高職《工業信號檢測與控制》課程改革探索

朱才榮

（淮安信息職業技術學院 江蘇 淮安 223003）

隨著高職教育的進一步發展，越來越要求各專業的課程能夠更好、更緊密地與專業所要培養的崗位能力相結合。在這種大環境的要求下，我院課程組對電氣自動化技術專業的《工業信號檢測與控制》課程進行了多方面的改革嘗試，取得了顯著的效果，對同類課程的教學改革具有很好的借鑒作用。

課程內容的選取與整合

為了改變傳統的完全按照知識體系進行教學的模式，使課程教學的內容和過程與實際崗位相結合，我院課程組根據人才培養方案的要求，將電氣自動化技術專業原先開設的相對獨立的《傳感器技術》課程與《單片機原理及應用》課程整合成一門專業核心課程。課程是以工業信號的檢測、轉換、處理和控制為主要內容，旨在為從事工業信號控制、機電產品和電子產品的生產及開發的企業培養具有檢測技術和單片機綜合應用能力的人才。

根據人才培養方案所確定的培養目標，課程組認真組織研討，遵循校企共建原則，基于測控應用系統開發的典型工作過程的理念設計課程，對理論知識框架下的教學內容進行重組，突出了課程的職業性、實踐性和開放性。

課程要求對工業信號的檢測與控制的教學主要包括單片機應用技術和各種傳感器對信號的采集與處理。其中，單片機應用技術包括存儲、外部端口、定時器、計數器、中斷等資源的運用，編程語言的運用，程序開發平臺的運用及外圍資源的運用。傳感器對信號的檢測主要涉及各種傳感器檢測模塊和轉換模塊的運用。因此，可選取一個典型的單片機應用產品作為載體，通過這一載體將信號檢測與控制技術的各種能力貫穿始終。課程組最終選取智能的、綜合的溫控系統作為教學內容的載體，該產品以單片機作為控制核心，包括執行模塊（電機）、顯示模塊、時間模塊、語音模塊及各種傳感器與轉換模塊。智能的、綜合的溫控系統的功能設計具有很強的擴展性，功能越多，所需的技術與器件種類就越多；性能指標要求越高，對應的技術含量也就越高；控制方式越多，控制電路就越復雜；控制對象越多，需要采集的信號種類就越多，使用的傳感器種類和復雜程度就要求越高。例如，顯示模塊既可以選用數碼管顯示，也可以選擇字符液晶或圖形液晶顯示；控制方式既可以采用聲控，也可以采用遙控；控制的對象既可以只是溫度，也可以是溫度、濕度、亮度、位置等。

為了便于課程的教學，課程一共設計了10個項目，由一個綜合項目——綜合溫控系統分解成多個初級測控項目，采用逐級遞進的方式進行項目編排，按照學生職業能力培養的基本規律，將課程內容分為“單片機基本知識模塊”、“檢測與控制系統設計模塊”及“檢測與控制綜合應用模塊”三個學習階段。按照人的認知規律，從技能，到技術知識的架構，從簡單，到綜合，逐步遞進，螺旋上升，構建了“項目加任務”的《工業信號檢測與控制》課程的知識體系。

本課程學習項目設計的特點是具有完整性、系統性、擴展性和適應性。（1）完整性：每一個項目都是完整的工作過程；（2）擴展性：前一個學習項目是后一個學習項目的基礎，后面學習的項目是前面學習項目的擴展與綜合；（3）系統性：學習項目都是以典型的實際應用為載體分解而成的，所有學習項目綜合成一個典型的測控系統；（4）適應性：通過選取不同的學習項目可以重組不同產品的功能。

課程的組織形式

課程項目的實施 每一個學習項目都是以一個完整的測控應用產品開發過程實施教學，在該項目實施的過程中，既可訓練學生的職業能力，同時，也可培養學生的職業素質。每個項目都是從設計要求開始，包括明確做什么？→怎么做？→跟我想→跟我學→跟我做→功能擴展等幾個工作環節，進行基于單片機的測控系統開發能力訓練。

具體教學內容及對應學時 《工業信號檢測與控制》課程學習是依據從事信號檢測和控制系統的設計與檢修的企業的真實工作過程，以信號檢測和控制系統的設計、制作與調試為載體，訓練學生掌握信號檢測和控制系統的設計原則、設計方法，進一步培養學生的實際動手能力。根據理論知識由淺入深并考慮到能力培養的遞進性，將課程分為3大模塊，共設計了10個項目，各個學習模塊的學時分配如表1所示。

教學方式的改革

理實一體化教學 課程以典型的項目將單片機技術與傳感器技術相融合，在項目實施過程中講解相關知識點，采取融“教學做”于一體的教學改革模式，適合目前流行的教學方法——行動導向教學法。教材采用真實的項目驅動，體現了完整的教學環節，便于理論實踐一體化教學并設計了階梯式實踐環節。

表1 模塊學時分配表

豐富的教學方法的運用 經過課程組教師的教學實踐經驗總結，逐漸形成了基于測控系統開發工作過程的教學方法體系，其核心思想是學生為主、教師引導，根據不同的教學環境，采用不同的、靈活多樣的教學方法。（1）趣味案例激勵法。在“做什么”教學環節中，采用趣味案例激勵法激發學生對項目制作的興趣，以達到讓學生主動參與項目制作的目的。（2）項目分析引導法。在“跟我想”教學環節中，采用項目分析引導法引導學生的發散思維，訓練學生的思維方法，這對提高學生分析和解決問題的決策能力、激發學生的創新能力是很有益的。（3）資料檢索對比法。在“跟我做”硬件電路設計環節中，教師預先布置課外作業，讓學生通過網絡等途徑獨立檢索相關技術、器件的應用資料，然后教師與學生共同進行分析與對比，可逐步提高學生的信息檢索能力和對新技術、新器件應用的吸收與轉化能力。（4）互助協作答辯法。在編程和調試過程中，學生可以與其他同學進行互助，同組成員相互協助完成項目制作后，教師通過現場答辯的形式對學生掌握情況進行核實，必要時可進行補充輔導，以培養學生協作求實的基本素質。（5）調試分析討論法。針對調試環節中出現的故障問題，教師及時組織學生一起進行分析討論，營造以學生為主體的討論氛圍，提高學生的參與意識和主導意識。（6）項目制作評價法。在完成項目制作環節中，指導教師對學生完成的項目進行評價，以此強化學生的質量意識和認真嚴謹、求真務實、精益求精的做事態度。（7）預備知識提問法。在項目制作過程中根據能力訓練需要，以小知識、小提示、小問答等靈活多變的方式對學生進行提問，讓學生將理論與實踐聯系起來，強調學有所用。（8）技能競賽獎勵法。逐步形成每年組織一次測控系統制作知識和技能競賽，將競賽成績納入學生的課程學習測評成績，以此激勵學生自主學習的熱情。

現代教學技術手段的應用 課程實訓室配有多媒體投影儀和現代教學互動軟件——國之源電子教室，保障了在教學過程中可以很好地進行師生交流。課程教學網站提供了與本課程相關的教學信息和在線提問功能，同時，還提供了很多行業信息資源，通過QQ群、電子郵件等現代交流技術，可實現師生之間、學生之間的多樣化交流，實時或異步進行布置作業、答疑、討論等教學活動。實訓室中不僅配備了單片機產品開發的硬軟件環境，還配置了單片機仿真工具PROTEUS軟件，并與教學內容和學習項目相配合，開發了一系列虛擬項目，學生可隨時隨地通過網絡完成操作訓練，突破了實訓室的局限性，大大優化了教學過程。

課堂形式的改革

為了更好地培養學生的專業崗位能力，突破單純課堂形式的局限性，經過教學實踐與資源拓展，課程正逐步形成一個多元化的課堂教學模式。這種多元化課堂教學模式的創新點就是打破傳統的在教室中學習理論、在實訓室中驗證這種單一的教學模式，建立起由教室到實訓室、由虛擬到真實、由課內到課外、由學校到企業、由基礎到進階、由進階到創新、由書本到網絡的教學模式，可以拓展學生的學習空間，使學生的學習與實際工作氛圍更加貼近，實現無縫對接。

我院課程組在課程改革的探索過程中，以學生為主體，不斷改進和調整一些不合理的部分，取得了顯著的效果：相對于原先學生普遍覺得難學的單片機課程，絕大部分學生的學習興趣都有所提高，尤其是在做出各種有趣的作品以后，學生之間可以互相比較，共同努力，取得進步。學生基本都能掌握一個測控產品開發的基本過程，對系統要求的分析、參數的選擇、傳感器的選型等過程等都有了明確的概念，可以輕松地對一個小的測控系統進行設計制作。學生參加創新作品制作及電子設計競賽的興趣也非常濃厚，有助于對課程所需要培養的崗位能力進行很好的課堂形式的拓展。

[1]成建生.高職電氣自動化技術專業人才培養體系的構建[J].教育與職業，2011（36）：123.

[2]于建明.高職理實一體化課程課例開發研究[J].內江科技，2011（11）：51.

[3]杜廣朝.高職電氣自動化技術專業建設探索與實踐[J].黃河水利職業技術學院學報，2008（1）.