基于CDIO模式的單片機教學探索

我國高等職業教育的目標是要給學生提供必要的知識，培養學生相關專業的專業技能，教育并提高學生的綜合素質，培養學生的社會意識和創新精神，使其成為德智體全面發展的現代技術、技能型專門人才。

１．課程現狀

單片機原理及應用是高職高電子信息類專業的必修課，是一門實踐性很強的課程。高職高專的人才培養是服務于一線的技能型人才，要求學生要掌握基本的理論，尤為重要的是要具備較強的動手能力，能夠完成實際的單片機系統開發等工作。但是，傳統的單片機教學方法是老師在課堂上按照教科書的章節順序進行授課，教科書中列舉的實例大都是簡單而且不滿足實際應用，學生即使學完了教學計劃所規定的全部內容，仍然無法系統地、徹底掌握單片機在一個控制系統中所起的作用。這種現狀與培養技能型人才的理念相違背。

2.CDIO工程教育模式

CDIO工程教育模式近年來國際工程教育改革的最新成果，是一種先進的工程教育理念和實施體系，也是目前我國高校工程教育領域的研究熱點。CDIO 的四個字母分別代表構思(Conceive)、設計(Design)、實施(Implement)和運行(Operate)。從產品的研發到產品的運行構成一個完整的周期，在整個過程中，學生積極主動參與每一個具體的環節，從而使學生體會到了產品設計的艱辛與樂趣，培養了學生具備一個工程師的職業道德和團隊協作精神。CDIO的理念符合高職教育對于技能型人才的理念，進行CDIO工程教育模式的教學改革，將會幫助我國職業教育更好地借鑒國際先進的工程教育研究成果，推進國內高職教育從課堂教學走向工程教學，從理論教學到實踐教學，有助于改善我國高等職業教育的現狀，同時促進了我國高等職業教育良性發展。

3.基于CDIO工程教育模式的單片機教學改革探索

3.1以設計項目為主導，重新組織教學內容

單片機的理論來源于實踐，又反過來指導實踐，當前我國高等職業院校單片機教學的普遍現象是學生的基礎理論知識掌握得比較扎實，但工程實踐能力普遍較薄弱，因此，職業院校要完善、修改實踐教學體系，制定合理的教學方案，在掌握單片機知識的基礎上，通過實踐教學讓學生參與實際工程培養學生的實踐能力。

單片機的課堂教學，可以采取教室在課堂上精講配合學生課后復習并做作業的教學方式，對于課程的不同內容，可以通過不同形式的形象教學方法以生動活潑的形式進一步深化學生對教學內容的理解，促進學生提高學習積極性，使學生由被動灌輸轉變為主動學習。在學生掌握一定的單片機知識之后，為了讓學生能夠建立項目的理念，幫助學生建立初步的認識，明確單片機在工業控制系統中的實際角色，我們首先以總項目的介紹作為該課程教學的開始，首先介紹具體項目的系統功能及技術參數，從而可選取滿足要求的單片機型號和外圍芯片，而后介紹軟件設計、系統調試等，這樣就可以把一門課程的教學任務轉變為一個項目工程任務，大大增加學生的學習興趣，使學生有一種項目的迫切感，從而促使學生去學習和這個項目有關的相關知識，諸如電路基礎、電子技術、程序結構算法等知識，使學生建立一個項目工程的初步概念以及掌握必備的基礎知識。在后續的教學過程中，按照事先編寫的CDIO教學計劃實施教學，將總項目下的任務分為若干子任務，以任務驅動的方式完成各子項目所設定的任務，當單片機這門課學習完畢的時候，就是項目結束的時候。

3.2采取邊學邊做的教學模式

在學習本課程前，學生已經系統地學習了電路分析、模擬電路、C語言以及微機原理及接口技術等課程，已經具備一定的理論知識。因此本課程可以采取工學結合的教學模式，即：完成項目的過程也就是學習單片機相關的理論知識和單片機的設計方法的過程，整個項目完成之后使學生能更深刻地學會單片機知識。這種教學模式充分體現了學與做的完美結合，使課堂知識的獲得與工程實踐充分聯系起來。在實施項目教學的過程中，使單片機課堂理論教學與子任務規劃的實踐內容同步，即許多模塊的教學內容直接在單片機實訓室進行，教師一邊講授，學生一邊動手在單片機仿真開發平臺上完成實驗任務。在具體實驗項目的安排方式上，靈活采取Proteus 仿真軟件與實驗設備相結合的方式，部分驗證性實驗可通過實驗開發平臺進行實驗，而對于較復雜的實驗，可采用Proteus 仿真軟件進行仿真實驗。在完成項目的時候，學生被分為若干組，同一小組的每個學生由組長根據每個人的興趣特長分配不同的任務，而后采取集中討論、設計最佳方案來完成項目設計。在項目實施過程中，學生在做中發現問題，可提示學生通過去圖書館或上網查閱資料，最后難以解決的問題由教師指導，充分發揮學生的自主學習能力，盡量促使學生能自主解決問題、完成項目任務。

這種分組形式充分發揮和調動學生的主觀能動性，培養了學生的獨立發現、解決問題的能力，并很好的培養了學生的團隊協作能力，使學生體會到團隊的力量，形成了很好的團隊合作意識，為畢業后的工作打下了堅實的基礎。

4.改進學生期末考核方式

傳統的學生成績考核通常是由任課教師以試卷考試的形式對學生進行考核，學生的考核成績由平時成績和卷面成績按照若干比例構成。這種單一的考核方式難以考察出學生的綜合能力，諸如：理論知識、動手能力、團隊合作意識、自主解決實際問題的能力。為改善這種不合適的考核方式，可采取多種考核形式。

4.1卷面成績：40%，這個是考察的學生對整個單片機原理及應用課程的整體知識掌握程度，雖然CDIO強調的是動手能力，但是單片機理論知識是學生將來開發工作的基礎。

4.2驗證性實驗成績：20%，考察的是學生對單片機驗證性實驗的理解，這個考察還包括學生做實驗的態度是否認真，是否有眼高手低的現象，是否按時提交實驗報告等。

4.3動手能力考察：40%，考察的是學生在項目具體參與過程中的實際動手能力，是CDIO模式下的比較重要的環節，也是從理論知識到實踐轉化的重要環節。

5.結束語

把CDIO教育理念引入到單片機原理及應用課程教學中，采用以項目為驅動的教學方法，使單片的教學不僅僅生動、有趣，還能夠很好地使學生把學到的知識在及時地應用于實踐中，使學生體會到單片機的廣泛用途，并對單片機產生濃厚的興趣。由于在整個工程項目的學習過程中，都是以小組的形式進行，全體組員共同參與項目的各項活動，彼此互相配合，深入討論，很好地鍛煉了學生的團隊協作精神，提高了學生的實踐動手能力，培養了學生的分析問題和解決問題的能力。 [科]