CDIO教育管理模式下课程创新实践

摘 要：CDIO是当前工程教育管理的一种新型教育管理模式，它以培养应用型人才为目标。CDIO工程教育管理理念经过最近十几年的研究应用，已成为当今理念先进、系统性强、应用范围广的现代工程教育管理模式。如何把CDIO工程教育管理理念应用到单片机课程工程教育管理研究、改革、实践中，本文对此进行研究，探索提高单片机课程工程教育管理的水平和途径。

关键词：CDIO 工程教育管理 管理与实践创新

1.引言

鉴于目前我国高等职业教育管理中仍普遍存在将传授理论知识作为课程的核心，强调课程本身的严密、完整、系统和权威性，忽视学生未来岗位的需要，忽视对学生应用能力、创新能力的培养，传统的教育管理模式无法让学生在实践中系统地、彻底地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。为此，本文提出了CDIO模式下的单片机课程框架模型，并进行了一些创新实践。

2.CDIO工程教育管理模概述

CDIO工程教育管理模式是近年来国际工程教育管理改革的最新成果。麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学组成的跨国研究获得Knutand Alice Wallenberg基金会近2000万美元巨额资助，经过四年的探索研究，创立了CDIO工程教育管理理念，并成立了以CDIO命名的国际合作组织。CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），它以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。

CDIO的理念系统地提出了具有可操作性的能力培养、全面实施以及检验测评的12条标准。目前，已有几十所世界著名大学加入了CDIO组织，国内也有高校成为CDIO试点，在此模式培养的学生深受社会与企业的欢迎。国内外的经验都表明CDIO的理念和方法是先进可行的，适合教育管理教学过程中的改革。

3.单片机课程的CDIO培养框架

3.1 课程设计思路

在单片机课程中，工程设计是整个系统的精髓。功能、技术、经济的要求，以及环境、社会乃至历史的约束，都将在工程项目的设计过程中发挥其影响力。基于这一理念，我们确定了以项目设计为导向（Design—DirectedLearning）、以能力培养为目标的单片机课程CDIO人才培养模式，通过项目设计将整个课程体系系统地、有机地结合起来。具体说来，就是所有需要学习和掌握的专业知识都围绕工程项目设计这个核心展开，并形成一个有机整体。

3.2 课程设计框架

本课程设计以实际的“单片机产品开发流程”为主线，按照CDIO人才培养模式的思路，将课程实践分解设计成若干连贯的子项目和工作情景，再通过具体典型案例，以单片机产品项目开发实施的顺序逐步展开，让学生在掌握技能的同时，引出相关专业理论知识，加深学生对专业知识、技能的理解和应用，培养其综合职业能力，满足职业生涯发展需要。

我们在课程框架中实施以“单片机实验开发板”为主体的课程设计模式。开发板以可灵活扩展的电路板形式，涵盖单片机实验的各个部分，可以根据需要进行扩展，充分调动学生学习单片机的积极性，使理论与实际应用相结合，满足技术发展应用需求。

3.3课程内容设计

本课程由发光二极管构成的交通指示电路的设计与制作、7段数码管显示电路的设计与制作、键盘检测与定时电路的设计与制作、交通信号串口采集系统的设计与制作、温湿度检测与液晶显示电路的设计与制作、智能交通灯综合控制电路的设计与制作六个学习情境组成。

针对每个学习情境，采用CDIO项目的任务书的形式，通过该任务的说明、虚拟仿真演示以及制作成品演示等方式导入，提出任务目标，学生做出完成任务的工作计划并进行实施，任务完成后进行评估和总结。学生在实施工作过程前，教师对完成任务所用到的知识和技能做出必要的讲解。知识的讲解建立在学生对所学内容有感性认识的基础之上，提出任务，引导学生主动观察、思考、找寻答案。本课程从实用的单片机应用实例“交通灯”入手讲解理论，做到理论联系实际，拉近程序设计学习与硬件电路设计间的距离，激发学生的学习兴趣。

在课程内容上将实验拆分在各个理论阶段进行。首先，在介绍单片机基本原理的理论中，将“交通灯”作为引入实验。后续理论中，也紧扣“交通灯”实验，逐步完成实验的各个部分。通过实现“交通灯”花样变化的案例让学生得到CDIO人才培养模式的兴趣，体会到单片机智能化技术的强大功能。

4.创新实践及特色

4.1 课堂立体化模式

建立起由教室到实训室、由虚拟到真实、由课堂到课外、由基础到进阶再到创新、由书本到网络的立体化学课堂，依据实际工作内容和要求，课程以真实的单片机产品的制作为项目载体，兼具内容趣味性、情景真实性、过程可操作性、结果可检验性的学习情景。

4.2实训设备均采用二次开发制作

实践操作中实施以“单片机实验开发板”为主体的实验模式。“开发板”以电路板的形式，虽体积很小但涵盖单片机实验的各个部分，可以根据需要进行扩展课程用具。此外，实训设备均为模拟生产现场的实际情况而自己二次开发制作的，设备与该课程的培养目标结合更加紧密，针对性更强，真实地模拟了毕业后到生产第一线的工作过程，提高了学生的职业技能。

5.结论

把CDIO教育管理理念引入到单片机课程中，创新理念与方法，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。经过初期的实践，本模式已得到学生的充分认可，另一方面，教师CDIO能力存在不足，经费投入还需加大，与企业的合作不够深化，这需在今后的实践中进一步研究解决。

参考文献：

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