雷高偉 劉美 徐小玲

摘 要： 針對(duì)目前“單片機(jī)課程”教學(xué)中普遍存在的兩大問(wèn)題：一是帶有諸多弊端的以理論知識(shí)學(xué)習(xí)為重點(diǎn)、以教師講授為主要授課方法的傳統(tǒng)教學(xué)模式；二是單一的以平時(shí)成績(jī)與卷面成績(jī)按照一定的比例構(gòu)成的最終成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的考核方式，借鑒CDIO工程教育模式中以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方法及OBE中以成果導(dǎo)向教育的評(píng)價(jià)模式兩大優(yōu)勢(shì)構(gòu)成基于CDIO-OBE的教學(xué)評(píng)價(jià)模式，將其應(yīng)用到單片機(jī)課程的教學(xué)當(dāng)中，提高提高教學(xué)質(zhì)量和人才培養(yǎng)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞： CDIO OBE 單片機(jī)課程 教學(xué)改革

“單片機(jī)課程”是計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化、測(cè)控技術(shù)及電氣等專業(yè)的一門(mén)具有綜合性質(zhì)的骨干課程，其支撐基礎(chǔ)課程主要有電路、數(shù)電、模電及C語(yǔ)言等。它與其他專業(yè)課一個(gè)明顯的區(qū)別就是具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，因此它更容易引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。但是，目前這門(mén)課的授課形式并沒(méi)有迎合其“強(qiáng)實(shí)踐性”這一特點(diǎn)，而是采取傳統(tǒng)的以教師講授為主的授課方式，按照教科書(shū)的章節(jié)順序進(jìn)行授課，這樣的授課模式忽視了這門(mén)課的實(shí)踐性所帶來(lái)的趣味性，因此既抹殺了學(xué)生學(xué)習(xí)這門(mén)課的積極性，更對(duì)知識(shí)點(diǎn)不能有深刻理解。如果能以項(xiàng)目為載體，讓項(xiàng)目完成的全過(guò)程貫穿整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程，使學(xué)生在“做中學(xué)、學(xué)中做”，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性與自主性，則整個(gè)單片機(jī)的學(xué)習(xí)將達(dá)到事半功倍的效果[1-2]。CDIO工程教育模式理念的核心就是受到現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品從構(gòu)思研發(fā)到運(yùn)行乃至終結(jié)退休的生命全過(guò)程的啟發(fā)，以實(shí)際項(xiàng)目工程為載體，培養(yǎng)學(xué)生的四大工程能力，包括個(gè)人的工程科學(xué)和技術(shù)知識(shí)，學(xué)生的終身學(xué)習(xí)能力，團(tuán)隊(duì)交流能力和在社會(huì)和企業(yè)環(huán)境下產(chǎn)品、過(guò)程和系統(tǒng)的建造能力。這一理念恰好符合“做中學(xué)、學(xué)中做”的思想。

傳統(tǒng)“單片機(jī)課程”的“教”與“學(xué)”的模式存在很多不足之處，嚴(yán)重影響教學(xué)質(zhì)量和人才培養(yǎng)質(zhì)量，其不足主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）整個(gè)教學(xué)活動(dòng)中，老師講授的內(nèi)容嚴(yán)格按照教學(xué)大綱進(jìn)行組織與設(shè)置問(wèn)題，造成學(xué)生學(xué)習(xí)的知識(shí)相對(duì)固定，只局限于課本內(nèi)，思維鍛煉也受到限制，形成老師處于主導(dǎo)地位，學(xué)生只能被牽著鼻子走的局面。而以項(xiàng)目為載體，學(xué)生在完成項(xiàng)目的過(guò)程中，會(huì)遇到各種各樣的問(wèn)題，其中有些問(wèn)題是來(lái)自書(shū)本之外，這樣就拓寬了知識(shí)面，思維也受到更多不同刺激，得到良好的鍛煉。（2）目前單片機(jī)課程實(shí)驗(yàn)的設(shè)置，多以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，而且都是在實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的開(kāi)發(fā)板上進(jìn)行，而對(duì)于真正的單片機(jī)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)，這所做的只是其中一個(gè)環(huán)節(jié)，真正的單片機(jī)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)過(guò)程包括需求分析、可行性分析、系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、綜合調(diào)試等。所以整個(gè)單片機(jī)課程學(xué)完之后，很多學(xué)生對(duì)單片機(jī)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的全過(guò)程依然沒(méi)有清晰的認(rèn)識(shí)。（3）考核學(xué)生最終的學(xué)習(xí)效果，多以理論性知識(shí)點(diǎn)的卷面形式考試為主，只要學(xué)生考試前一兩周對(duì)課本知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行充分“背考”，就可以順利通過(guò)考試。這樣的考核方式最多能知道學(xué)生知道了什么，完全不知道學(xué)生可以做什么，而且學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)完全不是基于興趣，只是應(yīng)付考試。

一、以項(xiàng)目為載體，改變教學(xué)方式

CDIO工程教育模式下的項(xiàng)目教學(xué)法與傳統(tǒng)教學(xué)方法相比，主要有三個(gè)方面的轉(zhuǎn)變：（1）學(xué)生由圍繞課本學(xué)習(xí)到圍繞項(xiàng)目學(xué)習(xí)；（2）學(xué)習(xí)過(guò)程由以教師講授為主到以學(xué)生自學(xué)為主：（3）由記憶、理解知識(shí)點(diǎn)到運(yùn)用、內(nèi)化知識(shí)點(diǎn)。

在選擇訓(xùn)練項(xiàng)目時(shí)，要注意以下兩點(diǎn)：（1）訓(xùn)練項(xiàng)目不宜太多，要做到少而精，追求“做一件事，做好一件事”的教學(xué)理念，而且選擇的項(xiàng)目要涉及單片機(jī)全部的基本知識(shí)點(diǎn)。（2）項(xiàng)目的復(fù)雜度要由簡(jiǎn)到繁，循序漸進(jìn)；難易程度要由淺入深，層層推進(jìn)。因?yàn)閯傞_(kāi)始，學(xué)生對(duì)單片機(jī)還比較陌生，感性認(rèn)識(shí)和理性認(rèn)識(shí)都很淺，所以先選一些訓(xùn)練內(nèi)容單一的項(xiàng)目，然后逐漸過(guò)渡到綜合性項(xiàng)目。

將所有項(xiàng)目分為兩類，一類是訓(xùn)練內(nèi)容單一項(xiàng)目，如表1所示一類是綜合性項(xiàng)目。因此項(xiàng)目的實(shí)施根據(jù)是單一項(xiàng)目還是綜合項(xiàng)目也分為兩個(gè)階段，由于單一項(xiàng)目比較簡(jiǎn)單、任務(wù)量較小，因此對(duì)于單一項(xiàng)目采取暫時(shí)不分組的辦法，以個(gè)人為單位完成每個(gè)項(xiàng)目，雖然項(xiàng)目簡(jiǎn)單，但要求每個(gè)學(xué)生都按照單片機(jī)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的一般流程，從需求分析，可行性分析，到最終的綜合調(diào)試逐步完成。其實(shí)這也是在為接下來(lái)以小組團(tuán)隊(duì)形式完成綜合性項(xiàng)目開(kāi)發(fā)做準(zhǔn)備，雖然團(tuán)隊(duì)的協(xié)作很重要，但好的團(tuán)隊(duì)也是建立在個(gè)人能力基礎(chǔ)之上的，否則，團(tuán)隊(duì)只能是有名無(wú)實(shí)。

再者從培養(yǎng)人才的角度講，讓每個(gè)學(xué)生都成才，才是教育真正的目的所在。每個(gè)項(xiàng)目完成之后，都會(huì)讓一部分學(xué)生上臺(tái)展示自己的作品，并講述其設(shè)計(jì)思路、設(shè)計(jì)方案及在完成項(xiàng)目的過(guò)程中遇到什么問(wèn)題，然后又是如何解決的，這是一種分享，一種交流，同時(shí)鍛煉學(xué)生的表達(dá)能力。當(dāng)所有單一項(xiàng)目做完，爭(zhēng)取每個(gè)同學(xué)都有上臺(tái)的機(jī)會(huì)。

在第一階段進(jìn)行完的基礎(chǔ)之上，把所有學(xué)生按三人一組，組成一個(gè)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)。每個(gè)團(tuán)隊(duì)的成員根據(jù)自己的喜好與特長(zhǎng)，選擇在綜合項(xiàng)目開(kāi)發(fā)過(guò)程中的不同角色。能力突出的可以擔(dān)任隊(duì)長(zhǎng)，負(fù)責(zé)整個(gè)項(xiàng)目的實(shí)施，其他兩位同學(xué)可以分別負(fù)責(zé)軟件、硬件的設(shè)計(jì)，雖然有分工，但是每一個(gè)環(huán)節(jié)的完成，組員之間都可以交流討論，獻(xiàn)計(jì)獻(xiàn)策。當(dāng)然，也鼓勵(lì)每個(gè)團(tuán)隊(duì)的成員都擔(dān)當(dāng)一次隊(duì)長(zhǎng)，鍛煉自己。每一個(gè)項(xiàng)目完成之后，也會(huì)像第一階段一樣，讓一些團(tuán)隊(duì)上臺(tái)展示自己的作品，和其他團(tuán)隊(duì)的作品進(jìn)行比較，交流心得體會(huì)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，不斷改進(jìn)。

表1 訓(xùn)練內(nèi)容單一項(xiàng)目

表2 綜合性項(xiàng)目

二、以成果為導(dǎo)向，改變考核方式

在基于OBE的工程教育模式中對(duì)“學(xué)習(xí)成果”給出這樣的定義：學(xué)習(xí)成果是學(xué)生最終取得的學(xué)習(xí)結(jié)果，是學(xué)生通過(guò)某一階段學(xué)習(xí)后所能達(dá)到的最大能力。從這個(gè)定義中，我們看到它注重的不是學(xué)生了解什么、知道什么，而關(guān)心的是學(xué)生能做什么，通過(guò)對(duì)單片機(jī)課程的學(xué)習(xí)，獲得了能做什么的能力[3-4]。本文所提出的考核方式主要是受到OBE工程教育模式中對(duì)“學(xué)習(xí)成果”的定義的啟發(fā)，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果的考核分為“小組項(xiàng)目考核”和“理論考試考核”兩部分。

1.小組項(xiàng)目考核。

“小組項(xiàng)目考核”注重的是整個(gè)小組運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，以及團(tuán)隊(duì)成員之間的協(xié)作能力，該考核貫穿整個(gè)項(xiàng)目實(shí)施的全過(guò)程，對(duì)各項(xiàng)能力進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)，以及最終完成項(xiàng)目的質(zhì)量情況、有無(wú)創(chuàng)新之處，綜合打分。該成績(jī)占整個(gè)考核的比重的70%。

2.理論考試考核。

針對(duì)“單片機(jī)課程”來(lái)說(shuō)，雖然實(shí)踐動(dòng)手能力很重要，但不能矯枉過(guò)正，完全忽視理論知識(shí)，畢竟理論知識(shí)是實(shí)踐的基礎(chǔ)，再者對(duì)于本科教育來(lái)說(shuō)，掌握理論知識(shí)也是進(jìn)一步深造的基礎(chǔ)，所以有必要對(duì)理論知識(shí)進(jìn)行考核，該成績(jī)占整個(gè)考核的比重的30%。

實(shí)行這樣的考核方式還達(dá)到了其他效果，比如學(xué)生的出勤率明顯提高，這主要有兩方面原因，一是學(xué)生對(duì)動(dòng)手比較感興趣，相對(duì)于枯燥的理論課堂授課更有吸引力；二是他們是以小組為單位，如果是某位同學(xué)缺席，就會(huì)對(duì)他們這一組的項(xiàng)目進(jìn)度產(chǎn)生影響。

三、改革效果

1.興趣引導(dǎo)，轉(zhuǎn)被動(dòng)為主動(dòng)。

傳統(tǒng)教學(xué)模式通常為教師講授理論知識(shí)為主，學(xué)生以記憶和理解抽象知識(shí)點(diǎn)為主，教與學(xué)形式單一，枯燥無(wú)味，嚴(yán)重挫傷了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性?；贑DIO工程教育理念的教學(xué)模式，是以項(xiàng)目的實(shí)施貫穿著整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程，學(xué)生在完成項(xiàng)目的過(guò)程中，遇到什么問(wèn)題，就主動(dòng)想方設(shè)法解決問(wèn)題，包括有針對(duì)性地查找相關(guān)資料、和其他同學(xué)討論及尋求老師的幫助，最后問(wèn)題得到解決[5]。當(dāng)一個(gè)問(wèn)題通過(guò)他們自己的努力得到解決時(shí)，他們總是很興奮，更加充滿學(xué)習(xí)動(dòng)力，極大地激發(fā)了他們進(jìn)一步學(xué)習(xí)單片機(jī)的興趣，這種良性循環(huán)在項(xiàng)目完成過(guò)程中不斷得到循環(huán)。

2.知識(shí)整合，提高綜合能力。

“單片機(jī)課程”是一門(mén)以電路、數(shù)電、模電及C語(yǔ)言等專業(yè)基礎(chǔ)課為支撐的綜合性課程。但是這些專業(yè)基礎(chǔ)課之間的聯(lián)系并不那么緊密，學(xué)生學(xué)完這些課程之后，很快就會(huì)忘記。CDIO工程教育模式下，單片機(jī)的學(xué)習(xí)以完成項(xiàng)目為主線，其中所遇到的問(wèn)題要得以解決，就要運(yùn)用到支撐它的專業(yè)基礎(chǔ)課中的知識(shí)點(diǎn)，將這些知識(shí)點(diǎn)運(yùn)用到項(xiàng)目中，就像鑲嵌其中一樣，和項(xiàng)目融為一體，而不再是片面的、零碎的知識(shí)點(diǎn)。根據(jù)OBE的成果特點(diǎn)，其中一條“成果越接近學(xué)生真實(shí)學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)越可能持久存在尤其是經(jīng)過(guò)學(xué)生長(zhǎng)期廣泛實(shí)踐的成果其存續(xù)性更高”可知，這樣習(xí)得的知識(shí)記憶得更長(zhǎng)久，而且提高了學(xué)生運(yùn)用知識(shí)的綜合能力。

3.分工合作，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)精神。

團(tuán)隊(duì)意識(shí)已經(jīng)成為越來(lái)越多的企業(yè)在招聘人才時(shí)的一項(xiàng)考核內(nèi)容。在現(xiàn)代這個(gè)追求高品質(zhì)、高速度的社會(huì)，要想高質(zhì)量、快速度地完成一個(gè)綜合項(xiàng)目，靠一個(gè)人單打獨(dú)斗的模式已經(jīng)被淘汰，也幾乎不可能完成[6]。傳統(tǒng)的教學(xué)模式，恰恰忽視了這一能力培養(yǎng)，每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程都是個(gè)體單獨(dú)完成的?；贑DIO的工程教育模式，學(xué)生以小組形式完成項(xiàng)目，期間他們?yōu)榱私鉀Q一個(gè)共同問(wèn)題進(jìn)行深入交流，互相學(xué)習(xí)，彼此配合，不知不覺(jué)中鍛煉團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

4.注重實(shí)踐，提高動(dòng)手能力。

“重理論，輕實(shí)踐”一直是理工科高等教育傳統(tǒng)教學(xué)模式中的一個(gè)普遍現(xiàn)象。老師過(guò)于注重理論教學(xué)，學(xué)生為了順利通過(guò)考試，把主要經(jīng)歷放到理論知識(shí)的學(xué)習(xí)上，單片機(jī)課程結(jié)束了，一些學(xué)生連簡(jiǎn)單的電路板都不會(huì)焊接，更不用說(shuō)調(diào)試。在CDIO工程教學(xué)理念指導(dǎo)下，始終堅(jiān)持教學(xué)與實(shí)踐一體化，將所學(xué)理論知識(shí)通過(guò)動(dòng)手實(shí)踐運(yùn)用到實(shí)際項(xiàng)目中，從而提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力。

四、結(jié)語(yǔ)

借鑒CDIO工程教育模式，以項(xiàng)目為主線培養(yǎng)學(xué)生優(yōu)勢(shì)，改革教學(xué)模式，以及OBE基于學(xué)習(xí)結(jié)果培養(yǎng)學(xué)生的特色，改革考核模式，然后綜合兩大教育模式，提出基于CDIO-OBE的教學(xué)模式，使得理論與實(shí)踐結(jié)合得更加緊密，改善“單片機(jī)課程”傳統(tǒng)教學(xué)模式中“重理論、輕實(shí)踐”的狀況。新的考核方式，讓學(xué)生不再只為“分?jǐn)?shù)”學(xué)習(xí)，而是以興趣激發(fā)動(dòng)力，全身心投入到單片機(jī)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中，形成“做中學(xué)，學(xué)中做”的局面，大大提高教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]顧佩華，沈民奮，李升平，等.從CDIO到EIP-CDIO：汕頭大學(xué)工程教育與人才培養(yǎng)模式探索[J].高等教育研究，2008（1）：12-20.

[2]康全禮，陸小華，熊光晶.CDIO大綱與工程創(chuàng)新型人才培養(yǎng)[J].高等教育研究學(xué)報(bào)，2008（4）：16-18.

[3]顧佩華，胡文龍，林鵬，等.基于“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”（OBE）的工程教育模式——汕頭大學(xué)的實(shí)踐與探索[J].高等工程教育研究，2014（1）：27-37.

[4]邱劍鋒，朱二周，周勇，等.OBE教育模式下的操作系統(tǒng)課程教學(xué)改革[J].計(jì)算機(jī)教育，2015（12）：28-34.

[5]王芳楷.基于CDIO的單片機(jī)課程教學(xué)研究[J].廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，11（1）：34-36.

[6]張翼成，劉美，王濤.CDIO模式下“單片機(jī)原理及應(yīng)用”課程教學(xué)改革[J].計(jì)算機(jī)教育，2012（23）：90-93.

基金項(xiàng)目：2014廣東省高等教育教改項(xiàng)目（GDJG 20142405）。

通訊作者：徐小玲