高职机电一体化技术专业课程改革的探索与实践

高职机电一体化技术专业课程改革的探索与实践

［摘要］以技能培养为主线，构建理论教学和实践教学体系，实施任务中心课程和综合实践课程开发，建立“教、学、做”一体的教学模式改革，对技能型人才的培养具有极大的推动作用。

［关键词］高职高专课程体系课程改革机电一体化技术专业

机电一体化技术是机械技术、微电子技术、计算机技术、电气技术、信息技术的有机统一体。高等职业院校开设机电一体化技术专业，应明确专业培养目标，构建合理课程体系，防止出现教学内容繁多、知识堆积、专业技能不突出的现象。我院机电一体化技术专业以技能培养为主线，将机电行业中广泛采用的微控制器（单片机）技术作为技术课程的核心，实施“以电为主，以机为辅，侧重控制”的课程体系开发和学生技术能力培养，推行任务中心课程和综合实践课程，构建“教、学、做”一体的人才培养模式，使得专业特色逐渐凸显，教学水平和社会声誉逐年提高。

一、明确人才培养方案，构建合理的课程体系

高职院校的人才培养方案应适应市场需求，瞄准经济与产业结构调整的走向。机电行业在我国经济发展中具有重要的支柱地位。机械类行业主要包括通用机械、机械制造、电机、轻工、交通工具、建筑机械、家电、医疗器械、冶金石化设备、食品加工设备等行业。当前在这些行业中广泛采用了微控制器（单片机）作为其控制系统的核心，实现设备的自动控制、自动检测，如可编程控制器（PLC）就是单片机控制的一个典型应用。可见，以微控制器（单片机）为主的控制系统将在机电一体化行业发挥越来越大的作用。

我院机电一体化技术专业的人才培养计划中突出强调专业能力特别是单片机控制系统的开发设计和应用能力的培养。在教学实施过程中，紧紧围绕高职教育的培养目标，以单片机控制系统的开发设计和应用为主线，构建了“以电为主，以机为辅，侧重控制”的课程体系。以电为主，即在课程编排上增加电子类课程和实训课程比例。以机为辅，即将一些机械类课程整合，如将“机械原理”“机械零件”整合为“机械基础”，“刀具”“机床”“制造工艺学”整合为“机械设计”，体现了“必需、够用”原则。侧重控制，即在机电一体化教学中把开发单片机控制应用系统作为深入专业教学的主线。围绕单片机应用系统的开发，取消了以8086为基础的“微机原理与接口技术”，将“单片机”拆分为“单片机原理”和“接口技术”，增

设了“电子仿真技术”“EDA与Protel”（电路板设计）“单片机技术应用”“单片机C 语言程序设计”“VisualBasic语言”等课程。

在课程体系中强调实践教学环节，在整个专业课的设置上采取“1+1”模式，即每一门专业课程均配有相应的课程设计/集中实训，学生学完一门专业课马上就进行本课程的综合训练。机电一体化技术专业的实践教学环节贯穿整个三年的教学过程，分阶段对学生进行技能培训，每一个阶段都有明确的目标。一年级让学生初步具有该专业的感性认识和基本技能。重点是CAXA机械制图和维修电工证的考核。二年级使学生在具有一定专业知识的基础上，掌握一定的专业技能。重点是电路板设计和电子仿真实际训练，使学生能熟练绘制电路板图，进行简单电路设计以及掌握电子仿真的应用。三年级主要进行综合能力的训练。重点是单片机应用系统设计，使学生具有直接上岗能力（或经短期培训后上岗）。为此，在第五学期开设了为期5周的综合训练，对全部专业课程进行集中的综合运用训练，将所学专业课的知识融为一体。这样，既能提高学生的综合技能水平，又能提高学生的就业竞争

力。

二、以工作任务为目标，开发专业技术课程

机电一体化技术专业课程的设计是以岗位任务为目标而确定的，根据企业“单片机应用系统”开发流程，对工作岗位进行分析，列出需要的知识和技能（见122页图）。

由122页图可以看出，整个开发过程是由多个环节组合而成的，每一个环节有不同的工作任务，对应开发流程中的各个环节需要相应的知识与技能来支持①。机电一体化专业课程的设置就是按照企业“单片机应用系统”开发实际过程的工作环节设计的（122页图引号中的内容是相应的课程名称）。

第一环节：设计控制系统的机箱结构。需要机械知识和技能，要求控制电路组装、调试和维修方便；强度、刚度合理；散热、防尘、减震、抗冲击、电磁屏蔽等性能良好。完成此项任务需要设计人员具备机械设计方面的知识和技能，对应此环节开设了“机械基础”“机械制造工程学”以及与其对应的技术基础课程如“机械制图”“公差配合与技术测量”等。机箱控制面板的设计，要求操作方便，布局合理，颜色配置直观、醒目。完成此项工作任务，除需要机械知识外，还需要美工知识，所以开设了“平面设计”课程，主要介绍Photoshop在控制面板美工设计方面的知识。

第二环节：电气控制。工作流程线包括继电器控制、可编程控制器（PLC）控制，以强电为主。主要支撑课程为“电气控制”。在这个工作环节中PLC课程是为了满足一些大型系统希望直接采用PLC控制而设置的。

第三环节：控制系统硬件设计。工作流程线是单片机控制系统的主要开发流程线，也是“以电为主”“侧重控制”的主要体现。（1）控制系统原理设计包括了单片机最小系统、前向通道、后向通道、人机对话等子系统设计，是整个控制系统开发的核心部分。需要的知识和技能为单片机工作原理及应用、传感器的应用、信号采集与处理、输出驱动的任务。对应开设课程为“单片机原理”“接口技术”“测试技术”“单片机技术应用”“电子仿真技术”“电工与电子技术”。（2）为了保证控制系统电路的组装和正确的电气连接关系，控制系统需要由电路板来支撑，本环节的工作任务就是设计电路板。需要了解国际流行的电路板辅助设计软件并至少掌握其中的一种。为此开设了“EDA与Protel”课程，选择了在国内流行最广泛的Protel组织教学。（3）与第三环节工作流程线并行的是控制系统程序设计，其工作任务是为控制系统提供软件支持。程序的设计水平直接影响到控制系统的可靠性和稳定性。这项工作任务的课程支撑是“单片机原理”“接口技术”和“单片机技

术应用”。

控制系统的组装、调试是控制系统开发的重要环节，是检验系统开发水平和改正设计错误的环节，除了需要大量的知识外，还需要很高的技能水平，如各类测试仪器、仪表的使用。这项工作任务的技能是在各个技能（知识）模块中一并完成的。由于开设专业课程是按照企业的工作任务分块来设计的，保证了知识模块无遗漏，做到了“企业需要什么技能，我们就开设什么课程”，为提高学生的职业能力提供了有力保障②。

三、建立“教、学、做”一体的教学模式，实现从模仿到应用再到创新的递进式培养

高等职业教育强调理论联系实际。如果理论教学与实验/实训教学均由同一位专业课教师担任，则容易实现实践教学和理论教学完全融合在一起的构想。即教师在理论教学中根据学生的理解情况随时进行实践教学；教师在实践教学中及时了解学生对理论的理解深度，从而促进理论教学，使得理论教学与实践教学有机联系、相互促进。

我院机电一体化技术专业于2002年被确定为河北省高职高专教育教学改革试点专业。之后学院首批一次性投入192万元，建立了一系列适合机电一体化技术专业学生进行职业技能训练的实训室。这些实训室的建设一直围绕着“教、学、做”一体的教学模式进行。例如，微控实训室室内有1/4的区域为教学区，布置有电脑、投影仪、47寸彩色液晶显示屏，这些多媒体设备可将教师的讲解内容、操作过程均显示出来；其他区域布置着各种实训设备，学生能在教师讲解完后立即上机练习，可做相关自主性实训。

在具备了良好硬件环境的基础上，教师在授课过程中积极采用现场教学法，注重“教、学、做”一体的教学模式改革，加强教室和实训室的结合；坚持能到现场教学和实训室上课的内容不在教室内完成的原则，将理论知识延伸到实验室、实训场地等场所，边讲边练，使学生在学中练，在练中学③。例如，在单片机接口技术的教学中，我们将单片机内部资源的应用划分为一个个任务，每个任务都是设计一个完整的单片机控制系统。教师在“教、学、做”一体的实训室进行理论和实践教学。第一节课，教师按照单片机产品真实的设计过程，详细讲解每一个任务的任务分析、元器件选择、硬件电路设计、程序编制、程序调试、程序烧录。在讲解程序编制时，教师充分利用实训室的先进多媒体教学设备和实训设备，一边讲解程序（利用自制多媒体课件），一边动手操作（包括实验设备连接、仿真软件设置、运行和调试程序等），一边让学生观察程序中每一条指令的运行结果（利用大屏幕显示仿真软件窗口的内容）和实验现象（利用47寸液晶屏显示），思考指令的作用及其产生的实际效果，这是“教”。第二节课，学生自己动手编制程序，进一步理解、巩固所学知识。在编制驱动程序时，可以先模仿教师讲授的