基于CDIO 的微機原理與接口技術(shù)教學(xué)研究

易晨暉 湖南信息學(xué)院

一、引言

CDIO 是指構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)、運行，其是由美國麻省理工和瑞典皇家工學(xué)院等高校提出的工程教學(xué)模式，現(xiàn)在已被廣大高校認可及推廣。該理念將工程項目理論、實踐與創(chuàng)新作為教學(xué)目標，通過完成項目學(xué)習(xí)課程內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的工程知識、個人能力、團隊協(xié)作以及工程系統(tǒng)等能力。

二、基于CDIO 工程教育理念的教學(xué)研究現(xiàn)狀

新一輪科技革命升級，產(chǎn)業(yè)加速變革，各國綜合國力競爭愈顯激烈，為適應(yīng)形勢發(fā)展需求，培養(yǎng)高素質(zhì)的復(fù)合型新工科人才，各高校積極推動教學(xué)改革與創(chuàng)新。各高校結(jié)合本校發(fā)展方向，擬定教學(xué)大綱，制定具有本校特色的人才培養(yǎng)計劃。2005 年汕頭大學(xué)首先將CDIO理論引入教學(xué)，隨后國內(nèi)多所高校也以CDIO 模型為指引改革教學(xué)模式。西南石油大學(xué)《面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計》課程教學(xué)中，提出基于CDIO理念的教學(xué)改革,構(gòu)建"案例+項目"的教學(xué)模式，實施教學(xué)內(nèi)容層次化、階段性、遞進式的教學(xué)過程,使學(xué)生掌握面向?qū)ο蟮乃季S方式,教學(xué)取得了較好效果。西南交通大學(xué)根據(jù)《綜合課程設(shè)計》的教學(xué)特點，構(gòu)建跨專業(yè)教學(xué)模式和CDIO 項目制教學(xué)組織架構(gòu),形成了"專業(yè)交叉+項目制"的新型教學(xué)模式，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣, 提高學(xué)生的創(chuàng)新和實踐能力。蘭州交通大學(xué)針對計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)中存在的問題, 利用CDIO 教育理念重構(gòu)計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)體系，改革實驗室建設(shè)、教學(xué)內(nèi)容以及考核方法等。CDIO 理論從本科工程教育改革拓展至研究生工程教育改革，由專業(yè)教學(xué)改革滲透至職業(yè)教育，取得了良好成效。

微機原理與接口技術(shù)作為計算機、電子信息工程、通信工程、自動化專業(yè)的基礎(chǔ)課程，涉及的內(nèi)容比較廣，實踐性較強，要求學(xué)生掌握微機基本概念、工作原理及其應(yīng)用、硬件構(gòu)成和軟件編程等知識，這樣才能夠位后續(xù)的系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。在傳統(tǒng)教學(xué)中，微機原理與接口技術(shù)課程內(nèi)容復(fù)雜、抽象，學(xué)生理解相對困難，且教學(xué)中主要以課堂面授為主，學(xué)生缺乏主動學(xué)習(xí)積極性，實驗和實際應(yīng)用脫離，學(xué)生無法真正掌握知識的應(yīng)用，導(dǎo)致學(xué)生對該課程的學(xué)習(xí)興趣下降。因此，結(jié)合CDIO 理念創(chuàng)新微機原理與接口技術(shù)的教學(xué)理念，改革教學(xué)方法，與我國應(yīng)用型本科大學(xué)高素質(zhì)、高技能人才培養(yǎng)的目標相符。

三、基于CDIO 的微機原理與接口技術(shù)教學(xué)體系建立

1.創(chuàng)新教學(xué)方法

課堂教學(xué)過程中，改變傳統(tǒng)灌輸式教學(xué)法，通過設(shè)問、研討的課堂教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)，以CDIO 理念為基礎(chǔ)，從實際出發(fā)，更新教學(xué)內(nèi)容，注意應(yīng)用知識教學(xué)，引入32 位和64 位微處理器等理論基礎(chǔ)知識，每節(jié)課前按照知識特點設(shè)問、提問，將學(xué)生分為多個討論小組，引導(dǎo)學(xué)生自主查閱資料，以小組答辯形式在課堂上闡述觀點，利用PPT 展示相關(guān)知識，包括設(shè)計思路、方法以及實現(xiàn)應(yīng)用等環(huán)節(jié)，教師通過提問對學(xué)生知識掌握情況進行考察，并通過答辯考察學(xué)生語言表達能力和PPT 制作水平，進而給出項目最終成績。同時，通過這種教學(xué)方法也能夠幫助學(xué)生掌握知識點，調(diào)動學(xué)生積極性，提高教學(xué)質(zhì)量。

2.改革考核方式

課程考核能夠檢驗教學(xué)成果，同時對后續(xù)教學(xué)工作開展也起到了指導(dǎo)作用。因此，改革課程考核方式十分重要，將其由傳統(tǒng)的期末成績+平時成績考核方式轉(zhuǎn)變?yōu)槠谀┏煽?平時成績+項目成績考核方式。其中，平時成績包括出勤率、作用完成率、課上問題回答情況、學(xué)習(xí)態(tài)度等，成績占比為15%，主要考核學(xué)生平時學(xué)習(xí)表現(xiàn)；項目成績包括項目資料查找情況、小組協(xié)作完成情況、項目設(shè)計與實現(xiàn)、完成和演示情況以及答辯總結(jié)情況等，成績占比為45%，主要考核學(xué)生的基礎(chǔ)知識和技能掌握情況、職業(yè)素養(yǎng)和綜合能力；期末考核通過筆試閉卷形式對學(xué)期內(nèi)的理論知識和實操知識進行考核，成績占比為40%。

總之，微機原理與接口技術(shù)課程考核方式為：期末筆試*40%+項目成績*45%+平時成績*15%。

3.開發(fā)項目實驗教學(xué)

CDIO 教學(xué)理念下，開展微機原理與接口技術(shù)實驗教學(xué)，建立實驗教學(xué)體系，首先，要明確培養(yǎng)目標，從教學(xué)內(nèi)容和實踐能力兩方面創(chuàng)新教學(xué)，教學(xué)內(nèi)容上，從理論實驗基礎(chǔ)、存儲器設(shè)計、匯編程序到接口應(yīng)用，由淺入深學(xué)習(xí)，進而實現(xiàn)培養(yǎng)目標；實踐能力上，從驗證性實驗、綜合實驗到創(chuàng)新應(yīng)用實驗，從理論到實踐，進而實現(xiàn)培養(yǎng)目標。

課程實驗中，層次式與階段式作為其主要結(jié)構(gòu)，層次式目的在于培養(yǎng)學(xué)生探索精神和實踐能力，引導(dǎo)學(xué)生自主探索學(xué)習(xí)，教師主要負責(zé)答疑解惑，為學(xué)生提供問題解決思路和方法，引導(dǎo)學(xué)生圍繞問題自主探索，利用QQ、微信等平臺開展在線交流，同時利用互聯(lián)網(wǎng)查閱相關(guān)文獻，了解程序設(shè)計。而在階段式學(xué)習(xí)中，可以在其中引入具體項目案例，例如“交通信號燈控制系統(tǒng)”項目，在微機原理與接口技術(shù)課程知識基礎(chǔ)上，將項目分為基礎(chǔ)階段、技能階段和提升階段三個階段，在此基礎(chǔ)上將項目劃分為若干子項目，其中融入教學(xué)內(nèi)容，根據(jù)項目任務(wù)進行課程教學(xué)模塊設(shè)計，利用案例教學(xué)法講解理論知識，對其工作原理及其應(yīng)用進行重點介紹。在實驗中，引導(dǎo)學(xué)生掌握相關(guān)知識點，圍繞該項目設(shè)計開發(fā)，并理順課程內(nèi)容。

四、結(jié)束語

綜上所述，CDIO 教學(xué)理念下，微機原理與接口技術(shù)課程教學(xué)形成了以項目實踐為核心的教學(xué)體系，本文就該教育理念提出了創(chuàng)新教學(xué)方法、改革考核方式、開發(fā)項目實驗教學(xué)等措施，為培養(yǎng)新工科人才提供了參考。同時，在該課程中融入CDIO 教學(xué)理念，其通過引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)，調(diào)動學(xué)生積極性，同時利用實際項目提高學(xué)生的知識應(yīng)用能力，使學(xué)生的構(gòu)思、設(shè)計以及實現(xiàn)、運作等能力得以提高，對學(xué)生團隊協(xié)作能力培養(yǎng)有著積極作用。