基于CDIO高職單片機課程項目制教學改革

梁竹君

[摘? ? ? ? ? ?要]? 介紹一種以CDIO工程教育模式為主線，運用項目制教學方法改革單片機課程改革的思路。該方式以典型電子產品設計制作為載體，設計教學項目;以項目設計為主導，重組教學內容;以CDIO工程教育模式為主線，改革教學方法;以高職教育以職業能力培養為目標，注重工程實踐;以人際溝通和職業道德培養為重點，突出自學能力;以課程過程考核為手段，強化綜合能力培養。

[關? ? 鍵? ?詞]? CDIO;項目制;高職;單片機教學

[中圖分類號]? G712? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ?[文章編號]? 2096-0603（2019）22-0198-02

對高職工科電類的學生其就業的崗位主要是一些中小型企業中的基礎技術崗位，而這些崗位對就業人員的要求就是綜合能力、實踐能力、協作能力、自學能力和良好的職業素養。單片機課程是高職工科電類專業一門綜合要求較高的課程，它既可以增強學生的硬件知識和技能，同時又可以提高學生的軟件編程思維和能力。本論文探討和研究的基于CDIO模式的高職單片機項目制教學是以高職學生為核心，以典型電子產品為載體，應用國際先進的工程教育理念和實施體系CDIO（構思（Conceive）、設計（Design）、實施（Implement）和運行（Operate））進行教學設計，讓每個學生都積極主動地參與到電子產品從研發到運行的整個完整產品生產鏈中的每一個具體環節，從而使每個學生熟悉產品設計的過程，明確自身的特質和適合的崗位，在整個實施的過程中，既能培養學生電路設計、分析、制作的方法和技能，邏輯思維能力和軟件調試能力，同時也增強學生的團隊協作意識，提高學生的溝通交流能力。

一、CDIO模式下的單片機課程項目化教學改革實施方案設計

單片機課程改革，以基于單片機技術的典型電子產品為載體，以CDIO模式為主線進行的，而通常開發一個單片機產品需要經過以下幾個過程：（1）需求調查分析;（2）可行性分析;（3）產品方案設計;（4）產品開發;（5）產品調試（包含：產品的局部修改和再調試）;（6）產品定型，其開發過程流程圖如圖1所示，同時CDIO即是“（構思（Conceive）、設計（Design）、實施（Implement）、運行（Operate））”工程教育理念和實施體系。因此，如何將兩者進行有效的結合，并合理地運用在單片機應用技術課程項目化教學改革？我們可以通過圖1，對兩者進行進一步的對應分析。

（一）項目構思（Conceive）

構思對應單片機產品開發的需求調查分析和可行性分析階段。

它是項目實施的初始階段，需求調研分析是對研制新產品準確定位的關鍵，可行性分析是對新產品研制的必要性及可實現性做出分析，所以此階段是項目的重要階段。在此階段，教師應該以通過項目仿真圖或實物讓學生直觀地知道項目的系統功能及技術參數。

（二）項目設計（Design）

設計對應單片機產品開發的產品方案設計階段，它是項目實現的基礎。方案的設計依據的是前一階段的需求調查分析和可行性分析，其主要內容包括：系統結構設計、系統功能設計、系統實現方法。在此階段，教師應積極主動地引導學生去發現問題，設計合適的方案，并通過查找資料、討論、互評、優化設計方案。項目設計過程可以鍛煉學生的自學能力和人際交流能力，培養學生工程項目的設計能力。

（三）實施（Implement）

實施對應單片機產品開發的產品研制階段，包括：硬件電路的設計、制作與調試，軟件程序的編寫與調試，它是項目付諸實施的關鍵階段。在此階段，教師要引導學生根據自身能力不同，分工協作，完成單片機產品硬件、軟件的設計、制作和調試，進一步提高學生的實踐能力、培養團隊協作交流能力。

（四）運行（Operate）

運行對應單片機產品開發的系統調試和產品定型階段，系統調試是檢驗產品的正確性和可靠性，從中發現問題和錯誤，并不斷修改和完善，產品定型不僅是要有一個能正確可靠運行的產品，還要提供與此產品配套的全部文檔，這些文檔包括系統設計方案、硬件電路原理圖、軟件程序清單、軟/硬件功能說明、軟/硬件裝配說明、產品操作手冊。在此階段，教師要指導學生對系統故障進行分析和檢查，并能尋找解決問題的切入點和具體解決問題的方法，學生學會整理分析各類文檔資料。在項目匯報階段，學生以小組為單位，進行項目介紹，從而進一步提高學生的表達能力。

二、CDIO模式下的單片機課程項目化教學改革具體實施

單片機課程采用以CDIO模式為主線，依托項目方式的教學模式，就需要做到以下三點。

（一）精選教學項目

面對繁多的單片機項目應用實例，需要依據單片機結構和學生的認知規律，對運用于課程上的教學項目進行合理地篩選。這里以成都職業技術學院應用電子技術專業為例進行介紹。該專業的單片機應用技術課程采用循序漸進、由易到難的方式設計了四個項目：項目一：彩燈控制器的設計與制作;項目二：LED點陣廣告牌的設計與制作;項目三：帶鬧鐘功能的數字鐘的設計與制作;項目四：智能小車的設計與制作，前三個項目每個項目對應單片機的1個主要內部結構，項目一對應通用I/O口和外部中斷的應用，項目二應串口的應用，項目三對應定時/計數器和定時/計數器中斷的應用，通過這三個項目的學習，可以讓學生較好地掌握單片機內部結構的相關知識，然后再通過項目四的綜合訓練得到進一步的鞏固、強化和提升。

（二）以CDIO方式進行教學設計

單片機課程采用以CDIO模式為主線，依托項目的方式的教學模式，是將課堂模擬成一個企業，將項目作為一份工作，讓學生在課程學習中扮演各種職業崗位角色，在一定的時間周期內協作完成某個單片機項目。此模式需要打破理論教學與實驗教學的界限，合理有序運用各種教學手段：知識講授、課堂演示、多媒體、課堂實驗、小組討論、課后實訓、模擬企業實習，并使它們有機地成為一個整體。

這里我們以項目3：帶鬧鐘功能的數字鐘的設計與制作為例，介紹以CDIO為主線的教學設計思路。按照如圖2所示，這里按照項目目標和要求項目系統方案設計項目實施（硬件+軟件）項目驗收流程進行教學設計。

為完成此項目，我們依據模塊化的設計思想和單片機開發流程，將項目實施細分為五個子任務，一方面降低了學習的難度，學生容易獲得成就感，另一方面也讓學生學會化繁為簡學習方法。

（三）建立科學完善考核體系

單片機課程考核方式，仍然以成都職業技術學院應用電子技術專業該課程為例說明，其評價考核方式如下：

1.成績生成原則：

總成績=項目1成績*20%+項目2*20%+項目3成績*20%+項目4成績*40%

項目成績=平時過程考核成績*40%+產品功能實現綜合考核成績*60%

說明：每個項目的比重設置可以變更，但參照的依據是項目的任務量和復雜度來設置。

2.每個項目的評價考核內容，如下表所示：

綜上，成都職業技術學院應用電子技術專業的單片機應用技術課程依據CDIO模式的項目制教學改革的探索與實踐經驗，證明了CDIO教育模式在高職工科電類專業課程的優異性，改革的思路和方法可以為同類別院校同類課程的研究與改革提供一定的參考，但是CDIO模式并不是一成不變的，它需要綜合考慮學校的實際情況、課程的特性以及學生的學情等諸多方面，才能探索出一條符合自身的課程改革之路。

參考文獻：

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◎編輯 李 靜