基于CDIO模式的单片机教学探索

我国高等职业教育的目标是要给学生提供必要的知识，培养学生相关专业的专业技能，教育并提高学生的综合素质，培养学生的社会意识和创新精神，使其成为德智体全面发展的现代技术、技能型专门人才。

１．课程现状

单片机原理及应用是高职高电子信息类专业的必修课，是一门实践性很强的课程。高职高专的人才培养是服务于一线的技能型人才，要求学生要掌握基本的理论，尤为重要的是要具备较强的动手能力，能够完成实际的单片机系统开发等工作。但是，传统的单片机教学方法是老师在课堂上按照教科书的章节顺序进行授课，教科书中列举的实例大都是简单而且不满足实际应用，学生即使学完了教学计划所规定的全部内容，仍然无法系统地、彻底掌握单片机在一个控制系统中所起的作用。这种现状与培养技能型人才的理念相违背。

2.CDIO工程教育模式

CDIO工程教育模式近年来国际工程教育改革的最新成果，是一种先进的工程教育理念和实施体系，也是目前我国高校工程教育领域的研究热点。CDIO 的四个字母分别代表构思(Conceive)、设计(Design)、实施(Implement)和运行(Operate)。从产品的研发到产品的运行构成一个完整的周期，在整个过程中，学生积极主动参与每一个具体的环节，从而使学生体会到了产品设计的艰辛与乐趣，培养了学生具备一个工程师的职业道德和团队协作精神。CDIO的理念符合高职教育对于技能型人才的理念，进行CDIO工程教育模式的教学改革，将会帮助我国职业教育更好地借鉴国际先进的工程教育研究成果，推进国内高职教育从课堂教学走向工程教学，从理论教学到实践教学，有助于改善我国高等职业教育的现状，同时促进了我国高等职业教育良性发展。

3.基于CDIO工程教育模式的单片机教学改革探索

3.1以设计项目为主导，重新组织教学内容

单片机的理论来源于实践，又反过来指导实践，当前我国高等职业院校单片机教学的普遍现象是学生的基础理论知识掌握得比较扎实，但工程实践能力普遍较薄弱，因此，职业院校要完善、修改实践教学体系，制定合理的教学方案，在掌握单片机知识的基础上，通过实践教学让学生参与实际工程培养学生的实践能力。

单片机的课堂教学，可以采取教室在课堂上精讲配合学生课后复习并做作业的教学方式，对于课程的不同内容，可以通过不同形式的形象教学方法以生动活泼的形式进一步深化学生对教学内容的理解，促进学生提高学习积极性，使学生由被动灌输转变为主动学习。在学生掌握一定的单片机知识之后，为了让学生能够建立项目的理念，帮助学生建立初步的认识，明确单片机在工业控制系统中的实际角色，我们首先以总项目的介绍作为该课程教学的开始，首先介绍具体项目的系统功能及技术参数，从而可选取满足要求的单片机型号和芯片，而后介绍软件设计、系统调试等，这样就可以把一门课程的教学任务转变为一个项目工程任务，大大增加学生的学习兴趣，使学生有一种项目的迫切感，从而促使学生去学习和这个项目有关的相关知识，诸如电路基础、电子技术、程序结构算法等知识，使学生建立一个项目工程的初步概念以及掌握必备的基础知识。在后续的教学过程中，按照事先编写的CDIO教学计划实施教学，将总项目下的任务分为若干子任务，以任务驱动的方式完成各子项目所设定的任务，当单片机这门课学习完毕的时候，就是项目结束的时候。

3.2采取边学边做的教学模式

在学习本课程前，学生已经系统地学习了电路分析、模拟电路、C语言以及微机原理及接口技术等课程，已经具备一定的理论知识。因此本课程可以采取工学结合的教学模式，即：完成项目的过程也就是学习单片机相关的理论知识和单片机的设计方法的过程，整个项目完成之后使学生能更深刻地学会单片机知识。这种教学模式充分体现了学与做的完美结合，使课堂知识的获得与工程实践充分联系起来。在实施项目教学的过程中，使单片机课堂理论教学与子任务规划的实践内容同步，即许多模块的教学内容直接在单片机实训室进行，教师一边讲授，学生一边动手在单片机仿真开发平台上完成实验任务。在具体实验项目的安排方式上，灵活采取Proteus 仿真软件与实验设备相结合的方式，部分验证性实验可通过实验开发平台进行实验，而对于较复杂的实验，可采用Proteus 仿真软件进行仿真实验。在完成项目的时候，学生被分为若干组，同一小组的每个学生由组长根据每个人的兴趣特长分配不同的任务，而后采取集中讨论、设计最佳方案来完成项目设计。在项目实施过程中，学生在做中发现问题，可提示学生通过去图书馆或上网查阅资料，最后难以解决的问题由教师指导，充分发挥学生的自主学习能力，尽量促使学生能自主解决问题、完成项目任务。

这种分组形式充分发挥和调动学生的主观能动性，培养了学生的独立发现、解决问题的能力，并很好的培养了学生的团队协作能力，使学生体会到团队的力量，形成了很好的团队合作意识，为毕业后的工作打下了坚实的基础。

4.改进学生期末考核方式

传统的学生成绩考核通常是由任课教师以试卷考试的形式对学生进行考核，学生的考核成绩由平时成绩和卷面成绩按照若干比例构成。这种单一的考核方式难以考察出学生的综合能力，诸如：理论知识、动手能力、团队合作意识、自主解决实际问题的能力。为改善这种不合适的考核方式，可采取多种考核形式。

4.1卷面成绩：40%，这个是考察的学生对整个单片机原理及应用课程的整体知识掌握程度，虽然CDIO强调的是动手能力，但是单片机理论知识是学生将来开发工作的基础。

4.2验证性实验成绩：20%，考察的是学生对单片机验证性实验的理解，这个考察还包括学生做实验的态度是否认真，是否有眼高手低的现象，是否按时提交实验报告等。

4.3动手能力考察：40%，考察的是学生在项目具体参与过程中的实际动手能力，是CDIO模式下的比较重要的环节，也是从理论知识到实践转化的重要环节。

5.结束语

把CDIO教育理念引入到单片机原理及应用课程教学中，采用以项目为驱动的教学方法，使单片的教学不仅仅生动、有趣，还能够很好地使学生把学到的知识在及时地应用于实践中，使学生体会到单片机的广泛用途，并对单片机产生浓厚的兴趣。由于在整个工程项目的学习过程中，都是以小组的形式进行，全体组员共同参与项目的各项活动，彼此互相配合，深入讨论，很好地锻炼了学生的团队协作精神，提高了学生的实践动手能力，培养了学生的分析问题和解决问题的能力。　[科]