原创《中高职专业课程衔接理实一体化教学实践以电气自动化专业单片机课程为例》
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【摘 要】明晰人才培养目标、合理设置课程内容是中高职衔接专业课程教学取得实效的关键.在电气自动化专业单片机课程中高职衔接的教学实践中,基于相关企业对员工需求和岗位职责的调查分析,梳理中高职单片机知识技能的要求差别,提出中高职衔接课程内容设置要求和具体的教学实践.
【关键词】智能制造；中高职衔接；课程设置；单片机教学
【中图分类号】G712 【文献标志码】A 【文章编号】1005-6009（2017）68-0062-03
【作者简介】刘雪雪,江苏无锡机电高等职业技术学校（江苏无锡,214028）教师,副教授,主要研究方向为自动化专业高等职业技术教学.
人才培养目标是中高职衔接的前提,课程设置和教学实践应以专业培养目标为依据,确立培养目标和课程标准,实现中高职两级课程衔接.单片机课程衔接,须秉承以学生为中心的理念,依靠数字技术、借助互动形式实施教学内容的理论与实训同步推进.
一、从专业岗位要求来设置课程
中国的传统制造业正在由劳动密集型向技术密集型转变,智能制造飞速发展给企业带来最大的挑战还是人,是员工的转型,如何从一个普通的员工转型升级为“机器人”的主人,使其精通自动化操控等技能是现代职业教育需要思考的问题.
以电气自动化专业为例,岗位要求正在从电气自动化设备操作人员转变为电气智能化设备操作人员和智能制造转型过程中的复合型技术人员,而智能制造离不开单片机技术.传统企业被改造,意味着越来越多的企业在使用单片机应用技术,这势必需要拥有掌握单片机技术的员工：一种是操作单片机控制设备的操作人员,一种是现场设备维护维修人员,还有一种是设备改造或新产品设计人员.“5+2”“3+4”电气自动化专业学生的培养目标是设备改造或新产品设计人员.目标不同,课程设置也不同.单片机应用技术课程可分成三个阶段：中职、高职、本科.这三个阶段,采用螺旋式递进方式进行教学,以顺应普通自动化设备向智能化设备的转变.根据与高校的协议,单片机课程可设置成中职“单片机基础”（专业基础核心课程）、高职“单片机接口与应用技术”、本科“单片机技术及应用综合训练”.
二、从智能化要求来设置课程的知识与技能点
传统自动化设备大多数是单机控制,智能化设备则要求局域网控制,智能制造要求对产品、生产过程的信息数据进行跟踪并上网,所以人才培养目标相对较高.
“单片机基础”课程的知识点要求是：了解单片机的概念、发展概况、特点、应用领域.了解单片机芯片的组成、封装形式、引脚功能,认识单片机最小系统电路；了解存储器空间,能读懂单片机I/O口检测和控制简单外设,比如独立键盘、灯、蜂鸣器响、数码管、直流电机程序；能利用定时器、中断控制时间,控制数码管显示、电机的运转.
“单片机接口与应用技术”课程的知识点要求是：掌握某种单片机最小系统电路工作原理及检测维修方法.掌握单片机存储器存储变量的位置与使用方法,能以项目形式,从简到繁,从用单片机I/O口控制一个灯到控制数码管；从检测4×4键盘的原理和编程方法,到利用4×4 键盘控制步进电机；从检测液晶显示器的使用,到利用液晶显示器显示步进电机运行中的动态数据；从检测串口,到把控制运行数据上传至电脑中,从开环控制,到加入AD/DA转换的闭环控制.高职的知识点要求部分与中职虽是重复的,但要求掌握的水平比中职高,有些内容还是在中职阶段没有的,这是一种螺旋式递进,便于中高职两级的衔接.
“单片机技术及应用综合训练”的知识点要求是：从原来的并行器件控制到I2C、SPI等串行器件控制；从串口控制到利用软件网络控制,掌握单片机应用系统设计方法,特别是智能系统的设计方法,如改用STM8芯片、加入安卓系统等.只有这样,职业教育才能跟上智能制造的步伐——这是目前人才培养的目标.
关于单片机课程中的技能点,中高职两级的差别在于：
“ 单片机基础”课程的技能点要求是：能读懂单片机控制原理图,根据原理图熟练操作控制.读懂项目形式的模块化程序,能编写简单的程序.
“单片机接口与应用技术”课程的技能点要求是：掌握某种单片机应用系统的电路图,并能检测及维修.能以项目形式编写模块化程序,从简单程序到形成较为复杂的控制程序.高职的技能要求是具有初入职技术人员的能力——读懂程序、会写项目说明书.
“单片机技术及应用综合训练”的技能点要求是：对系统出现的故障有检测、判断及维修能力,特别是具有串行器件检测能力以及网络故障判断能力；熟练掌握单片机应用系统设计方法,并能现场调试系统.只有这样,才能胜任智能制造转型过程中的复合型技术岗位职责.
三、中高职衔接教材的选择
现有的中职、高职、本科教材,可以作为参考教材,借助各种教材提供的内容,编写适合当地经济发展的校本教材.本校选择了电子工业出版社出版的“十二五”规划教材《单片机技术与设备检修技能》.该教材的情境1、情境2、情境3可作为中职教材重点讲解,针对情境4 和情境5,挑选部分内容授课.比如“数码管”可以讲到动态显示,“键盘”只讲独立键盘,并把这些内容用一个小项目串起来,以提高学生的学习兴趣.教材中没有而现实中已有应用的,以及原有内容有的而现在已有改进的,可以编写成校本教材或讲义.教材的情境1、情境2、情境3,在高职阶段可以略讲,而把情境4、情境5、情境6、情境7作为讲解重点.比如“液晶显示器”可以作为项目系统的显示器,“4×4键盘”作为项目的键盘,“步进电机”作为控制对象,“串口”作为网络传送接口等,以形成一个项目.项目中涉及的知识和技能以教科书形式来提供,项目结构、程序编写过程、运行、调试等相关技术处理的内容,可以编写讲义,帮助学生对项目设计形成完整认识.情境8、情境9作为提升学生的自学内容,通过对教材的项目处理,使该内容达到专科学业的水平,与本科学业水平进行有效衔接.
四、教学过程中中高职衔接的实例
普通中职、高职教学是为了培养中级工、高级工,着重于操作或维修.而“5+2”“3+4”等学制的专业教学是培养经济转型过程中能担当智能制造、适应信息化技术的复合型技术人员.因此,专业核心课程的理实一体化教学,不能限于操作及维修,还必须教会学生做设计工作.可以依下列原则和规律,进行教与学相结合的“理实一体化”教学.
（一）知识技能螺旋式上升
普通中高职教学的特点是,中职讲过的内容,高职是不讲的.而“5+2”“3+4”学制的专业教学,对同类的知识和技能要在反复中实现螺旋式上升,通过教与学逐渐加深和扩展专业能力.
以单片机控制数码管的教学为例,中职阶段的教学要求是检测数码管及数码管控制电路,用数码管控制电路实现静态显示数字0~9、字母A~F和数码管动态显示1234；用数码管显示独立键盘键值,最后讲按下其中的一个键,数码管数字加1或减1 显示.这一连串教学步骤,教会学生使用和控制设备,实现需要的操作.高职阶段,先学习动态显示初值-00-；然后学习数码管显示小数点,如显示0.58；接着控制一位数码管数字闪烁,就能掌握四位数码管数字闪烁、小数点与数字一起闪烁；学习数码管显示4×4键盘键值时,可借用中职学过的数码管显示独立键盘键值的方法,然后用4×4键盘中的0~9键设置电机控制的运行时间,最后就可以学会动态显示电机运行或定时控制过程中的动态数据.这就是一种知识技能螺旋式上升的教学模式.
（二）教学内容项目化
以项目为总的目标,把项目中的功能划分成学习情境,把情境中的变化分解成教学任务.当所有任务、情境完成了,就是完成了一个具体项目,学会了项目所包括的任务和情境中的知识和技能,因为每个情境中有器件、模块电路的硬件检测、软件检测、硬软件检测,有单个外部设备控制、设备与显示器一起控制,有单个状态控制、多个状态控制.讲一个知识点或技能点,练习一次,然后完成自己项目中对应的任务,从简到繁,跟着项目化教学渐进,学生逐步完成自己的项目.在这个过程中,学生需要在学习项目内容后,根据“自设项目”加深理解,带着创新精神去完成自己预设的任务或项目,使学习与设计工作更加靠近.
（三）课程的考核方法不同
中级单片机“理实一体化”教学后带来一个问题,就是要参加高校的专业核心课程统考.而普通的中职“ 理实一体化”课教学是操作考核（50%）+平时考核（50%）.为了解决这个问题,可以通过讲完项目中的一个情境,就让学生利用学校慕课网完成对应的理论作业,所有情境结束,也就是项目讲完,进行一次网上考试,最后由高校进行统考.高级单片机“理实一体化”课的考核,采用平时成绩（20%）+考核成绩（80%）的形式.平时成绩由项目中的每个任务成绩、网上作业成绩、平时表现、7S 管理等情况组成；考核成绩由网上理论考核（30%）和项目内容（70%）组成.这就加强了实训中的理论内容,可以更好地与高校理论教学进行衔接.
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