自动化专业微处理器课程体系的改革研究

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  摘要: 在自动化专业培养方案中与微控制器相关的课程较多,其讲解内容和讲解方法有较大的相似性,从而造成教学效率低下的局面。本文通过分析这些课程的内在特性,对其课程体系进行了分析与重构,并在教学方法和教学评价等方面进行了针对性改革,这些改革措施能切实提高学生解决问题能力和工程实践能力。
  关键词: 课程体系;微处理器;改革
  文章编号:   文献标识码: A   中图分类号: TP751
  课题:课题来源:湖南省教学改革研究项目
  课题名称:自动化专业“工业控制计算机”课程建设与改革研究
  课题编号:2016486
  以《工程教育专业认证标准(2015版)》的提出为标志,正式拉开了大学生“解决复杂工程问题能力”的培养序幕。微处理器控制技术相关课程作为自动化专业的核心课程,在培养目标的实现过程中起到了至关重要的作用。同时计算机技术发展水平是一个国家现代化程度和综合国力的重要标志,所以如何将这些课程开设好将是工程教育专业认证的成败关键。
  1 微控制器课程体系开设现状
  目前在绝大多数自动化专业培养方案中,与计算机控制技术相关的课程主要有微机原理、单片机接口技术、嵌入式系统、可编程逻辑控制器和数字信号处理器等课程。这些课程都是以独立课程的形式出现,虽然这样较好地保障了每门课程知识体系的完整性,但任课老师难以顾及这些课程的共性和内在联系,从而造成讲解内容重复或缺失,严重影响了教学效果和效率。
  2 整合资源,成立工业控制计算机课程组
  其实,这些课程在教学过程中都是围绕某一款控制器件的体系结构,讲解硬件框架、编程语言、寻址方式和软件开发环境等內容,这就导致这些课程的讲解思路和讲解方法基本上是一致的,其差别主要体现在控制精度、控制速度和适用领域的不同[1]。针对这一特点与现状,我们于2016年成立了“工业控制计算机”课程组,通过重新整合课程内容,从而使相关课程更加符合当前专业改革发展潮流。
  考虑到自动化专业有众多分支,如自动化工程师、自动化设计师、软件工程师都是与自动化专业密切相关的职业,但是不管何种职业,《单片机原理》和《PLC技术》都是不可或缺的关键核心课程,《DSP技术》和《嵌入式系统》则可以作为选修内容以适应不同的职业需求。
  在改革中我们将微机原理技术、DSP技术和嵌入式系统的相关内容整合到《微机原理及单片技术》课程中,PLC则以专题形式作为后续课程独立开设,故自动化专业“工业控制计算机”课程可以分为《微机原理及单片技术》和《PLC技术》两大部分。
  3 以工程认证为目标,重新构建课程专题内容
  自动化专业“工业控制计算机”课程是应用性特别强的工具性课程,所以课堂讲授的内容一定要新颖、实用,既不能为了追求课程知识的完整性而重复讲解其他课程已经讲过的内容,也不能将专题内容进行简单叠加,一定要按照知识递进的认知规律进行课程内容的整合。
  微机原理是原理性课程,是单片机、嵌入式、DSP和PLC课程的先导课程,只讲解一般原理性内容,不涉及具体应用电路。而单片机、嵌入式、DSP和PLC属于应用性课程,要重点讲解系统体系结构和具体应用设计,这样就能从宏观上把控该课程体系的建设方案。
  其中《微机原理及单片技术》课程涵盖了微机概述、单片机原理与应用、嵌入式系统和DSP技术相关内容,《PLC技术》则着重强调工程应用技术,删除了应用较少的顺序控制指令部分,添加了实践项目工程的相关内容。
  4改革教学方法,丰富实践性教学形式
  实践性教学环节以培养学生基础实践能力、专业实践能力、综合实践能力为目标,我们在改革中坚持以“专题讲座、实验探索、现场操作、成果展示”等多元化教学新模式,建立“学生实训、课题合作、就业拓展”多途径实践能力培养机制,切实提高学生运用知识分析问题、解决问题能力和工程实践能力[2]。
  4.1  “专题+讨论”式课堂教学改革
  将“工业控制计算机”课程提炼出多个专题,老师们可依据自己的特点选择相应专题进行讲解[3]。这种专题授课方式能较好地解决各门课程的衔接问题,能减少每位教师的教学内容,从而挪出时间去了解学生的学习状态,掌握先进技术,及时更新教学内容,从而丰富课堂教学形式。
  4.2 “验收+答疑”式实践教学改革
  大部分学生都有手提电脑,只要给学生配备相应的硬件开发板就可以完成硬件实验。考虑到学生能力参差不齐,可以引导学生强弱联合,以小组的形式完成实验和课程设计任务,指导老师可以在规定的时间内负责验收和答疑。验收分别从原理、现象和程序阅读等三个方面进行提问,从而判断学生的完成情况。对验收不合格的同学进行答疑辅导,再预约其他时间进行验收。
  4.3 “项目设计+成果展示”式考评体制改革
  课改组秉承“立足基础、面向工程、强化实践、重视创新”的改革理念,构建符合自动化行业需求的工程实践体系,全面培养学生的创新意识、创新能力、创业精神。参照素质拓展班的验收形式,将课程设计、学科竞赛过程中形成的作品集中展示,并为优秀作品进行产业化设计与包装,通过孵化平台,建立校企深度合作的黄金纽带。
  5结束语
  因为“工业控制计算机”课程在自动化专业培养方案中是没有过的新课程,所以没有现成的教材可以选择,如何将改革过程中提炼出来的专题内容整合成讲义或者教材,将是本课改组后续的研究内容。
  这种新型的教学方式对老师的要求比较高,如果任课老师之间相互不熟悉,配合不默契,就会造成专题之间衔接出现问题,所以课程组一定要组织老师相互之间多听课,多交流,才能衔接顺畅,保障教学效果。
  参考文献:
  [1] 雷学堂,邵建设,熊志利.案例加项目式教学法在应用本科PLC技术课程中的探索[J].黄冈师范学院学报,2016,36(3):95-98.
  [2] 龙春阳.课程群建 设:高校课程教学改革的路径选择[J].现 代 教育科学,2010(2):139-141.
  [3]赵洋,康丽,姜鸣.计算机控制系统课程教学改革的探索[J].中 国电力教育,2014(30):59-60,64.
  作者简介:石伟(1975-),男,汉族,硕士, 湖南株洲人,湖南工业大学交通工程学院副教授,主要从事教学工作;
  向远辉(1977-),男,汉族,讲师,硕士,研究方向:大学物理教育改革。
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