基于CDIO高職單片機課程項目制教學(xué)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(xué)方法改革單片機課程改革的思路。該方式以典型電子產(chǎn)品設(shè)計制作為載體，設(shè)計教學(xué)項目;以項目設(shè)計為主導(dǎo)，重組教學(xué)內(nèi)容;以CDIO工程教育模式為主線，改革教學(xué)方法;以高職教育以職業(yè)能力培養(yǎng)為目標(biāo)，注重工程實踐;以人際溝通和職業(yè)道德培養(yǎng)為重點，突出自學(xué)能力;以課程過程考核為手段，強化綜合能力培養(yǎng)。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? CDIO;項目制;高職;單片機教學(xué)

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

對高職工科電類的學(xué)生其就業(yè)的崗位主要是一些中小型企業(yè)中的基礎(chǔ)技術(shù)崗位，而這些崗位對就業(yè)人員的要求就是綜合能力、實踐能力、協(xié)作能力、自學(xué)能力和良好的職業(yè)素養(yǎng)。單片機課程是高職工科電類專業(yè)一門綜合要求較高的課程，它既可以增強學(xué)生的硬件知識和技能，同時又可以提高學(xué)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(xué)是以高職學(xué)生為核心，以典型電子產(chǎn)品為載體，應(yīng)用國際先進的工程教育理念和實施體系CDIO（構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實施（Implement）和運行（Operate））進行教學(xué)設(shè)計，讓每個學(xué)生都積極主動地參與到電子產(chǎn)品從研發(fā)到運行的整個完整產(chǎn)品生產(chǎn)鏈中的每一個具體環(huán)節(jié)，從而使每個學(xué)生熟悉產(chǎn)品設(shè)計的過程，明確自身的特質(zhì)和適合的崗位，在整個實施的過程中，既能培養(yǎng)學(xué)生電路設(shè)計、分析、制作的方法和技能，邏輯思維能力和軟件調(diào)試能力，同時也增強學(xué)生的團隊協(xié)作意識，提高學(xué)生的溝通交流能力。

一、CDIO模式下的單片機課程項目化教學(xué)改革實施方案設(shè)計

單片機課程改革，以基于單片機技術(shù)的典型電子產(chǎn)品為載體，以CDIO模式為主線進行的，而通常開發(fā)一個單片機產(chǎn)品需要經(jīng)過以下幾個過程：（1）需求調(diào)查分析;（2）可行性分析;（3）產(chǎn)品方案設(shè)計;（4）產(chǎn)品開發(fā);（5）產(chǎn)品調(diào)試（包含：產(chǎn)品的局部修改和再調(diào)試）;（6）產(chǎn)品定型，其開發(fā)過程流程圖如圖1所示，同時CDIO即是“（構(gòu)思（Conceive）、設(shè)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(jié)合，并合理地運用在單片機應(yīng)用技術(shù)課程項目化教學(xué)改革？我們可以通過圖1，對兩者進行進一步的對應(yīng)分析。

（一）項目構(gòu)思（Conceive）

構(gòu)思對應(yīng)單片機產(chǎn)品開發(fā)的需求調(diào)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(diào)研分析是對研制新產(chǎn)品準(zhǔn)確定位的關(guān)鍵，可行性分析是對新產(chǎn)品研制的必要性及可實現(xiàn)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(yīng)該以通過項目仿真圖或?qū)嵨镒寣W(xué)生直觀地知道項目的系統(tǒng)功能及技術(shù)參數(shù)。

（二）項目設(shè)計（Design）

設(shè)計對應(yīng)單片機產(chǎn)品開發(fā)的產(chǎn)品方案設(shè)計階段，它是項目實現(xiàn)的基礎(chǔ)。方案的設(shè)計依據(jù)的是前一階段的需求調(diào)查分析和可行性分析，其主要內(nèi)容包括：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計、系統(tǒng)功能設(shè)計、系統(tǒng)實現(xiàn)方法。在此階段，教師應(yīng)積極主動地引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)問題，設(shè)計合適的方案，并通過查找資料、討論、互評、優(yōu)化設(shè)計方案。項目設(shè)計過程可以鍛煉學(xué)生的自學(xué)能力和人際交流能力，培養(yǎng)學(xué)生工程項目的設(shè)計能力。

（三）實施（Implement）

實施對應(yīng)單片機產(chǎn)品開發(fā)的產(chǎn)品研制階段，包括：硬件電路的設(shè)計、制作與調(diào)試，軟件程序的編寫與調(diào)試，它是項目付諸實施的關(guān)鍵階段。在此階段，教師要引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自身能力不同，分工協(xié)作，完成單片機產(chǎn)品硬件、軟件的設(shè)計、制作和調(diào)試，進一步提高學(xué)生的實踐能力、培養(yǎng)團隊協(xié)作交流能力。

（四）運行（Operate）

運行對應(yīng)單片機產(chǎn)品開發(fā)的系統(tǒng)調(diào)試和產(chǎn)品定型階段，系統(tǒng)調(diào)試是檢驗產(chǎn)品的正確性和可靠性，從中發(fā)現(xiàn)問題和錯誤，并不斷修改和完善，產(chǎn)品定型不僅是要有一個能正確可靠運行的產(chǎn)品，還要提供與此產(chǎn)品配套的全部文檔，這些文檔包括系統(tǒng)設(shè)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(chǎn)品操作手冊。在此階段，教師要指導(dǎo)學(xué)生對系統(tǒng)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(xué)生學(xué)會整理分析各類文檔資料。在項目匯報階段，學(xué)生以小組為單位，進行項目介紹，從而進一步提高學(xué)生的表達能力。

二、CDIO模式下的單片機課程項目化教學(xué)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(xué)模式，就需要做到以下三點。

（一）精選教學(xué)項目

面對繁多的單片機項目應(yīng)用實例，需要依據(jù)單片機結(jié)構(gòu)和學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，對運用于課程上的教學(xué)項目進行合理地篩選。這里以成都職業(yè)技術(shù)學(xué)院應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)為例進行介紹。該專業(yè)的單片機應(yīng)用技術(shù)課程采用循序漸進、由易到難的方式設(shè)計了四個項目：項目一：彩燈控制器的設(shè)計與制作;項目二：LED點陣廣告牌的設(shè)計與制作;項目三：帶鬧鐘功能的數(shù)字鐘的設(shè)計與制作;項目四：智能小車的設(shè)計與制作，前三個項目每個項目對應(yīng)單片機的1個主要內(nèi)部結(jié)構(gòu)，項目一對應(yīng)通用I/O口和外部中斷的應(yīng)用，項目二應(yīng)串口的應(yīng)用，項目三對應(yīng)定時/計數(shù)器和定時/計數(shù)器中斷的應(yīng)用，通過這三個項目的學(xué)習(xí)，可以讓學(xué)生較好地掌握單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)的相關(guān)知識，然后再通過項目四的綜合訓(xùn)練得到進一步的鞏固、強化和提升。

（二）以CDIO方式進行教學(xué)設(shè)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(xué)模式，是將課堂模擬成一個企業(yè)，將項目作為一份工作，讓學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中扮演各種職業(yè)崗位角色，在一定的時間周期內(nèi)協(xié)作完成某個單片機項目。此模式需要打破理論教學(xué)與實驗教學(xué)的界限，合理有序運用各種教學(xué)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(xùn)、模擬企業(yè)實習(xí)，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(shù)字鐘的設(shè)計與制作為例，介紹以CDIO為主線的教學(xué)設(shè)計思路。按照如圖2所示，這里按照項目目標(biāo)和要求項目系統(tǒng)方案設(shè)計項目實施（硬件+軟件）項目驗收流程進行教學(xué)設(shè)計。

為完成此項目，我們依據(jù)模塊化的設(shè)計思想和單片機開發(fā)流程，將項目實施細(xì)分為五個子任務(wù)，一方面降低了學(xué)習(xí)的難度，學(xué)生容易獲得成就感，另一方面也讓學(xué)生學(xué)會化繁為簡學(xué)習(xí)方法。

（三）建立科學(xué)完善考核體系

單片機課程考核方式，仍然以成都職業(yè)技術(shù)學(xué)院應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)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(chǎn)品功能實現(xiàn)綜合考核成績*60%

說明：每個項目的比重設(shè)置可以變更，但參照的依據(jù)是項目的任務(wù)量和復(fù)雜度來設(shè)置。

2.每個項目的評價考核內(nèi)容，如下表所示：

綜上，成都職業(yè)技術(shù)學(xué)院應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)的單片機應(yīng)用技術(shù)課程依據(jù)CDIO模式的項目制教學(xué)改革的探索與實踐經(jīng)驗，證明了CDIO教育模式在高職工科電類專業(yè)課程的優(yōu)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(xué)校的實際情況、課程的特性以及學(xué)生的學(xué)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：

[1]李曉秀，林國漢.CDIO模式下單片機課程設(shè)計教學(xué)模式探討與實踐[J].湖南工程學(xué)院學(xué)報（社會科學(xué)版），2016，26（3）：97-100.

[2]曾維鵬，蔡莉莎，吳恒玉.基于CDIO單片機教學(xué)改革的探索與實踐[J].遼寧高職學(xué)報，2016（10）.

[3]馮嚴(yán)冰.基于RPP-CDIO模式的《單片機技術(shù)及應(yīng)用》課程教改研究[J].考試周刊，2018（29）.

[4]趙建林.基于CDIO模式的單片機教學(xué)探索[J].科技致富向?qū)В?012（20）：112.

◎編輯 李 靜