基于TOPCARES_CDIO的單片機原理與接口教材的探索

林瑾

摘 要：文章論述了TOPCARES-CDIO教育理念指導(dǎo)下的教材改革，以培養(yǎng)學(xué)生八大能力為切入點，從教材的構(gòu)建、特色及建設(shè)成效等方面論述了基于TOPCARES_CDIO的單片機原理與接口課程教材改革的探索與實踐。

關(guān)鍵詞：TOPCARES-CDIO;單片機原理與接口;教材

1引言

CDIO是工程教學(xué)改革的重要成果。CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運作（Operate），它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學(xué)習工程。在CDIO基本教育理念的基礎(chǔ)上，東軟集團根據(jù)本土的IT專業(yè)情況和教育方式提出了TOPCARES-CDIO的教育理念，對CDIO能力培養(yǎng)大綱做了繼承基礎(chǔ)上的創(chuàng)新，調(diào)整并增加了部分能力指標，構(gòu)建了具有東軟學(xué)院特色的TOPCARES-CDIO能力指標體系。

[1]廣東東軟學(xué)院計算機學(xué)院實施TOPCARES_CDIO教學(xué)改革，并創(chuàng)建了具有專業(yè)特色的TOPCARES_CDIO（下文簡稱T-C）能力指標體系，而教材是課程教學(xué)內(nèi)容的載體，也是學(xué)生學(xué)習的必要工具。我們只有把TOPCARES_CDIO的教學(xué)理念落實到教材中的每一章節(jié)，才能實現(xiàn)以TOPCARES_CDIO改革的人才培養(yǎng)目標的實現(xiàn)。本課程單片機原理與接口正是實施了TOPCARES_CDIO改革并在實施過程中針對本課程和專業(yè)的特點對課程教材進行了探索及編寫。我們從TOPCARES-CDIO能力指標體系中的八大能力3級指標中的一百多個指標中，結(jié)合單片機課程的特點，選取了8個能力目標分別是專業(yè)知識能力、全方位思維能力、實驗性的探索能力、書面的交流能力、閱讀、理解專業(yè)領(lǐng)域文獻能力、學(xué)習態(tài)度與習慣能力、職業(yè)道德、正直并勇于負責能力、硬、軟件集成能力作為該課程該教材的培養(yǎng)目標。

2基于T-C的單片機課程教材建設(shè)

2.1前期收集及合理的編排

教材編寫前期，對每個知識點及知識點對應(yīng)的項目收集資料，包括出現(xiàn)問題、定位，確定每章節(jié)統(tǒng)一風格。編排順序遵循從簡單到復(fù)雜，教材的內(nèi)容是基于STC89C51單片機的原理與接口技術(shù)及51單片機的編程方法，共分為10章。第1章介紹了單片機概述;第2章介紹單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及原理;第3章介紹單片機C語言編程;第4章介紹單片機的常見的接口設(shè)計，第5章到第7章介紹中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器、串行口的原理及使用方法;第8章介紹單片機AD和DA轉(zhuǎn)換接口;第9章介紹單片機系統(tǒng)擴展接口技術(shù);第10章介紹一些單片機貫穿本教材大多數(shù)知識點的綜合項目及案例。

2.2過程中注重教材內(nèi)容的設(shè)計

本書在充分了解學(xué)生課程學(xué)習的基礎(chǔ)上，在教學(xué)實施過程中，以課程的各項能力培養(yǎng)目標為主線，對教學(xué)內(nèi)容組織進行編寫和優(yōu)化。首先要了解該課程存在的學(xué)習問題和學(xué)習內(nèi)容，然后定下目標和重難點，針對問題找到可能的解決方法，并提煉出解決方案，最后對知識點進行評價。教材中根據(jù)T-C的教學(xué)理念的指引，設(shè)置了【主要知識內(nèi)容】、【學(xué)習目標】、【重點和難點】、【教學(xué)設(shè)計與實施方法】、【實踐環(huán)節(jié)設(shè)計】、【教學(xué)效果測評】等環(huán)節(jié)，以此為主線進行設(shè)計，帶動學(xué)生學(xué)習。并將知識和技能清晰的展示出來。

2.3實踐環(huán)節(jié)以案例為載體將設(shè)計思路引入教材

充分考慮到學(xué)生在實踐過程中對項目整體的把握能力的培養(yǎng)，注重學(xué)生學(xué)習過程中的主動學(xué)習、主動動腦的能力。以項目案例為載體，通過項目內(nèi)容、設(shè)計目標、需掌握知識、項目電路連接、程序設(shè)計、項目的運行測試等環(huán)節(jié)，將設(shè)計思路引入教材，讓學(xué)生在學(xué)習教材的過程中進行案例分析、項目實踐，實現(xiàn)知識、技術(shù)及創(chuàng)新能力的一體化提升?；陧椖堪咐椖康膶W(xué)習可以獲得很多具體的經(jīng)驗，把握項目的背景包括設(shè)計方案、設(shè)備條件、技術(shù)需求、項目要求等，通過案例的設(shè)計實施，學(xué)生可以親身體驗項目的實施過程，通過案例提高專業(yè)知識、全方位思維、實驗性的探索、書面的交流等能力，也激發(fā)學(xué)生學(xué)習的積極性，提高學(xué)生工程實踐的能力。[2]

3基于T-C的單片機課程教材特色

3.1基于T-C的課程教材內(nèi)容

本教材以工程教育理念為指導(dǎo)，遵循TOPCARES-CDIO教學(xué)模式。不僅介紹C51單片機的相關(guān)知識，更注重完成一個單片機工程項目能力的訓(xùn)練。教材內(nèi)容分為知識和技能兩部分，并以項目為核心將知識與技能有機地結(jié)合在一起。本書以典型的單片機系統(tǒng)工程項目為主線貫穿全書展開各部分的知識。在每一章中除了介紹相關(guān)知識外，又輔以若干個小項目的訓(xùn)練，將知識轉(zhuǎn)化為解決問題的技能。

3.2基于T-C的課程教材方法

在教材編寫中引入專業(yè)學(xué)科競賽的項目案例及企業(yè)優(yōu)秀案例，采用工程模式開發(fā)項目，對學(xué)生的工程能力培養(yǎng)起到很好的作用。另外結(jié)合配套實驗板進行線上課程指導(dǎo)，激發(fā)學(xué)生競賽積極性，手機學(xué)習通線上資源的指導(dǎo)使對學(xué)生學(xué)習有著積極的作用并方便老師統(tǒng)計。

本書基于TOPCARES-CDIO工程教育理念，教學(xué)過程中，鼓勵學(xué)生自主學(xué)習，團隊協(xié)作等、加強職業(yè)能力的訓(xùn)練，運用啟發(fā)引導(dǎo)、分組討論、課堂提問、網(wǎng)絡(luò)答疑等多種互動式教學(xué)方法，完成課程教學(xué)任務(wù)。實施過程中將學(xué)生分組，以組為單位完成實驗和綜合項目實踐環(huán)節(jié)，以課堂邊講邊練及課下小組合作研討的形式開展教學(xué)。

3.3基于T-C單片機教材的形式

我院電子信息專業(yè)與企業(yè)合作開展基于CDIO的電子信息工程師資體系建設(shè)項目，培養(yǎng)教師掌握產(chǎn)品設(shè)計的技術(shù)縱深和工程實現(xiàn)的路徑流程，我們將專業(yè)理論知識和行業(yè)工程實際需要結(jié)合，指導(dǎo)學(xué)生完成各種電路模塊、電子產(chǎn)品、智能終端等項目的開發(fā)與實現(xiàn)，依托企業(yè)項目，將校企合作成果引入到課程教材中，實現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研合作一體化開發(fā)。教材中綜合項目案例以市場需求為導(dǎo)向，幫助學(xué)生熟悉企業(yè)實際的產(chǎn)品設(shè)計流程，更早的適應(yīng)企業(yè)運作模式，同時也能、促進教學(xué)發(fā)展和學(xué)科建設(shè)。

T-C單片機課程教材包括課程教材、教師參考書、教學(xué)大綱、實驗指導(dǎo)書、線上習題、線上試題庫、項目庫等，其表現(xiàn)形式有紙質(zhì)書本、電子版資源和線上教學(xué)資源等，能最大限度的滿足教學(xué)和學(xué)習的需要。[3]

4教材建設(shè)成效

構(gòu)建有特色的課程教材，以社會需求為根本，即考慮基本理論，又面向企業(yè)需求及學(xué)生的未來發(fā)展，從企業(yè)對學(xué)生的評價來看，還是成功和有效的。

目前本書初稿已在18電子信息工程專業(yè)以講義教材的形式在學(xué)生開展，從考核和動手能力看，效果比之前的好，學(xué)生參與競賽和項目的積極性更高。

總之，教材建設(shè)研究對學(xué)生和老師收益非淺，對于學(xué)生，強化了學(xué)生的知識綜合運用能力和項目開發(fā)能力，學(xué)生通過教材學(xué)習，進一步鞏固了專業(yè)知識和技能，強化了實踐動手能力，教材中加入了比賽的案例，使學(xué)生在“藍橋杯”軟件設(shè)計大賽、全國大學(xué)生電子競賽、合泰杯比賽、智能車等比賽中受益。對于老師，教師既是指導(dǎo)者也是參與者，在不斷編寫修訂教材中不斷的反思總結(jié)，提升了自己，豐富了自己。在此期間，多位老師參加各種培訓(xùn)提升自己的專業(yè)技能及教學(xué)方法。形成了一系列研究成果，成就了我校教師團隊的專業(yè)發(fā)展。

參考文獻：

[1]溫濤.探索構(gòu)建一體化TOPCARES-CDIO人才培養(yǎng)模式[J].中國高等教育，2011，（7）

[2]徐云飛基于TOPCARES_CDIO的教材改革探索與實踐[J]美術(shù)教育研究2012，12

[3]馬玉杰TOPCARES-CDIO系列教材的探索與建設(shè)[J]教育教學(xué)論壇2012，6