室集中完成教學，強化了學生職業能力培養，提高了整體教學質量。

課程改革思路

本課程的改革思路和方法是，先對電氣化專業人才培養現狀進行分析，研究在專業生產過程中學生必須掌握的職業技能，然后，明確單片機課程在專業教學中所處的位置，進而研究專業技能教學環節的設置，從學生工作崗位中抽取典型工作任務進行分解，最終得到與專業相適應的教學內容。

本課程教學改革的理念是以學生為中心、以能力為本位、“教學做”相結合。教師是導演、教練，學生是主角。學生對自己的學習負責，要主動規劃自己的學習活動，學院和教師為學生提供足夠的學習資源和引導。要實現教師觀念和學生觀念的轉變，教師不再對學生的學習大包大攬，而是注重對學生創新思維、學習方法、學習能力的培養；學生要增強學習的主動性、責任感、創造性。我們將以項目為導向的職業教育課程開發模式及其理論應用于單片機課程的改革上，在內容上既注重基礎知識，又偏重于實用性，通過有目的、有針對性的強化，在學習領域中建立刺激與反應的聯系，塑造學生良好的認知結構，培養學生成為復合型人才，盡力滿足后續課程對單片機的要求，突出對學生專業能力的培養。

本課程改革將單片機原理、Protel電子電路設計、匯編語言、C語言等知識融合在一起，在知識、能力和素質三維空間中，建構融教與學、課內與課外、理論教學與實踐教學于一體的培養方案。結合單片機技術在配電自動化和變電站自動化系統中的應用，在我院電氣化鐵道技術專業中進行了課程改革實踐。在教學中教師強調“學中做，做中學”，讓學生研究現場的實際問題，體驗真實的工作情境，執行完整的作業流程，培養職業技能強，綜合素質高，具有可持續發展能力和創新思維的電氣化鐵道技術專業高技能型人才。

課程標準及教學內容

課程標準是一門課程的命脈，編制課程標準應在突出實用性的基礎上兼顧體系的完備，貫徹“必需，夠用，管用”的原則，務求熟練，能靈活應用。既要注重基礎知識，又要注重實用性；既要盡力滿足后續課程對單片機課程的要求，增添新技術對單片機的要求，又要少而精，重點突出。

在教學內容選取時，應以職業能力培養為主線，立足變電所值班員技術崗位。以分析工作任務中學生需要掌握的基本單片機技能為基礎，課程內容來自工作任務模塊的轉換，從而建立以工作系統為基礎的課程內容體系，課程內容以具體化的工作項目為載體，每一個項目都包括理論知識、實踐知識、且應建立相對完整的系統。我們結合專業選取變電所綜合自動化繼電保護等智能監控崗位（群），通過對這些崗位的分析，將單片機的理論知識與變電所綜合自動化中的單片機應用技術結合起來，對《單片機技術及應用》課程進行了教學內容的整合，以常見的過電壓保護為例，圍繞熟悉電信號采集、模數轉換、繼電器控制的整體結構、掌握信息的處理與轉換原理、信息的傳遞、參數超限報警、單片機對接收信息的處理等知識與技能，開發出了8個學習任務，如表1所示。

表1 教學內容與學時安排表

在教學內容的設計上，根據學生掌握基本理論知識的基礎，強化實際技能和綜合能力的培養；在教學內容的組織上，將培養目標分解到每個教學模塊單元，確定每個教學模塊單元所承擔的功能及應培養的知識和能力，前面項目是后面項目的基礎，后面項目是前面項目的擴展；將綜合制作項目分解為獨立子項目，再將完成的子項目集成為綜合項目。例如，項目6：數字電壓表，就分別由項目1（最小系統）、項目3（數碼顯示）及本項目（模數轉換）綜合而成。

在教學過程中，考慮到內容抽象性強，學生短時間內進入狀態難，對于教學難點“單片機中斷”內容的學習，可采用同一任務以多種方法實現，進行反復比較，加深學生的認識。例如，“數字鐘”的項目用了三種不同的方法實現，在項目3中采用軟件延時的方法，使用了調用軟件延時函數方法的時鐘系統；在項目4中采用外部中斷方式，使用了以外部振蕩源為基準的時鐘系統；在項目5中采用內部中斷方式，使用了以內部計數、定時器為基準的時鐘系統。同時，讓學生分析三種方法的優劣：項目3使用軟件延時，時鐘是不準確的，因為一旦系統中使用了中斷，就可能打斷延時程序的執行，使延時時間發生變化，另外使用軟件延時的方法也會降低MCU的效率；項目4采用外部中斷方式，系統時鐘的基準信號來自外部的標準方波信號源，這樣確定時間比采用軟件延時方式要準確得多，但由于采用外部標準方波信號源，會增加系統的成本；項目5采用系統本身的時鐘信號，實際上是更加方便和簡單的方式。

課程實施一體化主要體現在各個教學模塊之間相互重復與知識的交叉，可以進行優化組合，加以綜合化改造，強調知識間的相互聯系和銜接。在內容上充分考慮專業的特殊性，在結合專業實際工作的過程中突出弱電控制強電的項目內容，可為學生學習后續的變電所及變電所綜合自動化等課程奠定堅實的基礎。

課程改革教學效果

單片機課程現已在我院電氣化專業進行了改革試點，采用“教學做”一體化的教學方法在單片機實訓室完成教學任務，達到了教學計劃中的預期目標。在學習之后，學生普遍感到不僅實際動手能力得到了前所未有的提高，絕大多數學生都熟練掌握了單片機技能，更重要的是通過具體的實踐，進一步激發了學生對專業知識的興趣，并能夠做到理論與實踐相結合，為后續課程的學習和日后自身的就業及發展奠定了扎實的基礎。實施理論與實踐教學一體化以來，教學質量有了很大的提高。

一是學生學習興趣濃，學習熱情高漲，學習效果有保證，且有可持續性。課程內容都來自學生身邊的生活、生產。學生對教學課題感興趣，認識到所學的東西有用，能解決現實問題，學習熱情自然會高漲起來。興趣是最好的老師，只要能調動學生的興趣，學習效果就有保證。更加可喜的是培養了一些因為喜歡而愿意繼續學習的學生。學習結束后，有些學生開始自己買組件，開展一些自己感興趣的小制作，遇到問題會主動找教師指導。同時，學校組織部分優秀學生參加了全國、省級電子大賽，使課程教育與素質教育有機地結合起來。

二是逐步培養了學生的職業技能。課題實例來自生產、生活，學生的學習過程就是在教師的指導下完成實際工作的過程，通過多個實例的學習、實踐與積累，學生逐漸提高了解決實際問題的能力，掌握了職業崗位技能。

三是有助于培養“雙師型”教師隊伍。以前，我院的理論課和實訓課基本上分別由理論課和實習課教師分開講授，實施一體化模塊教學后，迫使學校必須按要求、有計劃地嚴格組織師資培養，完成培訓目標后，才能將“雙師型”理論課教師與實習課教師混合編排，以協同合作的方式授課，促使教師有目的地開展教學研究和交流,將我院師資的整體教學水平向真正的“雙師型”轉變，以形成師資隊伍建設良性循環的局面。

[1]曹華，黃錦祝，蔣朝寧.基于工作過程的單片機技術與應用課程開發[J].職業技術教育，2009（20）：18-19.

[2]譚慧銘.供電專業《單片機應用》課程的教學模式探索與實踐[J].甘肅科技，2008（24）：181-182.

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

羅隆（1976—），男，博士，廣州鐵路職業技術學院講師，主要從事自動化教學研究。

廣州市教育系統首批建設創新學術團隊項目“節能減排（水處理）自動化技術應用研究創新學術團隊”（立項文件號：穗教科[2009]11號）；2011年廣州市高等學校第三批教育教學改革項目《訂單培養模式下的高職課程體系改革與實踐》（立項文件號：穗教高〔2011〕25號）

G712

A

1672-5727（2012）09-0028-03