自動化專業微處理器課程體系的改革研究

石偉 向遠輝

摘要： 在自動化專業培養方案中與微控制器相關的課程較多，其講解內容和講解方法有較大的相似性，從而造成教學效率低下的局面。本文通過分析這些課程的內在特性，對其課程體系進行了分析與重構，并在教學方法和教學評價等方面進行了針對性改革，這些改革措施能切實提高學生解決問題能力和工程實踐能力。

關鍵詞： 課程體系;微處理器;改革

文章編號： ? 文獻標識碼： A ? 中圖分類號： TP751

課題：課題來源：湖南省教學改革研究項目

課題名稱：自動化專業“工業控制計算機”課程建設與改革研究

課題編號：2016486

以《工程教育專業認證標準（2015版）》的提出為標志，正式拉開了大學生“解決復雜工程問題能力”的培養序幕。微處理器控制技術相關課程作為自動化專業的核心課程，在培養目標的實現過程中起到了至關重要的作用。同時計算機技術發展水平是一個國家現代化程度和綜合國力的重要標志，所以如何將這些課程開設好將是工程教育專業認證的成敗關鍵。

1 微控制器課程體系開設現狀

目前在絕大多數自動化專業培養方案中，與計算機控制技術相關的課程主要有微機原理、單片機接口技術、嵌入式系統、可編程邏輯控制器和數字信號處理器等課程。這些課程都是以獨立課程的形式出現，雖然這樣較好地保障了每門課程知識體系的完整性，但任課老師難以顧及這些課程的共性和內在聯系，從而造成講解內容重復或缺失，嚴重影響了教學效果和效率。

2 整合資源，成立工業控制計算機課程組

其實，這些課程在教學過程中都是圍繞某一款控制器件的體系結構，講解硬件框架、編程語言、尋址方式和軟件開發環境等內容，這就導致這些課程的講解思路和講解方法基本上是一致的，其差別主要體現在控制精度、控制速度和適用領域的不同[1]。針對這一特點與現狀，我們于2016年成立了“工業控制計算機”課程組，通過重新整合課程內容，從而使相關課程更加符合當前專業改革發展潮流。

考慮到自動化專業有眾多分支，如自動化工程師、自動化設計師、軟件工程師都是與自動化專業密切相關的職業，但是不管何種職業，《單片機原理》和《PLC技術》都是不可或缺的關鍵核心課程，《DSP技術》和《嵌入式系統》則可以作為選修內容以適應不同的職業需求。

在改革中我們將微機原理技術、DSP技術和嵌入式系統的相關內容整合到《微機原理及單片技術》課程中，PLC則以專題形式作為后續課程獨立開設，故自動化專業“工業控制計算機”課程可以分為《微機原理及單片技術》和《PLC技術》兩大部分。

3 以工程認證為目標，重新構建課程專題內容

自動化專業“工業控制計算機”課程是應用性特別強的工具性課程，所以課堂講授的內容一定要新穎、實用，既不能為了追求課程知識的完整性而重復講解其他課程已經講過的內容，也不能將專題內容進行簡單疊加，一定要按照知識遞進的認知規律進行課程內容的整合。

微機原理是原理性課程，是單片機、嵌入式、DSP和PLC課程的先導課程，只講解一般原理性內容，不涉及具體應用電路。而單片機、嵌入式、DSP和PLC屬于應用性課程，要重點講解系統體系結構和具體應用設計，這樣就能從宏觀上把控該課程體系的建設方案。

其中《微機原理及單片技術》課程涵蓋了微機概述、單片機原理與應用、嵌入式系統和DSP技術相關內容，《PLC技術》則著重強調工程應用技術，刪除了應用較少的順序控制指令部分，添加了實踐項目工程的相關內容。

4改革教學方法，豐富實踐性教學形式

實踐性教學環節以培養學生基礎實踐能力、專業實踐能力、綜合實踐能力為目標，我們在改革中堅持以“專題講座、實驗探索、現場操作、成果展示”等多元化教學新模式，建立“學生實訓、課題合作、就業拓展”多途徑實踐能力培養機制，切實提高學生運用知識分析問題、解決問題能力和工程實踐能力[2]。

4.1 ?“專題+討論”式課堂教學改革

將“工業控制計算機”課程提煉出多個專題，老師們可依據自己的特點選擇相應專題進行講解[3]。這種專題授課方式能較好地解決各門課程的銜接問題，能減少每位教師的教學內容，從而挪出時間去了解學生的學習狀態，掌握先進技術，及時更新教學內容，從而豐富課堂教學形式。

4.2 “驗收+答疑”式實踐教學改革

大部分學生都有手提電腦，只要給學生配備相應的硬件開發板就可以完成硬件實驗。考慮到學生能力參差不齊，可以引導學生強弱聯合，以小組的形式完成實驗和課程設計任務，指導老師可以在規定的時間內負責驗收和答疑。驗收分別從原理、現象和程序閱讀等三個方面進行提問，從而判斷學生的完成情況。對驗收不合格的同學進行答疑輔導，再預約其他時間進行驗收。

4.3 “項目設計+成果展示”式考評體制改革

課改組秉承“立足基礎、面向工程、強化實踐、重視創新”的改革理念，構建符合自動化行業需求的工程實踐體系，全面培養學生的創新意識、創新能力、創業精神。參照素質拓展班的驗收形式，將課程設計、學科競賽過程中形成的作品集中展示，并為優秀作品進行產業化設計與包裝，通過孵化平臺，建立校企深度合作的黃金紐帶。

5結束語

因為“工業控制計算機”課程在自動化專業培養方案中是沒有過的新課程，所以沒有現成的教材可以選擇，如何將改革過程中提煉出來的專題內容整合成講義或者教材，將是本課改組后續的研究內容。

這種新型的教學方式對老師的要求比較高，如果任課老師之間相互不熟悉，配合不默契，就會造成專題之間銜接出現問題，所以課程組一定要組織老師相互之間多聽課，多交流，才能銜接順暢，保障教學效果。

參考文獻：

[1] 雷學堂，邵建設，熊志利.案例加項目式教學法在應用本科PLC技術課程中的探索[J].黃岡師范學院學報，2016，36（3）：95-98.

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

[3]趙洋，康麗，姜鳴.計算機控制系統課程教學改革的探索[J].中 國電力教育，2014（30）：59-60，64.

作者簡介：石偉（1975-），男，漢族，碩士， 湖南株洲人，湖南工業大學交通工程學院副教授，主要從事教學工作;

向遠輝（1977-），男，漢族，講師，碩士，研究方向：大學物理教育改革。