李剛+司菁菁+孫潔娣+練秋生

摘要：本文以微機原理及應用課程為例，基于CDIO理念，研究課程三級項目的實施方案。通過該三級項目的實施，改變課程的教學模式，利用項目引導學生主動學習，完善自己的知識構(gòu)成，培養(yǎng)了學生的系統(tǒng)分析、設(shè)計和工程實踐能力，并在團隊協(xié)作能力上有所提高。

關(guān)鍵詞：CDIO;微機原理及應用;三級項目

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2015）45-0090-02

一、引言

微機原理及應用課程的主要目的是使學生掌握微機系統(tǒng)的基本構(gòu)成、指令系統(tǒng)、匯編語言、接口電路的設(shè)計及控制方法，具備微機應用系統(tǒng)接口軟、硬件開發(fā)設(shè)計能力，是電子信息工程、通信工程等專業(yè)學生的一門重要的學科基礎(chǔ)課。CDIO是近年來工程教育領(lǐng)域的最新研究成果，是“做中學”、“項目式教學”思想的系統(tǒng)性表述和總結(jié)。其主要目的是培養(yǎng)出滿足社會、企業(yè)需求的、具有很強的工程實踐能力和適應能力的工程技術(shù)人才。筆者學習CDIO的理念及核心思想，對微機原理及應用課程進行教學改革嘗試，在課程中設(shè)立三級項目，改變課程的教學模式，提高學生微機應用系統(tǒng)的設(shè)計、實踐能力。

二、微機原理及應用課程的特點及教學中存在的問題

1.微機原理及應用課程的特點。筆者所在教學單位為電子信息工程、通信工程兩個專業(yè)的學生開設(shè)微機原理及應用課程，其教學目的是通過該課程的學習使學生掌握微機接口電路的工作原理及控制編程方法，具備微型計算機控制下的應用系統(tǒng)接口的軟、硬件設(shè)計、開發(fā)能力，因此該課程的側(cè)重點在于接口的設(shè)計開發(fā)能力培養(yǎng)。接口電路的工作通常需要軟件、硬件兩部分相互配合，在具備了硬件正確設(shè)計的基礎(chǔ)后，還要在控制軟件的正確控制之下，接口電路才能正常工作。課程內(nèi)容中涉及的微機系統(tǒng)構(gòu)成、指令系統(tǒng)、匯編程序設(shè)計等都是為其服務的，因此該課程的核心是設(shè)計接口電路并且編寫正確的控制軟件，教學內(nèi)容和方式都應圍繞這一核心展開。

2.微機原理及應用課程教學中存在的問題。該課程目標是培養(yǎng)學生應用系統(tǒng)接口的軟、硬件設(shè)計、開發(fā)能力，但是在實際的教學中，系統(tǒng)設(shè)計的思想?yún)s很少涉及。理論課教學中基本上都是按照教材的編排內(nèi)容按部就班地講授各個部分的理論知識，雖然在接口電路部分涉及到控制程序的編寫，但也只是某一種接口電路的設(shè)計及相關(guān)控制程序的編寫。在實驗教學中，也是針對某一種接口電路的設(shè)計和控制軟件的編寫，這就使得學生在學習中應用系統(tǒng)設(shè)計的概念極為薄弱，甚至沒有;所學的知識是分散的，無法形成完整的知識系統(tǒng)。

三、三級項目設(shè)計思路

CDIO工程教育模式強調(diào)在模擬社會化的產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)環(huán)節(jié)中，培養(yǎng)學生的工程基礎(chǔ)知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力，以項目為導向，指引學生的課程理論學習及實踐活動，激發(fā)學生的學習興趣，發(fā)揮學生學習的主動性，引導其有目的地進行自主的、探索式的學習。微機原理及應用課程是要使學生具備微機應用系統(tǒng)接口的軟、硬件設(shè)計開發(fā)能力，面對這樣的需求，基于現(xiàn)有的實驗條件，我們在課程中設(shè)立一個三級項目。借助項目來實現(xiàn)這樣兩個目的：一是三級項目是一個相對完整的應用控制系統(tǒng)，通過設(shè)計并實現(xiàn)這樣一個控制系統(tǒng)，使學生經(jīng)歷一個從需求分析、實現(xiàn)受限、系統(tǒng)設(shè)計、調(diào)試的完整過程，對于應用系統(tǒng)有更為清晰、明確的認識和理解，建立應用系統(tǒng)設(shè)計的概念，增強了學生對于應用系統(tǒng)的感性認識。二是盡可能多的利用課程中所學的接口電路種類，將課堂上講授的理論知識應用在實際的系統(tǒng)設(shè)計、實踐中，達到理論與實踐相互印證及課程知識點的整合?；谏鲜鏊悸?，要求學生基于實驗室現(xiàn)有的實驗箱（HQFC-A-386EX），設(shè)計一個自動溫控系統(tǒng)，實現(xiàn)溫度采集、溫度顯示、溫度判斷、聲光報警、降溫設(shè)備啟動等功能。通過這樣一個完整的系統(tǒng)設(shè)計過程，使學生經(jīng)過分析、設(shè)計、實踐的訓練過程，綜合運用了AD轉(zhuǎn)換接口、數(shù)碼管顯示接口、8253定時芯片接口、電機控制接口、匯編語言程序設(shè)計等知識，鍛煉、培養(yǎng)了學生的系統(tǒng)設(shè)計、實踐能力。

四、三級項目實施內(nèi)容

本三級項目要求學生使用ADC0809、DAC0832、8253、8255等芯片設(shè)計并制作一個自動溫度采集、顯示、報警、控制降溫設(shè)備的應用系統(tǒng)，可實現(xiàn)功能分別如下：①溫度采集：能夠?qū)δM輸出的溫度傳感器信號進行采集，利用AD轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，為控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)輸入做好準備;②溫度顯示：根據(jù)AD轉(zhuǎn)換器輸入的數(shù)據(jù)進行基本的數(shù)據(jù)處理，并自主選擇系統(tǒng)的顯示方案;③溫度超限判斷：自主設(shè)定溫度報警門限，并能夠根據(jù)設(shè)定門限判斷溫度是否超限報警;④聲光報警：溫度超限時發(fā)出聲光報警信號;⑤降溫設(shè)備的控制：根據(jù)溫度信號控制降溫設(shè)備（風扇）的啟動與關(guān)閉。主要內(nèi)容包括：自動溫控系統(tǒng)的需求分析;自動溫控系統(tǒng)的模塊設(shè)計;自動溫控系統(tǒng)各模塊接口電路設(shè)計;接口電路驅(qū)動程序設(shè)計;設(shè)計報告的撰寫;項目結(jié)題匯報。

五、三級項目實施方案

1.任務及要求。三級項目采用分組的方式進行。5～6名同學組成1組，每組設(shè)組長1人。為了使學生有較為充足的設(shè)計、實踐時間，并且激發(fā)學生的學習主觀能動性，三級項目題目在第四章（微機總線）開始授課前下發(fā)。學生自由結(jié)成小組，選出組長，由組長依據(jù)組員的特點進行分工及項目工作進度安排。各小組應根據(jù)項目題目及課程的進度，按時完成資料的查閱及系統(tǒng)方案的設(shè)計、實踐。系統(tǒng)實踐及軟件調(diào)試工作在實驗室完成。三級項目將以答辯和演示的形式進行驗收。答辯結(jié)束后，學生需及時上交項目研究報告和PPT。

2.進程安排。各組應根據(jù)項目要求完成系統(tǒng)分析、設(shè)計、實踐等任務，具體進程安排見表1。

3.成績評定。項目執(zhí)行期間，嚴格考勤。學生必須按時參加項目研究，不準無故缺席、早退。指導教師根據(jù)學生出勤情況、組內(nèi)互評情況、自動溫控系統(tǒng)的設(shè)計及實現(xiàn)程度、PPT匯報、答辯、匯報提問、研究報告撰寫等方面情況綜合評定每個學生的項目成績，在項目研究中對表現(xiàn)突出的學生給予獎勵，并記入考核成績。成績評定標準見表2。

六、實施分析

從三級項目最終的實施結(jié)果來看，三級項目的內(nèi)容和工作量是合理的，除個別小組只實現(xiàn)了部分功能外，其余小組均完成全部內(nèi)容。學生反映經(jīng)過這次三級項目的鍛煉，能夠?qū)⒄n堂上講授的理論知識應用到實際的系統(tǒng)設(shè)計、實踐中，獲得了理論知識應用的切身體驗，增強了感性認識，也在具體的項目實施中發(fā)現(xiàn)了原有知識的欠缺之處，主動地進行彌補，完善了知識結(jié)構(gòu)。通過具體的工程鍛煉，增強了系統(tǒng)設(shè)計能力和工程實踐能力，團隊的工作方式也培養(yǎng)了學生的團隊意識和溝通能力，利用多媒體手段進行項目匯報和答辯提高了學生的表達能力。在取得一些效果的同時，也發(fā)現(xiàn)了一些不足之處，如：相對于任務要求，每組學生數(shù)有些偏多，有學生的任務量偏少，沒有得到充分鍛煉和發(fā)揮。今后的實踐中我們將進行適當?shù)恼{(diào)整，使學生得到盡可能的充分鍛煉。

七、結(jié)束語

通過這次三級項目的實施，改變了原有的教學方式，利用項目做引導，促使學生主動的進行知識的學習、完善;相對完整的工程設(shè)計、實踐過程提高了學生的工程意識和系統(tǒng)實踐能力，為學生今后的工程實踐奠定了扎實的基礎(chǔ)。

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