高职电气自动化技术专业单片机与传感器课程联合教学的实践研究

吕宇

【摘 要】高职电气自动化技术专业单片机和传感器两门课程近年来一直独立的，但传感器作为自动控制系统中信号的采集器件，必须和控制器结合起来才能发挥其作用。在现有的高职实训设备中，多见于将传感器与PLC结合进行控制，而没有与单片机进行结合。该文通过研究分析将两门课程有机的联合起来进行教学，对实现高职生复合型人才培养具有一定的指导意义。

【关键词】单片机；传感器；复合型人才

高等职业教育作为高等教育的重要组成部分，其教学内容的选取和设计应具有以下特点：

（1）适应社会需要为目标、以培养技术应用能力为主线设计学生的知识、能力、素质结构和培养方案，毕业生应具有基础理论知识适度、技术应用能力强、知识面较宽、素质高等特点；

（2）以“应用”为主旨和特征构建课程和教学内容体系；

（3）实践教学的主要目的是培养学生的技术应用能力，并在教学计划中占有较大比重。

《单片机技术》和《传感器技术》是高职电气自动化技术专业的两门核心专业课程。这两门课程内容各自为一个体系，但在实际产品应用中，两者往往是结合在一起使用的。作为电子自动化技术专业的高职毕业生，往往需要他们具备解决实际产品的问题的复合能力，比如产品故障查找和修复等，这要求学生除了学会单片机和传感器的专业知识和技能外，必须熟练掌握单片机和传感器之间的电路连接和信号传递关系以及程序编写的技能。

1 研究现状

现目前，我院的电气自动化技术专业的《单片机技术》和《传感器技术》两门课程是独立开课。学生反映单片机技术课程难，不容易弄懂，导致学习没有兴趣；而传感器技术这门课程比较枯燥，对各种传感器的介绍只限于书本上，即使会有用到实物进行教学，但没有动手操作机会，内容抽象，学生学习效果不好。

针对这个问题，我们对四川工程职业技术学院进行了调研，他们的电气自动化技术专业也分别开设了《单片机技术》和《传感器技术》两门课程，学生学习时也同样存在以上问题待解决；同时我们也在网上对四川省内乃至国内的多间高职院校進行了调研，结他们的电气自动化技术专业都分别开设了这两门课程，但都没有将这两门课程融合在一起进行教学。

2 复合型课程设计

通过调研，我们发现将单片机和传感器这两门课融合在一起进行教学，这是一个很有创新意义的研究。这两门课程是两个独立的知识体系，我们要考虑通过什么方式将这两门课程结合起来，才能实现“二合一”的转变。

首先，将这两门课统一为一门课程，其课程类型定位为实训课，授课内容安排在学生实训周，根据人才培养方案和学科本身的特点，授课时间安排为6周。因为单片机和传感器本来是两门课程，两门学科本来有自身完整的课程体系，为了保证学生能够接受学科完整和连贯的知识系统，所以应该分配独立的时间分别来学习这两门学科。计划分配为单片机实训2周、传感器实训1周、单片机和传感器综合实训3周。

首先从单片机的学习入门，利用前两周学习单片机理论及实验，单片机的功能强大，对其控制也比较难，但本次课程会选取最具代表性的实训课题由浅入深地进行，包括单片机I/O基本控制，单片机定时器及中断系统，最终使学生能够掌握对直流电机和步进电机的控制，为最后一周寻迹小车的综合实训打下基础。

第三周内容为学习常见传感器，主要涉及的传感器有红外传感器、光电传感器实验、超声波、金属传感器、温度传感器、光度传感器、烟雾传感器、压力传感器、重力传感器、PM2.5传感器。掌握这些基本的传感器的工作原理，将传感器采集到的信号上传到上位机，进行简单通信和显示。

第四、五周开始将单片机和传感器结合在一起，以专业特色的实训任务为载体，将各种传感器采集到的信号输入给单片机进行运算，用单片机进行简单的运算和控制，最后输出显示。设计的实训内容有：单片机声音检测仪、单片机控制红外报警器、单片机控制倒车雷达测距仪、单片机控制烟雾报警器、单片机控制温度实时监测仪、单片机控制生产线产品分拣系统等。初步将传感器和单片机结合起来。

最后一周为综合的实训任务——寻迹小车，寻迹小车的结构采用四个直流减速电机驱动四轮前进，四轮采用左右两轮平行安装的结构。小车在单片机控制下能够实现的基本运动，包括前进、后退、左转、右转将使用红外和超声波传感器进行测距，采用光电对管和CCD图像采集进行寻迹，结合单片机控制寻迹小车在场地按要求进行移动。

3 实践结论

此次课程设计是针对两门课程的本身的特色与本人多年的从教经验以及对相关学校专业进行调研后形成的，具有一定的科学性。

最后，于上学期在本院选择电气自动化专业一个班，对以上的课程设计进行试点。通过试点班与普通班进行问卷调查，试点班90%学生认为这样安排上课内容兴趣更浓厚，既能够分别学习两门课程，又能够有机地结合起来，方便理解和掌握。通过最终考试成绩分析得出：试点班学生及格率100%，平均分在80分左右，而普通版的及格率为94%，平均分为72分左右。下一步，考虑将试点班的课程进行推广。

【参考文献】

[1]张文灼.单片机应用技术[M].机械工业出版社，2014，8.

[2]赵德安.单片机原理与应用[M].2版机械工业出版社，2016，8.

[3]王安明.单片机原理与接口技术[M].重庆大学出版社，2013，1.

[4]邓柳.C51单片机项目设计实践教程[M].2版人民邮电出版社，2015，9.

[责任编辑：朱丽娜]