高职《工业信号检测与控制》课程改革探索

来源:用户上传      作者: 朱才荣

　　摘要：高职院校应从培养满足电气自动化技术专业工作岗位的关键能力的课程教学目标出发，结合基于工作过程的课程开发理念，从课程定位、课程内容整合、课程教学方式、课程内容拓展等多方面探讨《工业信号检测与控制》课程改革的相关举措。
　　关键词：高职；工业信号检测与控制；课程改革；多元化课堂
　　中图分类号：G710 文献标识码：A 文章编号：1672-5727（2013）04-0047-02
　　随着高职教育的进一步发展，越来越要求各专业的课程能够更好、更紧密地与专业所要培养的岗位能力相结合。在这种大环境的要求下，我院课程组对电气自动化技术专业的《工业信号检测与控制》课程进行了多方面的改革尝试，取得了显著的效果，对同类课程的教学改革具有很好的借鉴作用。
　　课程内容的选取与整合
　　为了改变传统的完全按照知识体系进行教学的模式，使课程教学的内容和过程与实际岗位相结合，我院课程组根据人才培养方案的要求，将电气自动化技术专业原先开设的相对独立的《传感器技术》课程与《单片机原理及应用》课程整合成一门专业核心课程。课程是以工业信号的检测、转换、处理和控制为主要内容，旨在为从事工业信号控制、机电产品和电子产品的生产及开发的企业培养具有检测技术和单片机综合应用能力的人才。
　　根据人才培养方案所确定的培养目标，课程组认真组织研讨，遵循校企共建原则，基于测控应用系统开发的典型工作过程的理念设计课程，对理论知识框架下的教学内容进行重组，突出了课程的职业性、实践性和开放性。
　　课程要求对工业信号的检测与控制的教学主要包括单片机应用技术和各种传感器对信号的采集与处理。其中，单片机应用技术包括存储、外部端口、定时器、计数器、中断等资源的运用，编程语言的运用，程序开发平台的运用及外围资源的运用。传感器对信号的检测主要涉及各种传感器检测模块和转换模块的运用。因此，可选取一个典型的单片机应用产品作为载体，通过这一载体将信号检测与控制技术的各种能力贯穿始终。课程组最终选取智能的、综合的温控系统作为教学内容的载体，该产品以单片机作为控制核心，包括执行模块（电机）、显示模块、时间模块、语音模块及各种传感器与转换模块。智能的、综合的温控系统的功能设计具有很强的扩展性，功能越多，所需的技术与器件种类就越多；性能指标要求越高，对应的技术含量也就越高；控制方式越多，控制电路就越复杂；控制对象越多，需要采集的信号种类就越多，使用的传感器种类和复杂程度就要求越高。例如，显示模块既可以选用数码管显示，也可以选择字符液晶或图形液晶显示；控制方式既可以采用声控，也可以采用遥控；控制的对象既可以只是温度，也可以是温度、湿度、亮度、位置等。
　　为了便于课程的教学，课程一共设计了10个项目，由一个综合项目——综合温控系统分解成多个初级测控项目，采用逐级递进的方式进行项目编排，按照学生职业能力培养的基本规律，将课程内容分为“单片机基本知识模块”、“检测与控制系统设计模块”及“检测与控制综合应用模块”三个学习阶段。按照人的认知规律，从技能，到技术知识的架构，从简单，到综合，逐步递进，螺旋上升，构建了“项目加任务”的《工业信号检测与控制》课程的知识体系。
　　本课程学习项目设计的特点是具有完整性、系统性、扩展性和适应性。（1）完整性：每一个项目都是完整的工作过程；（2）扩展性：前一个学习项目是后一个学习项目的基础，后面学习的项目是前面学习项目的扩展与综合；（3）系统性：学习项目都是以典型的实际应用为载体分解而成的，所有学习项目综合成一个典型的测控系统；（4）适应性：通过选取不同的学习项目可以重组不同产品的功能。
　　课程的组织形式
　　课程项目的实施 每一个学习项目都是以一个完整的测控应用产品开发过程实施教学，在该项目实施的过程中，既可训练学生的职业能力，同时，也可培养学生的职业素质。每个项目都是从设计要求开始，包括明确做什么？→怎么做？→跟我想→跟我学→跟我做→功能扩展等几个工作环节，进行基于单片机的测控系统开发能力训练。
　　具体教学内容及对应学时 《工业信号检测与控制》课程学习是依据从事信号检测和控制系统的设计与检修的企业的真实工作过程，以信号检测和控制系统的设计、制作与调试为载体，训练学生掌握信号检测和控制系统的设计原则、设计方法，进一步培养学生的实际动手能力。根据理论知识由浅入深并考虑到能力培养的递进性，将课程分为3大模块，共设计了10个项目，各个学习模块的学时分配如表1所示。
　　教学方式的改革
　　理实一体化教学 课程以典型的项目将单片机技术与传感器技术相融合，在项目实施过程中讲解相关知识点，采取融“教学做”于一体的教学改革模式，适合目前流行的教学方法——行动导向教学法。教材采用真实的项目驱动，体现了完整的教学环节，便于理论实践一体化教学并设计了阶梯式实践环节。
　　丰富的教学方法的运用 经过课程组教师的教学实践经验总结，逐渐形成了基于测控系统开发工作过程的教学方法体系，其核心思想是学生为主、教师引导，根据不同的教学环境，采用不同的、灵活多样的教学方法。（1）趣味案例激励法。在“做什么”教学环节中，采用趣味案例激励法激发学生对项目制作的兴趣，以达到让学生主动参与项目制作的目的。（2）项目分析引导法。在“跟我想”教学环节中，采用项目分析引导法引导学生的发散思维，训练学生的思维方法，这对提高学生分析和解决问题的决策能力、激发学生的创新能力是很有益的。（3）资料检索对比法。在“跟我做”硬件电路设计环节中，教师预先布置课外作业，让学生通过网络等途径独立检索相关技术、器件的应用资料，然后教师与学生共同进行分析与对比，可逐步提高学生的信息检索能力和对新技术、新器件应用的吸收与转化能力。（4）互助协作答辩法。在编程和调试过程中，学生可以与其他同学进行互助，同组成员相互协助完成项目制作后，教师通过现场答辩的形式对学生掌握情况进行核实，必要时可进行补充辅导，以培养学生协作求实的基本素质。（5）调试分析讨论法。针对调试环节中出现的故障问题，教师及时组织学生一起进行分析讨论，营造以学生为主体的讨论氛围，提高学生的参与意识和主导意识。（6）项目制作评价法。在完成项目制作环节中，指导教师对学生完成的项目进行评价，以此强化学生的质量意识和认真严谨、求真务实、精益求精的做事态度。（7）预备知识提问法。在项目制作过程中根据能力训练需要，以小知识、小提示、小问答等灵活多变的方式对学生进行提问，让学生将理论与实践联系起来，强调学有所用。（8）技能竞赛奖励法。逐步形成每年组织一次测控系统制作知识和技能竞赛，将竞赛成绩纳入学生的课程学习测评成绩，以此激励学生自主学习的热情。 　　现代教学技术手段的应用 课程实训室配有多媒体投影仪和现代教学互动软件——国之源电子教室，保障了在教学过程中可以很好地进行师生交流。课程教学网站提供了与本课程相关的教学信息和在线提问功能，同时，还提供了很多行业信息资源，通过QQ群、电子邮件等现代交流技术，可实现师生之间、学生之间的多样化交流，实时或异步进行布置作业、答疑、讨论等教学活动。实训室中不仅配备了单片机产品开发的硬软件环境，还配置了单片机仿真工具PROTEUS软件，并与教学内容和学习项目相配合，开发了一系列虚拟项目，学生可随时随地通过网络完成操作训练，突破了实训室的局限性，大大优化了教学过程。
　　课堂形式的改革
　　为了更好地培养学生的专业岗位能力，突破单纯课堂形式的局限性，经过教学实践与资源拓展，课程正逐步形成一个多元化的课堂教学模式。这种多元化课堂教学模式的创新点就是打破传统的在教室中学习理论、在实训室中验证这种单一的教学模式，建立起由教室到实训室、由虚拟到真实、由课内到课外、由学校到企业、由基础到进阶、由进阶到创新、由书本到网络的教学模式，可以拓展学生的学习空间，使学生的学习与实际工作氛围更加贴近，实现无缝对接。
　　我院课程组在课程改革的探索过程中，以学生为主体，不断改进和调整一些不合理的部分，取得了显著的效果：相对于原先学生普遍觉得难学的单片机课程，绝大部分学生的学习兴趣都有所提高，尤其是在做出各种有趣的作品以后，学生之间可以互相比较，共同努力，取得进步。学生基本都能掌握一个测控产品开发的基本过程，对系统要求的分析、参数的选择、传感器的选型等过程等都有了明确的概念，可以轻松地对一个小的测控系统进行设计制作。学生参加创新作品制作及电子设计竞赛的兴趣也非常浓厚，有助于对课程所需要培养的岗位能力进行很好的课堂形式的拓展。
　　参考文献：
　　[1]成建生.高职电气自动化技术专业人才培养体系的构建[J].教育与职业，2011（36）：123.
　　[2]于建明.高职理实一体化课程课例开发研究[J].内江科技，2011（11）：51.
　　[3]杜广朝.高职电气自动化技术专业建设探索与实践[J].黄河水利职业技术学院学报，2008（1）.
　　作者简介：
　　朱才荣（1980—），安徽太湖人，淮安信息职业技术学院电气工程系讲师，工程师，研究方向为检测技术与自动化装置、测控技术。
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