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发布时间：2014-02-09 17:57:05 更新时间：2014-02-09 17:48:03

　　【摘要】两化融合发展整体处于由覆盖渗透向集成整合加速过渡，促使人们对自动化与信息化融合有了清晰的理解。在“两化融合”环境中的职业岗位内涵发生了质的变化，需要重构单片机课程。重构课程框架，要在人类认识规律主线上进行。框架分单片机基础技术和单片机应用及接口技术两个层次。各以项目及情境作为教学形式，完成基础知识的认知、基本技能的初步培训，实现知识深化技能强化，为两化融合培养新型人才。

　　【关键词】两化融合,单片机课程,项目及情境

　　一、“两化融合”现状简述

　　随着新技术的迅速发展，工业自动化与信息化的两化融合成为了国家推进建立新型工业化国家的重要保障。在各级政府重视下的两化融合给活跃在国内自动化市场中的各企业提供了无限的发展空间。两化融合成为了企业由制造业向现代制造服务业转型的重要手段。

　　（一）“两化融合”的基本概念

　　什么是“两化融合”？如何“两化融合”，国家没有一个明确的定义，简单的说就是信息化与工业化融合（以下简称“两化融合”）。如何理解这两个问题，各行各业有不同的内涵和要求。主要分为技术融合、产品融合、业务融合、产业衍生四个方面。[1]

　　技术融合是指工业技术与信息技术的融合，产生新的技术，推动技术创新。例如，工业生产和计算机控制技术融合产生的工业控制技术。

　　产品融合是指信息技术融合到产品中，增加产品的技术含量，提高产品的附加值。例如，传感器制造技术和嵌入式控制技术融合产生新型传感器，普通变电设备增加嵌入式控制系统之后就变成了智能变电设备。

　　业务融合是指信息技术应用到人力资源管理、财务管理、原材料采购、产品研发设计、生产制造、市场营销等各个环节，促进业务创新和管理创新。例如，生产现场的专用设备可以对从原材料上线到成品入库的生产过程进行实时数据采集、控制和监控。

　　产业衍生是指信息化与工业化融合催生出新的产业。如电子信息产业以及新型服务业，如信息化与工业化融合下产生的物联网软件服务业等。

　　（二）“两化融合”现状与发展

　　目前两化融合发展整体处于由覆盖渗透向集成整合加速过渡。随着技术的不断发展与应用范围的不断扩大，国外自动化行业巨头都进入中国市场，各行各业各区域两化融合发展不均衡。但由于外资企业进入我国市场，带来了最新的工业自动化与信息化产品、技术及全方位的解决方案，促使人们对自动化与信息化融合有了清晰的理解，行业企业在自动化与信息化领域逐步推出各种智能化的产品或系统，促使两化融合的装备及技术具备一定基础，正向两化深度和广度融合推进。

　　就拿工业生产业务的两化融合来看，有“85%以上的行业企业应用计算机辅助工艺设计、排产计划、车间物料管理、车间设备管理等业务系统，”[2]在个性化业务上也有了人们期望的发展。面向用户的产品全程追溯的需求日益强烈，成为两化融合发展的重要方向。

　　目前，信息化与研发设计融合已经成为提升企业自主创新能力的重要手段。产品中“嵌入”了信息技术，使产品提高了两化融合的附加值，促进了产品升级和更新换代。信息技术融入研发设计的各个环节，缩短了研发设计周期，降低了研发设计成本。部分机械制造企业已经实现了产品设计、工艺流程和ERP的集成应用。

　　（三）职校教育与“两化融合”

　　产品的智能化、生产管理、设备管理等的智能化、供应链的信息化这一新型生产与管理模式，让企业产生储备具有两化种专业知识技能类型的人才。在“两化融合”环境中的职业岗位，已摒弃了很多单一性的传统职业岗位，由此岗位的内涵也已发生了质的变化。如机修工，不再是只修机械不修电气，而是机械电气都要修理、甚至信息化机电产品部件也要修理；操作工，不再是单纯揿揿按钮、搬搬工件、对对刀具、装装夹具等等，而是要从计算机调出程序、核对程序、按规定要求从刀库，通过计算机选取刀具，定位操作等信息步骤，实现操作工艺流程。

　　就业岗位的变更，迫使就业的人员，在知识与技能方面要适应智能生产和智慧管理的需求，否则就会“OUT”。

　　作为人力资源主要提供者——职技学校，不论属于哪种层次职岗人力提供的学校，必须迅速作出应对。这不仅关于经济社会和人类社会的发展，也决定了职技类学校自身的生存与发展。眼前最敏感的两个点：一是毕业生的就业渠道和持岗能力；二是生源的多少和优劣。

　　职业院校面对两化融合的大背景，要做大做强，既有抢眼的近景，又有清晰的远景。笔者认为，其焦点在课程上。把每一门课与两化融合去考量，再作出对现有课程应有的定位，加以修正，使学校整体教育教学转型，实行软着落。也就是要遵循：大处着眼，小处着手的实事求是和科学发展的改革原则。所以笔者用单片机课程的重构教学框架为重点，意在使课程与两化融合能有机的结合。

　　二、重构单片机课程框架

　　（一）单片机课程发展历史与现状

　　职业学校的单片机课程早的是从二十世纪90年代开设，当时使用汇编语言，用286无硬盘电脑做实验，后来改用实验箱，进行理论实验教学；到2005年有的学校开始边做单片机实训板、边教学、边编程、调试，当时还是使用汇编语言；2008年随着嵌入式技术在企业的广泛应用，好多学校开始改用C语言作为单片机应用技术课程的语言；到现在的用学生做的实训板边教边学边调试，教学效果在逐步提高。但是，由于理实一体化教学形式，重点放在了单片机的应用上，虽然单片机基础知识在教学中有体现，但因教学时间有限，知识与技能的巩固率，不尽如人意，这也就是为什么要重构的原因。

　　（二）单片机课程的地位与作用

　　国家信息化专家周宏仁形象地称，“抓住了嵌入式系统（单片机属于嵌入式系统中的一种类型）和工业软件，也就抓住了信息化创新的‘牛鼻子’。在许多产品或系统中，有或者没有嵌入式系统就成为两化融合有无的标志，甚至是两化是否深度融合的标志”[3]当下两化融合，主要在信息化一头，因为两化融合，要达到生产自动化、产品智能化、管理精细化、产业先进化，即时和互联。依靠的是传感器、微处理器和计算机，终端装备。它们之间的协调互动，是要通过嵌入式系统和工业软件，经过信息采集、信息处理和信息通信来完成的。当然也离不开会操作这些系统的技术人才。

　　由于单片机有许多优点，因此其应用领域之广，几乎到了无孔不入的地步，用一个实例来说明，可见一斑。笔者在社会调研中得知，两化融合推进到了生产制造过程的各个环节，好多由手工和脑力工作的劳动，由单片机或微处理器控制的装置来代替，机器人、PLC触摸屏、数控机床、条码采集器、传感器、无线射频识别等软硬件的综合智能化系统离不开单片机系统，操作、维修这些系统离不开懂点单片机的技术人员。

　　显而易见，职技校里的单片机应用课程，它的地位和作用，是那么重要，用教育领域或科技领域里的说法来说，单片机应用课程是某些学科间的交叉学科。如单片机控制电动机的例子涉及到单片机、电子、电机调速、PID控制、传感器与检测技术等。其地位和作用是可想而知了。

　　（三）重构框架的论据

　　国家教育部在十二五规划中，把单片机课程，明确地列入了专业基础课，这充分表明了单片机课程是一切技术人员都必须具备的基础知识与技能，是技术人员必具的素养。这也应顺了两化融合的需求。是国家经济转型对工程技术人才的起码要求，是国家迈接第三次工业革命的决心。职业院校必须认识到这一点，并以此作为教改的依据。

　　重构单片机课程框架，要在人类认识规律主线上进行。人的认知规律，都无非就是，由简到繁，由易到难，由浅入深，由此及彼，十六个字。除了这条规律线；还要知道人的认知是按螺旋形逐渐推进的，知识需要反复地被认知，才能内化为潜意识。即所谓被牢牢地记住，并成为呼之欲出的理性工具。特别是离生活较远的那些知识，即使传授时注意了加强感性认识，一旦长时期脱离，这些知识不会在大脑皮层中刻下印痕。所以，必须重视知识的重复率，和初始认知的可接受性。

　　单片机知识及技能，是两化融合环境中的桥板。因此它具有广泛的应用性，是工程技术人员和一线技术工人的一门实用学科。例如：千家万户家庭中的各种电表，水表，煤气表内的单片机，通过各种网络，和供电公司等与能源控制者保持着网络实时联系；都市林立的商业大楼内部，数以万计的传感器，包括安防、温度、湿度、烟雾报警等等，全部采用单片机为核心的节点进行自动连接，由计算机中心控制，根据这些传感器的获取的大量信息，调节空调系统，监控大楼安全；智能化物流仓库，大型货车、铲车，来来往往，每件货物上，都安装了具有定位功能的单片机芯片，通过仓库内布设的网络，每件货物都可以精确的定位，也可以容易获得货物的详细信息，实现产品跟踪直到销售等等。这种种都离不开单片机，所以说单片机是两化融合环境中的桥板。因而，单片机应用课程又是一门专业核心课程。

　　以上是重构单片机课程的理论依据，同时也是单片机课程重构的顶层设计思想。

　　（四）重构的单片机课程框架

　　单片机课程，是一个两层建筑。下层是基础课程，上层是应用课程。

　　基础课程是针对各技术专业所有一线技术操作工、检测工，维修工等岗位给予的单片机基础知识和基本技能训练。只要知道两化融合中嵌入式系统基本原理，信号采集、调试基本技能，记录（电脑软件记录与手工书面记录）下采集的数据，做好数据的汇总。所以基础课程应包括单片机应用系统结构与原理、类型、应用场合，简单的I/O口控制、定时器与中断、串行口的简单使用与调试。还要求内容要广泛和浅显。

　　通过项目来完成，深度和难度可以浅一点，把学习者带入单片机领域。

　　基础课程部分从生活中的例子引出讲解单片机的概述部分，以引起学生的注意，以实物讲单片机的最小系统和动手调试简单灯亮程序提起学生的兴趣，在加单片机并口知识，用调试信号灯程序提高学生的学习兴趣，然后加内部存储资源知识和C语言中的编程如循环语句、数组，用信号灯效果再次加深。接着定时中断简单使用、外部中断与报警、定时控制与频率脉冲、计数控制与显示等等，一步步把知识与技能融合在一起，达到把单片机的基础知识学完。

　　基础课程部分为专业基础课程。课程框架为：项目一单片机概述、项目二单片机并口及内部资源简单使用、项目三定时与计数控制信号灯、项目四中断控制与报警灯、项目五显示接口的控制信号灯、项目六串行口概述应用课程涉及的知识点和技能点是重复的出现的，但在深度和难度上与下层是有所区别的。因为，两者所要达到的教学目的和水平是不同的。

　　应用课程作为专业核心课程，要围绕岗位来构思，不同的行业不同的岗位所需要的知识与技能是不同的，各有所侧重。针对电气设备安装、设备维修、设计辅助、售后服务人员来设置。不仅要求熟练掌握基础课的内容，及前导课程（电子技术训练、常用电机控制与调速、气动液压、传感器及检测技术），还要在这些基础上学习单片机应用及接口技术课程。单片机应用及接口技术课程要根据两化融合涉及到的工业机电设备的基本功能：人机接口、电机控制、阀门控制；机电设备的各种状态检测：温度、水位、压力、油量、速率等参数的检测；体现岗位要求与智能特性，并结合单片机的接口技术来重组知识点与技术点。它包括：检测和调试键盘接口、显示器接口、AD/DA接口及外围电路。能判断故障，能维护设备（设备接口包括RS-232、RS485、UART等接口）的正常运行，熟悉单片机控制直流电机、步进电机、显示器等输出设备的控制方法。

　　单片机应用与接口技术课程框架为：

　　情境1：单片机最小系统的制作调试、情境2：单片机并口与报警电路制作与调试、情境3：定时器/计数中断与电机控制、情境4：显示接口制作与检测、情境5：定时计数中断与电机控制、情境6：串行口的制作与检测、情境7：A/D与D/A转换接口的仿真与调试。（五）重组课程内容

　　根据课程性质，其内容进行如下重组：

　　单片机基础技术课程内容：（三年级下半年开设）

　　项目一：单片机概述

　　知识点1：单片机概述、知识点2：认识单片机最小、技能点：单片机最小系统检测。

　　项目二：单片机并口及内部资源简单使用

　　知识点1：单片机并口、知识点2：内部存储资源与信号灯延时控制、技能点：单片机控制流水灯检测。

　　项目三：定时与计数控制信号灯

　　知识点1：定时器及定时控制产生脉冲、知识点2：计数器及计数控制与显示、技能点：定时、计数简单使用。

　　项目四：中断控制与报警灯

　　知识点1：定时中断及简单使用、知识点2：外部中断与报警、技能点：定时与中断控制报警灯

　　项目五：显示接口的控制信号灯

　　知识点1：LED显示接口类型及动态显示原理、知识点2：数码LED显示4位数、技能点：数码管显示实验。

　　项目六：串行口概述

　　知识点1：串行口扩展I/O口、技能点：串行口扩展I/O口仿真实验、知识点2：单片机与PC机通信。

　　单片机应用及接口技术课程内容：（四年级上半年开设6周）

　　情境1：单片机最小系统的制作与调试

　　任务1：单片机最小系统制作、任务2单片机最小系统硬件检测任务3单片机最小系统调试。

　　情境2：单片机并口与报警电路制作检测

　　任务1：单片机控制报警器电路制作检测与调试、任务2单片机报警信号电路制作检测与调试、任务3单片机数码信号电路制作检测与调试。

　　情境3：C51定时器/计数器与检测控制

　　任务1：定时控制产生声音、任务2计数控制与光电传感器信号检测、任务3定时控制继电器制作检测与调试、任务4电机正反转时的中断控制。

　　情境4：显示接口制作与检测

　　任务1：数码管显示器显示计数值、任务2：点阵显示器显示计数值的制作与检测调试、任务3：汉字的点阵显示、任务4温度检测数据的液晶显示。

　　情境5：键盘接口制作与步进电机控制

　　任务1：独立键盘控制步进电机运行的制作与检测调试、任务2：4×4键盘控制步进电机运行的制作与检测调试、任务3：按键值移位控制编程与调试、任务4：单片机控制步进电机正反转编程与调试、任务5：单片机控制步进电机调速编程与调试。

　　情境6：串行口的制作与检测

　　任务1：PC与单片机通信的制作与检测调试、任务2：单片机双机通信与RS-485接口的制作与检测调试、任务3：单片机下载线与USB口的制作与检测调试（扩展）、任务4：PC机远程控制电机编程与调试（扩展）。

　　情境7：A/D与D/A转换接口的仿真与调试

　　任务1：A/D转换接口ADC0809、任务2：ADC0832接口制作与调试、任务3：D/A转换接口DAC0832的使用、任务4：串行D/A转换接口LC5615的使用、任务5：温度传感器与闭环控制系统（扩展）。

　　（六）授课形式

　　单片机基础技术课程以理论讲解、实验验证为主要授课形式。知识深度浅，以项目单元讲解知识点，实训技能点。在讲解理论时可例举自动控制中的例子，以提高学生的兴趣，实验时以验证原理为重点。单片机应用与接口技术课程采用在教学工场中授课的形式。按技术要求以情境为单元，以一个检测或控制现象作为任务，深化知识提升技能。可以把单片机知识与接口技术及外围电路联合起来，注意特出两化融合内容，重点把单片机知识与传感器知识及自动控制技术知识融合起来，强化单片机系统及外围电路制作、检测、调试和维修等技能。

　　参考文献

　　[1]金江军.信息化与工业化融合理论体系[OL].CIO时代网http：//www.ciotimes.com，2009-08-18.

　　[2]刘九如.工业企业两化融合发展水平及趋势分析[OL].http：//www.doc88.com/p-918448416504.html，owen3ez，2012-09-30.

　　[3]嵌入式系统和工业软件是两化融合关键[OL].www.71it.net.

　　[4]电话录音系统[OL].http：//wenku.baidu.com/view/d5717e7e1711cc7931b7166b.html.