基于CDIO的微機(jī)原理與接口技術(shù)教學(xué)研究

蘇 英

（濱州學(xué)院 信息工程系，山東 濱州 256600）

基于CDIO的微機(jī)原理與接口技術(shù)教學(xué)研究

蘇 英

（濱州學(xué)院 信息工程系，山東 濱州 256600）

本文針對(duì)計(jì)算機(jī)硬件課程枯燥、抽象、難理解、學(xué)生不感興趣等特點(diǎn)，以微機(jī)原理與接口技術(shù)課程為例，引入CDIO模式，實(shí)施案例教學(xué)，以工程能力為目標(biāo)確定教學(xué)目標(biāo)，以項(xiàng)目案例為載體設(shè)計(jì)教學(xué)方案，以實(shí)訓(xùn)為中心完善實(shí)施實(shí)驗(yàn)教學(xué)，利用多種方式進(jìn)行考核，以達(dá)到進(jìn)一步提升本科教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生綜合素質(zhì)，培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目的。

CDIO；微機(jī)原理；接口技術(shù)；項(xiàng)目案例；教學(xué)

1　CDIO概述

自2000年CDIO（CDIO代表構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)作）概念提出至今，CDIO教學(xué)模式已經(jīng)成為工程教育改革的重要成果，不斷在各高等教育領(lǐng)域進(jìn)行推廣應(yīng)用。

在各類高校各類專業(yè)的課程教學(xué)或?qū)嵺`教學(xué)中，將CDIO的教學(xué)理念應(yīng)用其中，結(jié)合項(xiàng)目教學(xué)法，按照構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施、運(yùn)行這4個(gè)步驟進(jìn)行講授，并把產(chǎn)業(yè)需求作為根本目標(biāo)。其中，“做中學(xué)”和“基于項(xiàng)目”的教學(xué)形式，對(duì)于提高學(xué)生的專業(yè)技能、職業(yè)素養(yǎng)、分析解決問題的能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力等有重要的作用，為培養(yǎng)本科應(yīng)用型人才奠定了良好的基礎(chǔ)。

2　CDIO在微機(jī)原理與接口技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用

當(dāng)前，CDIO模式已在全國各高校各專業(yè)展開應(yīng)用，在計(jì)算機(jī)及其相關(guān)專業(yè)已取得較好的教學(xué)效果，但應(yīng)用主要以軟件類課程教學(xué)居多，在硬件類課程中應(yīng)用較少。在計(jì)算機(jī)專業(yè)課中，硬件課程相對(duì)抽象、枯燥，然而，較好的理解計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的工作原理對(duì)于提高計(jì)算機(jī)的應(yīng)用能力和編程設(shè)計(jì)能力有很大的幫助。因此，本文以計(jì)算機(jī)硬件方向的專業(yè)基礎(chǔ)課程微機(jī)原理與接口技術(shù)為例，引入CDIO模式。

2.1 確立教學(xué)目標(biāo)，著重培養(yǎng)工程能力

教學(xué)目標(biāo)的合理確定直接影響教學(xué)內(nèi)容的選擇。學(xué)生在學(xué)習(xí)微機(jī)原理與接口技術(shù)時(shí)大多只是模仿教師課堂上講解的案例或教材中的例程，不會(huì)主動(dòng)對(duì)知識(shí)進(jìn)行拓展和創(chuàng)新，學(xué)完后仍然無法實(shí)現(xiàn)利用微處理器和各種接口芯片實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)。

基于CDIO工程教育理念，將本門課程的教學(xué)目標(biāo)確定為掌握微處理器和各種外設(shè)接口芯片的原理，能夠熟練應(yīng)用微處理器和各種接口芯片構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)作小型控制系統(tǒng)，具有一定的分析解決問題能力。

2.2 改進(jìn)教學(xué)方法，引入項(xiàng)目案例

在微機(jī)原理與接口技術(shù)課程的教學(xué)過程中引入CDIO，教學(xué)過程當(dāng)中以“項(xiàng)目”為載體，“做中學(xué)”貫穿始終，以案例開發(fā)過程為驅(qū)動(dòng)來安排教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法；盡可能結(jié)合學(xué)習(xí)或生活中常見的案例或?qū)W生感興趣的知識(shí)進(jìn)行教學(xué)，加強(qiáng)和學(xué)生間的交流與互動(dòng)，吸引學(xué)生積極、主動(dòng)地參與整個(gè)教學(xué)過程，在學(xué)習(xí)理論的過程中提高實(shí)踐動(dòng)手能力。

在教學(xué)過程中，針對(duì)學(xué)生實(shí)際狀況，綜合課程特點(diǎn)和應(yīng)用方向，選取了日常生活中隨處可見的“交通燈控制系統(tǒng)”作為整個(gè)教學(xué)過程的主線。根據(jù)微機(jī)原理與接口技術(shù)的知識(shí)點(diǎn)將該項(xiàng)目分成如表1所示的多個(gè)不同的子項(xiàng)目，將教學(xué)內(nèi)容分別融入每個(gè)子項(xiàng)目之中，依據(jù)項(xiàng)目任務(wù)設(shè)計(jì)課程教學(xué)模塊，課堂上采用案例教學(xué)講解相關(guān)理論知識(shí)，重點(diǎn)介紹基本工作原理與應(yīng)用方法。在實(shí)驗(yàn)過程中逐步實(shí)現(xiàn)“交通燈控制系統(tǒng)”，分層次、逐步引導(dǎo)學(xué)生掌握各知識(shí)點(diǎn)。圍繞“交通燈控制系統(tǒng)”的設(shè)計(jì)和開發(fā)，按照“認(rèn)識(shí)—體驗(yàn)—技術(shù)—經(jīng)驗(yàn)”的順序組織課程內(nèi)容。

表1 工作子任務(wù)安排表

根據(jù)各階段工作任務(wù)安排教學(xué)及實(shí)踐內(nèi)容，如圖1所示。教學(xué)實(shí)踐過程，不但使學(xué)生鞏固理論知識(shí)，同時(shí)又鍛煉學(xué)生利用微機(jī)原理及接口技術(shù)解決實(shí)際問題的能力。因?yàn)檫x取的案例是貼近日常生活的，學(xué)生比較熟悉，因此，容易激發(fā)學(xué)生的研發(fā)熱情。在設(shè)計(jì)實(shí)踐過程中，鼓勵(lì)學(xué)生依據(jù)自己的理解和實(shí)際情況對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行拓展，例如：增添多個(gè)方向的交通燈變換，特殊車輛經(jīng)過時(shí)4個(gè)方向全部亮紅燈等，進(jìn)一步實(shí)踐構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)作4個(gè)環(huán)節(jié)。

2.3 注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)，增加項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)

CDIO注重教學(xué)從實(shí)際出發(fā)，繼而上升到理論，最后再作用于實(shí)際。增加項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，將理論知識(shí)和實(shí)踐鍛煉緊密結(jié)合，以便于使學(xué)生獲得較多的與專業(yè)相關(guān)的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)。

首先，基于“交通燈控制系統(tǒng)”的各個(gè)子項(xiàng)目，通過“做中學(xué)”使學(xué)生掌握微機(jī)原理與接口技術(shù)的基本知識(shí)和原理，鍛煉諸如電路設(shè)計(jì)與連接、編程等方面的技能。本階段以個(gè)人形式完成任務(wù)，鼓勵(lì)有能力的同學(xué)自行構(gòu)思，對(duì)該系統(tǒng)功能進(jìn)行擴(kuò)展，比如：增加多方向的紅綠燈控制、黃燈閃爍等功能。

圖1 教學(xué)及實(shí)踐內(nèi)容安排

最后，通過硬件綜合實(shí)踐這門課程，將包括微機(jī)原理與接口技術(shù)等的整個(gè)計(jì)算機(jī)硬件體系課程融會(huì)貫通，利用濱州學(xué)院信息工程系系產(chǎn)學(xué)研項(xiàng)目，組織學(xué)生到實(shí)習(xí)基地或企業(yè)進(jìn)行專業(yè)實(shí)習(xí)，給學(xué)生分配一定具體任務(wù)，讓學(xué)生將課堂知識(shí)現(xiàn)實(shí)化，加深對(duì)專業(yè)的認(rèn)識(shí)和理解，了解企業(yè)的工作流程和運(yùn)作模式，提高學(xué)生的專業(yè)技能和綜合素養(yǎng)。

2.4 改革考核方式，多樣化考評(píng)

CDIO旨在培養(yǎng)學(xué)生的工程能力，因此，改變傳統(tǒng)的以試卷形式的筆試考評(píng)辦法，將子項(xiàng)目施行情況、項(xiàng)目構(gòu)思和設(shè)計(jì)、項(xiàng)目答辯、學(xué)生自我評(píng)價(jià)、學(xué)生互評(píng)、教師或企業(yè)工程師的評(píng)價(jià)等都納入考核體系，全面衡量學(xué)生的理論水平、工程能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、創(chuàng)新創(chuàng)造能力。

3　在微機(jī)原理與接口技術(shù)課程中應(yīng)用CDIO應(yīng)注意的問題

3.1 注重教師自身實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的提升

濱州學(xué)院通過開展“中青年教室頂崗鍛煉”等活動(dòng)，鼓勵(lì)教師到企業(yè)實(shí)踐，與企業(yè)接軌，了解最新市場動(dòng)態(tài)，同時(shí)倡導(dǎo)發(fā)展產(chǎn)學(xué)研項(xiàng)目，聘請(qǐng)相關(guān)企業(yè)工程師來校指導(dǎo)，縮小課程與實(shí)際工作崗位的差距。

3.2 充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性

教學(xué)過程中指導(dǎo)與鼓勵(lì)學(xué)生自主設(shè)計(jì)、自由探索、主動(dòng)實(shí)踐，盡可能調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與主動(dòng)性。針對(duì)各項(xiàng)目分組的活動(dòng)，鼓勵(lì)學(xué)生積極參加，在實(shí)踐的基礎(chǔ)上不斷提高發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題的能力，同時(shí)，要注意將自身技能的提高與小組成員協(xié)作能力緊密結(jié)合，在不斷學(xué)習(xí)和探索的過程中提升CDIO工程能力。

綜上所述，在微機(jī)原理與接口技術(shù)教學(xué)中引入CDIO，通過對(duì)教學(xué)計(jì)劃、培養(yǎng)過程、教學(xué)方法、考評(píng)體系等進(jìn)行改革，讓學(xué)生以積極主動(dòng)的態(tài)度，以實(shí)踐的形式接受工程教育，并將整個(gè)專業(yè)教學(xué)體系的課程有機(jī)地關(guān)聯(lián)在一起，重視對(duì)學(xué)生的工程設(shè)計(jì)開發(fā)能力、創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)造能力、社會(huì)協(xié)作意識(shí)的培養(yǎng)，不但對(duì)增強(qiáng)本專業(yè)本科教學(xué)質(zhì)量有很大的作用，而且對(duì)培養(yǎng)應(yīng)用型人才也具有重要的意義。

主要參考文獻(xiàn)

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［2］陳艷，魏星，李志梅.CDIO工學(xué)教學(xué)模式在數(shù)據(jù)庫應(yīng)用技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用［J］.教育探索，2013（3）.

［3］劉京銳，吳敏華，李志平.CDIO理念在計(jì)算機(jī)硬件實(shí)踐課程教學(xué)改革中的應(yīng)用［J］.實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2011（7）.

［4］陳旭輝，吳克壽，姜春艷.基于CDIO理念的計(jì)算機(jī)工程教育模式［J］.計(jì)算機(jī)教育，2010（18）.

10.3969/j.issn.1673 - 0194.2016.10.152

G642.0

A

1673-0194（2016）10-0218-02

2016-04-08

濱州學(xué)院教學(xué)研究項(xiàng)目（BYJYYB200918）；濱州學(xué)院科研基金項(xiàng)目（BZXYG1102）。