CDIO與MOOC教學(xué)模式在單片機(jī)技術(shù)課程中的應(yīng)用

高小煥

[摘? 要]本文以高職單片機(jī)技術(shù)課程的性質(zhì)和特點(diǎn)作為重點(diǎn)，分析了CDIO與MOOC教學(xué)模式在單片機(jī)技術(shù)課程中的應(yīng)用，使學(xué)生達(dá)到“教、學(xué)、做”的統(tǒng)一，強(qiáng)化學(xué)生自主學(xué)習(xí)的主體地位。

[關(guān)鍵詞]CDIO? MOOC? 單片機(jī)技術(shù)? 教學(xué)模式

現(xiàn)階段，高職院?；镜恼n程教學(xué)模式是以學(xué)科體系為主，理論與實(shí)踐教學(xué)的比例為1∶1。但在具體教學(xué)過程中，教學(xué)內(nèi)容往往脫離實(shí)際，學(xué)生無法得到與實(shí)踐技能相關(guān)的訓(xùn)練，更得不到真正的鍛煉。CDIO教育模式是目前國(guó)際工程教學(xué)改革的研究成果，其主要側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力及實(shí)踐能力。

單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程教學(xué)存在的問題

1.課堂教學(xué)

近年來，在各高職院校教學(xué)過程中，單片機(jī)技術(shù)課程主要采用多媒體技術(shù)進(jìn)行授課，教師大多以講授理論知識(shí)為主，學(xué)生只是“聽眾”，這種教學(xué)模式導(dǎo)致師生互動(dòng)不夠，無法充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性。

2.實(shí)踐教學(xué)

在單片機(jī)技術(shù)課程實(shí)踐教學(xué)過程中，以單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱的形式完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)，這便是單片機(jī)技術(shù)課程實(shí)踐教學(xué)的形式。電路圖在實(shí)驗(yàn)箱中都是現(xiàn)成的，學(xué)生面對(duì)已編寫好的程序，只需連接導(dǎo)線，啟動(dòng)運(yùn)行，檢測(cè)程序運(yùn)行的結(jié)果成功與否，抄寫完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，任務(wù)就結(jié)束了，這種操作模式完全達(dá)不到鍛煉學(xué)生實(shí)踐技能的教學(xué)目的。

3.考核手段

在學(xué)生考核的標(biāo)準(zhǔn)上，高職院校大多是以期末理論考試成績(jī)?yōu)橹?，?shí)驗(yàn)成績(jī)?yōu)檩o，這種考核制度存在很大的弊端。很多學(xué)生臨近考試，將相關(guān)知識(shí)點(diǎn)熟記于心，便可以考出很好的成績(jī)。但也有部分學(xué)生雖熟記理論，面對(duì)項(xiàng)目卻不知道如何下手，以致編程能力欠缺，也沒有相應(yīng)的調(diào)試技能。

總而言之，單片機(jī)技術(shù)課程教學(xué)急需改革，教育者應(yīng)打破傳統(tǒng)教學(xué)模式的束縛，有效利用現(xiàn)代化信息資源，在教學(xué)過程中，關(guān)注師生互動(dòng)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力，讓學(xué)生成為課堂的主體，將理論知識(shí)與實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行融合，打造一個(gè)合理、完整、通用、可概括的教學(xué)目標(biāo)。

有關(guān)CDIO與MOOC的論述

構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)施（Implement）和運(yùn)作（Operate）作為CDIO的基礎(chǔ)，教學(xué)與實(shí)踐相融合實(shí)施CDIO管理，學(xué)生的工程基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人技術(shù)能力、系統(tǒng)工程能力，以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神也會(huì)因此得到有效提升，這就為CDIO工程教學(xué)模式打造了一個(gè)具體的教學(xué)目標(biāo)，更加合理、完整、通用、概括，很多企業(yè)很喜歡CDIO工程教學(xué)模式。以“做中學(xué)”及項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)作為新型的教學(xué)模式，這便是CDIO提倡的教學(xué)理念，這種教學(xué)模式十分關(guān)注培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、協(xié)作交流、分析解決問題的能力。同樣，這也是單片機(jī)技術(shù)課程的教學(xué)目標(biāo)。因此，以CDIO理念為改革方向，對(duì)單片機(jī)技術(shù)課程教學(xué)進(jìn)行改革有著深遠(yuǎn)的意義。

MOOC也是一種新型的教學(xué)方式，其打破了傳統(tǒng)的以教師講授及考試為主的教學(xué)方式，改變了教學(xué)的模式與屬性，人才培養(yǎng)模式因而得到了有效擴(kuò)展，以學(xué)生為中心的教學(xué)模式通過這種新型模式有所體現(xiàn)。與此同時(shí)，也將教學(xué)的中心由“教”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩W(xué)”。CDIO與MOOC教學(xué)理念的有效融合，將MOOC教學(xué)的個(gè)性化特點(diǎn)與單片機(jī)技術(shù)相結(jié)合，最終將二者的優(yōu)勢(shì)充分體現(xiàn)出來，形成單片機(jī)技術(shù)與MOOC混合的教學(xué)模式，進(jìn)而將其教學(xué)效果發(fā)揮到了極致。

CDIO工程式教學(xué)管理模式不但可以充分將學(xué)生的單片機(jī)技術(shù)理論與實(shí)踐進(jìn)行有效結(jié)合，還可以進(jìn)一步提升學(xué)生的整體素質(zhì)和專業(yè)水平。同時(shí)，教學(xué)方式及相關(guān)學(xué)科的教學(xué)資源都是由MOOC提供。目前，開放資源包含數(shù)據(jù)、課件、文庫、課件庫等，為學(xué)生提供海量的知識(shí)庫，以此保障學(xué)生學(xué)習(xí)需求。

以CDIO為框架，在MOOC自主學(xué)習(xí)和網(wǎng)絡(luò)資源整合的前提下，與社會(huì)企業(yè)對(duì)接，將大學(xué)生的綜合素養(yǎng)需求作為教學(xué)目標(biāo)，通過課題、項(xiàng)目、任務(wù)的完成程度進(jìn)行系統(tǒng)的分析。

基于CDIO與MOOC的單片機(jī)技術(shù)課程教學(xué)模式

目前，高職院校通過總結(jié)、歸納、分析單片機(jī)技術(shù)課程教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問題，借鑒CDIO工程教學(xué)模式及MOOC教學(xué)模式，在培養(yǎng)人才的過程中，對(duì)單片機(jī)技術(shù)課程教學(xué)內(nèi)容、資源、過程、方法等環(huán)節(jié)都進(jìn)行了相應(yīng)的改革，逐步形成了以CDIO和MOOC為主的單片機(jī)技術(shù)課程教學(xué)新模式。因此，在實(shí)際教學(xué)過程中取得很好的效果。

1.以CDIO與MOOC為基礎(chǔ)的教學(xué)改革理念

（1）以建構(gòu)主義發(fā)展學(xué)生自我學(xué)習(xí)的能力

建構(gòu)主義是一種關(guān)于知識(shí)和學(xué)習(xí)的理論，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者的主動(dòng)性，認(rèn)為學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者基于原有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)生成意義、建構(gòu)理解的過程，而這一過程是在社會(huì)文化互動(dòng)中完成的。建構(gòu)主義認(rèn)為，知識(shí)不是通過教師傳授得到的，而是學(xué)習(xí)者在一定的社會(huì)文化背景下，借助他人（包括教師和學(xué)習(xí)伙伴）的幫助，利用必要的學(xué)習(xí)資料，通過意義建構(gòu)的方式而獲得的。因此，建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為“情境”“協(xié)作”“會(huì)話”和“意義建構(gòu)”是學(xué)習(xí)環(huán)境中的四大要素或四大屬性?！扒榫场北仨氂欣趯W(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容的意義建構(gòu)，這就對(duì)教學(xué)設(shè)計(jì)提出了新要求。“協(xié)作”發(fā)生在學(xué)習(xí)過程的始終，對(duì)學(xué)習(xí)資料的搜集與分析、學(xué)習(xí)成果評(píng)價(jià)的最終建構(gòu)均有重要作用。“會(huì)話”是協(xié)作過程中不可缺少的環(huán)節(jié)，學(xué)習(xí)小組成員必須通過會(huì)話商討如何完成規(guī)定的學(xué)習(xí)任務(wù)，會(huì)話是實(shí)現(xiàn)意義建構(gòu)的重要手段之一?！耙饬x建構(gòu)”是整個(gè)學(xué)習(xí)過程的最終目標(biāo)。所要建構(gòu)的意義是指事物的性質(zhì)、規(guī)律以及事物之間的內(nèi)在聯(lián)系。由上述可知，獲得知識(shí)的多少取決于學(xué)習(xí)者根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)建構(gòu)知識(shí)的能力，而不取決于學(xué)習(xí)者記憶和背誦課程內(nèi)容的能力。因而，對(duì)信息的意義建構(gòu)是建構(gòu)主義的一方面，對(duì)經(jīng)驗(yàn)的重組則是建構(gòu)主義的另一方面。

學(xué)生能夠在他人的幫助下進(jìn)行下一步的學(xué)習(xí)，這便是建構(gòu)主義理論的終極教育目的。將學(xué)習(xí)放置于真實(shí)的情境中，使學(xué)生運(yùn)用合作精神解決真實(shí)問題，探究問題背后的科學(xué)知識(shí)，以此培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)課程的認(rèn)知能力，最終使其掌握解決實(shí)際問題的能力，逐步培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力。

在此學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生需要有扎實(shí)的理論知識(shí)為基礎(chǔ)。具體包括運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)的能力，計(jì)算機(jī)核心基礎(chǔ)知識(shí)與原理（如數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫、圖像處理等），數(shù)據(jù)建模、系統(tǒng)開發(fā)等方面的專業(yè)知識(shí)。利用MOOC教學(xué)模式使學(xué)生掌握知識(shí)，并熟練運(yùn)用，可有效降低教師的工作強(qiáng)度。

（2）使學(xué)生通過MOOC教學(xué)模式熟悉單片機(jī)技術(shù)原理

作為高職電子技術(shù)及自動(dòng)化控制技術(shù)類專業(yè)核心課程，單片機(jī)技術(shù)課程的教學(xué)目標(biāo)便是要求學(xué)生能夠熟練掌握單片機(jī)基本原理，能夠熟練掌握MCS-51結(jié)構(gòu)及應(yīng)用設(shè)計(jì)方法，還應(yīng)具備一定的應(yīng)用設(shè)計(jì)能力，在單片機(jī)操作過程中，能夠?qū)?xiàng)目進(jìn)行簡(jiǎn)單開發(fā)及控制，進(jìn)一步熟悉MCS的相關(guān)開發(fā)流程，這便是教學(xué)模式設(shè)計(jì)的目的。具體流程為：調(diào)研—明晰任務(wù)—確定系統(tǒng)功能—挑選機(jī)型、軟件劃分及硬件功能—設(shè)計(jì)硬件的電路（包含元器件的挑選、硬件電路的完善加工、樣機(jī)的組成、最終測(cè)試）—設(shè)計(jì)軟件結(jié)構(gòu)（算法的確定—程序流程圖的繪制—對(duì)程序代碼的編寫、編譯—最終進(jìn)行部分調(diào)試）—仿真機(jī)測(cè)試、調(diào)試—逐個(gè)排除故障、錯(cuò)誤—調(diào)整硬件—修改軟件—固化程序—運(yùn)行樣機(jī)—最終結(jié)束研制。在實(shí)踐過程中，可大力開發(fā)、研制仿真模型，直至現(xiàn)實(shí)問題得到有效解決。

（3）讓學(xué)生通過完成項(xiàng)目任務(wù)掌握學(xué)習(xí)技能

目前，在各行各業(yè)單片機(jī)的應(yīng)用均不同，根據(jù)應(yīng)用設(shè)置各類項(xiàng)目任務(wù)，這其中就包含一系列的能力要素。在實(shí)際教學(xué)過程中，以項(xiàng)目任務(wù)為需求，學(xué)生可以通過完成項(xiàng)目任務(wù)熟悉基本知識(shí)、掌握學(xué)習(xí)技能。比如，學(xué)生參觀山泰設(shè)備制造有限公司缸體生產(chǎn)線結(jié)束后，教師可布置學(xué)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生對(duì)其中兩道工序流程進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，若以此為實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn)，就需要考慮在正常情況下，兩道工序循環(huán)進(jìn)行，機(jī)器如果發(fā)生意外能否立即報(bào)警，這些都可以通過實(shí)訓(xùn)室單片機(jī)仿真系統(tǒng)及應(yīng)用模塊來完成。定時(shí)器、中斷系統(tǒng)等是這一任務(wù)需要運(yùn)用的基礎(chǔ)知識(shí)，很多學(xué)生都很期待在任務(wù)中獲得一定成就感及滿足感。在項(xiàng)目任務(wù)的驅(qū)動(dòng)力下，學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)就會(huì)更加主動(dòng)，不再是被動(dòng)地接受知識(shí)，學(xué)生及教師在任務(wù)結(jié)束后，能夠?qū)λ闹R(shí)點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)、歸納、靈活運(yùn)用。與此同時(shí)，教師可提出拓展性任務(wù)，讓學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)點(diǎn)掌握得更加穩(wěn)固。在教學(xué)過程中，教師以項(xiàng)目任務(wù)為展開條件，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。學(xué)生也應(yīng)該通過實(shí)踐，清晰了解學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)目的。采用這種教學(xué)模式，學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性在不知不覺間被激發(fā)，課堂實(shí)效性就能夠得到顯著的提升。

（4）學(xué)生通過運(yùn)行復(fù)雜系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)“教、學(xué)、做”的統(tǒng)一

學(xué)生在實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行單片機(jī)技術(shù)理論課程學(xué)習(xí)，能夠?qū)崿F(xiàn)“教、學(xué)、做”的統(tǒng)一。比如，在“位測(cè)試指令和分支程序的設(shè)計(jì)”教學(xué)過程中，“多級(jí)皮帶輪傳送控制”作為教學(xué)任務(wù)時(shí)，教師可以將內(nèi)容分為三個(gè)步驟進(jìn)行講解。第一步，將如何實(shí)現(xiàn)單片機(jī)控制繼電器作為講解內(nèi)容，進(jìn)而對(duì)皮帶輪電機(jī)控制方法進(jìn)行講述，學(xué)生可在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)踐操作，完成硬件接線。第二步，對(duì)編程思路予以講解，為學(xué)生提供有效的參考程序，讓學(xué)生自主進(jìn)行調(diào)試，與此同時(shí)，關(guān)注每一步調(diào)試方法，觀察程序執(zhí)行順序及生成指令，最終選擇適合的皮帶輪傳動(dòng)方式。第三步，進(jìn)一步歸納新的知識(shí)點(diǎn)，修改并設(shè)置新的任務(wù)，使學(xué)生運(yùn)用新知識(shí)完成該課程的學(xué)習(xí)。在這個(gè)過程中，學(xué)生通過理論與實(shí)踐相結(jié)合的方式，對(duì)項(xiàng)目、任務(wù)已經(jīng)有了充分的了解，為教學(xué)目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)奠定了一定的基礎(chǔ)。

結(jié)? 語

單片機(jī)技術(shù)課程作為一門專業(yè)課程，應(yīng)該與高科技、新技術(shù)、信息化充分結(jié)合起來。在當(dāng)前教學(xué)環(huán)境下，培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的過程中會(huì)面對(duì)很多問題，如教師過分關(guān)注理論知識(shí)講授，對(duì)知識(shí)點(diǎn)的實(shí)時(shí)性考慮欠佳，生硬的、落后的教學(xué)手段等。在信息化及教育改革的大背景下，這些問題就顯得尤為突出了。在實(shí)際教學(xué)過程中，CDIO教學(xué)模式保證了單片機(jī)技術(shù)課程的高效性，MOOC教學(xué)模式使學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性與積極性也在不斷提升。與此同時(shí)，單片機(jī)技術(shù)課程教學(xué)模式改革仍然需要不斷創(chuàng)新與發(fā)展，以期為后續(xù)教學(xué)提供更多的參考依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

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作者單位：西安汽車科技職業(yè)學(xué)院?? 陜西西安