張曉培　何永玲　崔傳真　王躍飛　申康

【摘 要】針對(duì)《單片機(jī)模塊》傳統(tǒng)的授課模式和考核方式很難適應(yīng)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的問(wèn)題，本文將專業(yè)認(rèn)證中OBE人才培養(yǎng)體系和CDIO教育模式引入到單片機(jī)教學(xué)過(guò)程中，形成了以“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)為方法、教師講授為引導(dǎo)、學(xué)生自學(xué)為主體”的新教學(xué)方法。將該教學(xué)方法應(yīng)用到單片機(jī)模塊課程教學(xué)過(guò)程中，以此來(lái)適應(yīng)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)要求。

【關(guān)鍵詞】單片機(jī)；CDIO教育模式；OBE；應(yīng)用型人才

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）03-0028-003

Research on the Reform and Practice about the Single-chip Microcomputer Course Based on OBE-CDIO Engineering Education Model

ZHANG Xiao-pei HE Yong-ling CUI Chuan-zhen WANG Yue-fei SHEN Kang

（College of mechanical and marine engineering， Qinzhou University， Qinzhou 535011， China）

【Abstract】According to the problem that the traditional teaching mode and evaluation mode of Single chip computer module already very much difficult to meet the need of training the applied talent ，this paper introduces the personnel training system of OBE and CDIO engineering education model into the teaching of Single chip computer module.It forms a new teaching method，which is based on project driving as a method， teacher teaching as a guide，students self studyv as the main way and output oriented. The teaching method is applied to the process of MCU teaching， in order to adapt to the development requirement of applied person with ability.

【Key words】Single chip computer module； CDIO education model；Outcome-Based Education；Applied talents

0 引言

近年來(lái)，我國(guó)高等教育發(fā)展的重點(diǎn)放在了應(yīng)用型人才的培養(yǎng)上，國(guó)內(nèi)的諸多學(xué)者也紛紛在教育教學(xué)改革中不斷的摸索和改進(jìn)[1-2]，其中工程專業(yè)認(rèn)證中的OBE-CDIO人才培養(yǎng)模式與我國(guó)的應(yīng)用型人才培養(yǎng)理念基本上是一致的，而且系統(tǒng)地體現(xiàn)了“學(xué)做結(jié)合”的理念。“單片機(jī)模塊”是自動(dòng)化專業(yè)的一門綜合性較強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，它不僅是控制系統(tǒng)等后續(xù)專業(yè)課程的基礎(chǔ)，還是畢業(yè)設(shè)計(jì)、機(jī)器人設(shè)計(jì)類競(jìng)賽的核心基礎(chǔ)。該課程在自動(dòng)化專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)方案中對(duì)培養(yǎng)和提高學(xué)生工程分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力起著重要的作用。因此，本文提出采用OBE-CDIO工程教育模式來(lái)設(shè)計(jì)開發(fā)我校的單片機(jī)模塊課程的教學(xué)過(guò)程，對(duì)改進(jìn)該課程的教學(xué)提供了一個(gè)新的教學(xué)改革思路。

1 以往單片機(jī)模塊教學(xué)中存在的問(wèn)題

單片機(jī)模塊課程包括單片機(jī)原理和單片機(jī)原理實(shí)驗(yàn)，是理論與實(shí)踐并重的課程。然而在傳統(tǒng)的教學(xué)過(guò)程中存在如下問(wèn)題：

1.1 教材內(nèi)容過(guò)于陳舊

比如在單片機(jī)編程語(yǔ)言的學(xué)習(xí)過(guò)程中，大多教材的案例還是采用的是編程語(yǔ)言等。

1.2 教學(xué)方法陳舊

在教學(xué)過(guò)程中老師按照教學(xué)大綱進(jìn)行課堂內(nèi)容的講授，造成了學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)容局限于教材中。從而使得學(xué)生缺乏思維鍛煉的機(jī)會(huì)，學(xué)習(xí)興趣比較低，教學(xué)效果不理想。

1.3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)效果差

目前單片機(jī)的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)占的比重不大，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都是依據(jù)現(xiàn)有的開發(fā)板而進(jìn)行的，并且基本上都是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，缺乏綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。學(xué)生所做的實(shí)驗(yàn)知識(shí)點(diǎn)連貫性不強(qiáng)，導(dǎo)致整個(gè)課程學(xué)完了，大多數(shù)學(xué)生依然不能系統(tǒng)地掌握單片機(jī)項(xiàng)目開發(fā)的過(guò)程。

1.4 考核方式單一

目前，該門課程以平時(shí)成績(jī)占10%、實(shí)驗(yàn)成績(jī)占30%和卷面成績(jī)占60%的最終成績(jī)作為評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的考核方式。通過(guò)傳統(tǒng)考核形式只能了解到學(xué)生們學(xué)習(xí)到了什么書面知識(shí)，不能夠了解到學(xué)生是否達(dá)到了學(xué)以致用的程度。

針對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式下的問(wèn)題，一些高校將項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)和案例分析的方法應(yīng)用到單片機(jī)課程教學(xué)改革中[3-4]。雖然通過(guò)這些方法，學(xué)生的興趣和學(xué)習(xí)的主動(dòng)性都得到了一定的提高，但是作為應(yīng)用型人才他們?cè)趫F(tuán)隊(duì)協(xié)作和企業(yè)環(huán)境下開發(fā)設(shè)計(jì)等方面還有一定的不足之處。而工程認(rèn)證中的CDIO教育模式恰恰可以彌補(bǔ)前者的缺陷。鑒于上述的問(wèn)題，本文將專業(yè)認(rèn)證中的OBE人才培養(yǎng)體系和CDIO教育模式引入到單片機(jī)模塊化教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)此方法培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)推理、溝通、協(xié)作等方面的能力，培養(yǎng)德才兼?zhèn)涞膽?yīng)用型人才。

2 CDIO模式下的單片機(jī)模塊項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)

2.1 單片機(jī)能力培養(yǎng)目標(biāo)矩陣

CDIO以培養(yǎng)工程師的角度確定了人才的培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)，這些具體的標(biāo)準(zhǔn)有效地體現(xiàn)了培養(yǎng)應(yīng)用型人才所應(yīng)該具備的能力。所以本文在單片機(jī)模塊教學(xué)改革中建立了基于CDIO培養(yǎng)目標(biāo)的能力矩陣，如表1所示。該能力矩陣主要是從專業(yè)能力和素質(zhì)兩大方面進(jìn)行細(xì)化的。專業(yè)能力側(cè)重于在教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生專業(yè)知識(shí)和技術(shù)性水平的提高。在單片機(jī)模塊課程中所需要掌握的專業(yè)能力從技術(shù)知識(shí)和推理能力這個(gè)層面體現(xiàn)，由4個(gè)方面組成：（1）掌握系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中的框架和設(shè)計(jì)步驟；（2）硬件電路設(shè)計(jì)；（3）軟件程序設(shè)計(jì)；（4）系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)課程群內(nèi)其他知識(shí)的綜合應(yīng)用。素質(zhì)能力從個(gè)人職業(yè)技能和職業(yè)道德等其他3個(gè)層面體現(xiàn)，具體包含了職業(yè)技能、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、企業(yè)環(huán)境等。

2.2 項(xiàng)目實(shí)施環(huán)節(jié)

在單片機(jī)模塊教學(xué)過(guò)程中，采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的方法來(lái)培養(yǎng)能力矩陣中的能力。根據(jù)CDIO能力培養(yǎng)大綱的四個(gè)層面展開項(xiàng)目的實(shí)施過(guò)程，具體環(huán)節(jié)包括了以下四個(gè)步驟：首先，單片機(jī)模塊理論教學(xué)環(huán)節(jié)；其次，教師介紹項(xiàng)目任務(wù)和要求，指導(dǎo)學(xué)生組成若干有效的團(tuán)隊(duì)；再次，學(xué)生對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行目標(biāo)分析、可行性分析和成本預(yù)算等，到最終的綜合調(diào)試和項(xiàng)目報(bào)告的形成；最后，項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)結(jié)果的測(cè)試和項(xiàng)目報(bào)告的評(píng)價(jià)。它可以包括教師評(píng)價(jià)、學(xué)生自評(píng)和學(xué)生間互評(píng)等。

2.3 考核方式

依據(jù)OBE的教育理念，主要從知識(shí)和能力兩方面考核?？记诤推綍r(shí)作業(yè)占10%、實(shí)驗(yàn)與報(bào)告占30%、項(xiàng)目實(shí)施占20%和期末試卷考試占40%。卷面成績(jī)反映了學(xué)生掌握理論知識(shí)的能力，實(shí)驗(yàn)與項(xiàng)目及其對(duì)應(yīng)的報(bào)告反映了學(xué)生的工程推理與解決問(wèn)題、分析和交流溝通的能力。該考核方式在滿足OBE的要求情況下，可以有效地評(píng)估學(xué)生的能力。

3 OBE-CDIO模式下的教學(xué)改革的效果

3.1 學(xué)生由被動(dòng)到主動(dòng)的轉(zhuǎn)變

傳統(tǒng)教學(xué)是以教師計(jì)劃給學(xué)生介紹關(guān)于單片機(jī)的概念并向?qū)W生展示單片機(jī)的具體應(yīng)用，基于結(jié)果為本的教學(xué)是學(xué)生將能夠運(yùn)用單片機(jī)相關(guān)的知識(shí)發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題。

3.2 教學(xué)目標(biāo)從內(nèi)容為本到結(jié)果為本的轉(zhuǎn)變

傳統(tǒng)的教學(xué)是學(xué)生會(huì)：認(rèn)識(shí)選擇單片機(jī)及外圍芯片的準(zhǔn)則；掌握單片機(jī)接口電路的驅(qū)動(dòng)方法等。而以結(jié)果為本即學(xué)生能選擇合適的單片機(jī)芯片和外圍接口來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)項(xiàng)目的需求等。

3.3 獨(dú)立完成到團(tuán)隊(duì)合作的轉(zhuǎn)變

以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的學(xué)習(xí)方法，需要學(xué)生以小組的形式完成任務(wù)。而在合作的過(guò)程中，團(tuán)隊(duì)中的成員為了項(xiàng)目實(shí)施會(huì)進(jìn)行一系列的協(xié)調(diào)和交流，它們?cè)谶@個(gè)過(guò)程中逐漸培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)合作精神。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文提出的基于OBE-CDIO教學(xué)模式下的單片機(jī)模塊的改革，以學(xué)習(xí)結(jié)果為導(dǎo)向，以CDIO工程教育標(biāo)準(zhǔn)為課程教學(xué)設(shè)計(jì)的核心，通過(guò)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的方法來(lái)培養(yǎng)單片機(jī)模塊課程能力矩陣中的能力目標(biāo)。該方法有效地培養(yǎng)了學(xué)生的技術(shù)知識(shí)、團(tuán)隊(duì)協(xié)作和職業(yè)素質(zhì)等方面的能力，為應(yīng)用型人才的培養(yǎng)提供了一個(gè)有效的解決方案。

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