高職電氣自動化技術專業單片機與傳感器課程聯合教學的實踐研究

呂宇

【摘 要】高職電氣自動化技術專業單片機和傳感器兩門課程近年來一直獨立的，但傳感器作為自動控制系統中信號的采集器件，必須和控制器結合起來才能發揮其作用。在現有的高職實訓設備中，多見于將傳感器與PLC結合進行控制，而沒有與單片機進行結合。該文通過研究分析將兩門課程有機的聯合起來進行教學，對實現高職生復合型人才培養具有一定的指導意義。

【關鍵詞】單片機；傳感器；復合型人才

高等職業教育作為高等教育的重要組成部分，其教學內容的選取和設計應具有以下特點：

（1）適應社會需要為目標、以培養技術應用能力為主線設計學生的知識、能力、素質結構和培養方案，畢業生應具有基礎理論知識適度、技術應用能力強、知識面較寬、素質高等特點；

（2）以“應用”為主旨和特征構建課程和教學內容體系；

（3）實踐教學的主要目的是培養學生的技術應用能力，并在教學計劃中占有較大比重。

《單片機技術》和《傳感器技術》是高職電氣自動化技術專業的兩門核心專業課程。這兩門課程內容各自為一個體系，但在實際產品應用中，兩者往往是結合在一起使用的。作為電子自動化技術專業的高職畢業生，往往需要他們具備解決實際產品的問題的復合能力，比如產品故障查找和修復等，這要求學生除了學會單片機和傳感器的專業知識和技能外，必須熟練掌握單片機和傳感器之間的電路連接和信號傳遞關系以及程序編寫的技能。

1 研究現狀

現目前，我院的電氣自動化技術專業的《單片機技術》和《傳感器技術》兩門課程是獨立開課。學生反映單片機技術課程難，不容易弄懂，導致學習沒有興趣；而傳感器技術這門課程比較枯燥，對各種傳感器的介紹只限于書本上，即使會有用到實物進行教學，但沒有動手操作機會，內容抽象，學生學習效果不好。

針對這個問題，我們對四川工程職業技術學院進行了調研，他們的電氣自動化技術專業也分別開設了《單片機技術》和《傳感器技術》兩門課程，學生學習時也同樣存在以上問題待解決；同時我們也在網上對四川省內乃至國內的多間高職院校進行了調研，結他們的電氣自動化技術專業都分別開設了這兩門課程，但都沒有將這兩門課程融合在一起進行教學。

2 復合型課程設計

通過調研，我們發現將單片機和傳感器這兩門課融合在一起進行教學，這是一個很有創新意義的研究。這兩門課程是兩個獨立的知識體系，我們要考慮通過什么方式將這兩門課程結合起來，才能實現“二合一”的轉變。

首先，將這兩門課統一為一門課程，其課程類型定位為實訓課，授課內容安排在學生實訓周，根據人才培養方案和學科本身的特點，授課時間安排為6周。因為單片機和傳感器本來是兩門課程，兩門學科本來有自身完整的課程體系，為了保證學生能夠接受學科完整和連貫的知識系統，所以應該分配獨立的時間分別來學習這兩門學科。計劃分配為單片機實訓2周、傳感器實訓1周、單片機和傳感器綜合實訓3周。

首先從單片機的學習入門，利用前兩周學習單片機理論及實驗，單片機的功能強大，對其控制也比較難，但本次課程會選取最具代表性的實訓課題由淺入深地進行，包括單片機I/O基本控制，單片機定時器及中斷系統，最終使學生能夠掌握對直流電機和步進電機的控制，為最后一周尋跡小車的綜合實訓打下基礎。

第三周內容為學習常見傳感器，主要涉及的傳感器有紅外傳感器、光電傳感器實驗、超聲波、金屬傳感器、溫度傳感器、光度傳感器、煙霧傳感器、壓力傳感器、重力傳感器、PM2.5傳感器。掌握這些基本的傳感器的工作原理，將傳感器采集到的信號上傳到上位機，進行簡單通信和顯示。

第四、五周開始將單片機和傳感器結合在一起，以專業特色的實訓任務為載體，將各種傳感器采集到的信號輸入給單片機進行運算，用單片機進行簡單的運算和控制，最后輸出顯示。設計的實訓內容有：單片機聲音檢測儀、單片機控制紅外報警器、單片機控制倒車雷達測距儀、單片機控制煙霧報警器、單片機控制溫度實時監測儀、單片機控制生產線產品分揀系統等。初步將傳感器和單片機結合起來。

最后一周為綜合的實訓任務——尋跡小車，尋跡小車的結構采用四個直流減速電機驅動四輪前進，四輪采用左右兩輪平行安裝的結構。小車在單片機控制下能夠實現的基本運動，包括前進、后退、左轉、右轉將使用紅外和超聲波傳感器進行測距，采用光電對管和CCD圖像采集進行尋跡，結合單片機控制尋跡小車在場地按要求進行移動。

3 實踐結論

此次課程設計是針對兩門課程的本身的特色與本人多年的從教經驗以及對相關學校專業進行調研后形成的，具有一定的科學性。

最后，于上學期在本院選擇電氣自動化專業一個班，對以上的課程設計進行試點。通過試點班與普通班進行問卷調查，試點班90%學生認為這樣安排上課內容興趣更濃厚，既能夠分別學習兩門課程，又能夠有機地結合起來，方便理解和掌握。通過最終考試成績分析得出：試點班學生及格率100%，平均分在80分左右，而普通版的及格率為94%，平均分為72分左右。下一步，考慮將試點班的課程進行推廣。

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[責任編輯：朱麗娜]