高菊玲

摘? 要 針對單片機課程教學(xué)現(xiàn)狀，打破傳統(tǒng)，將RPP-CDIO工程教育理念融入單片機原理與應(yīng)用課程教學(xué)活動中，培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力和實踐能力的復(fù)合型技術(shù)技能人才，增強學(xué)生的就業(yè)競爭力。

關(guān)鍵詞 RPP-CDIO;單片機原理與應(yīng)用課程;教學(xué)改革;高職院校

中圖分類號：G712? ? 文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2019）22-0092-04

Exploration and Practice of Teaching Reform of Course of Prin-ciple and Application of SCM in Vocational Colleges based on RPP-CDIO//GAO Juling

Abstract Aiming at the current teaching situation of SCM course， we

break the traditional teaching methods and integrate the concept of

RPP-CDIO engineering education into the teaching activities. In this

way， compound technical skilled talents with innovation ability and

practical ability can be cultivated and the employment competitive-ness of the students can be improved.

Key words RPP-CDIO; course of principle and application of SCM;

teaching reform; vocational colleges

1 引言

CDIO作為工程教育界近年的最新成果，由麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等幾所大學(xué)經(jīng)過數(shù)年時間創(chuàng)立，其適應(yīng)性與先進性受到國際高度認(rèn)可。CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運行（Operate），以具體項目為課程主體，讓學(xué)生以主動實踐的方式參與產(chǎn)品的構(gòu)思、研發(fā)、實現(xiàn)、運行到再優(yōu)化的整個項目周期，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，邊動手操作邊學(xué)習(xí)思考，讓學(xué)生以小組的形式主動參與項目實施過程，從而獲得技術(shù)知識和推理能力、個人能力、職業(yè)能力和態(tài)度、人際交往能力、團隊協(xié)作能力等，適應(yīng)現(xiàn)代企業(yè)的需求[1-2]。21世紀(jì)初，CDIO概念引入中國，經(jīng)香港大學(xué)、清華大學(xué)、汕頭大學(xué)等相關(guān)機構(gòu)單位推進實施，已經(jīng)取得明顯的效果。

RPP-CDIO工程教育模式以CDIO教育模式為基礎(chǔ)，是針對單片機原理與應(yīng)用課程特點所提出的新型教育模式。此模式以項目需求為引導(dǎo)（Requirement）、以動手實踐為手段（Practice）、以項目流程為載體（Procedure），致力于培養(yǎng)符合當(dāng)代職業(yè)要求的專業(yè)人才[3]。

2 單片機原理與應(yīng)用課程現(xiàn)狀

單片機原理與應(yīng)用是江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電一體化等專業(yè)開設(shè)的一門專業(yè)課，涉及模擬電子、數(shù)字電子、程序設(shè)計等多方面的知識，對培養(yǎng)學(xué)生掌握數(shù)字化控制技術(shù)和軟硬件結(jié)合的電子設(shè)計、編程應(yīng)用能力起著至關(guān)重要的作用。隨著單片機產(chǎn)品在消費、生產(chǎn)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，從單片機人才崗位需求來看，用人單位越來越重視學(xué)生的單片機產(chǎn)品開發(fā)和實際工程應(yīng)用能力，要求學(xué)生能靈活運用各種接口技術(shù)、控制技術(shù)，具有扎實的軟硬件基礎(chǔ)和較強的實踐、創(chuàng)新能力。

目前，絕大部分高職院校的單片機教學(xué)基本上摒棄了原先教條式的純理論知識傳授，改為項目化的教學(xué)，使學(xué)生在完成具體項目的過程中進行操作技能訓(xùn)練和必需的理論知識的學(xué)習(xí)，對培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和自信心效果明顯。但項目化教學(xué)的內(nèi)容大都從單片機原理、功能模塊、知識點角度考慮選取，各項目之間是獨立的知識模塊，缺乏系統(tǒng)性，與產(chǎn)品的工程概念尚有很大的距離[4-5]。

提高單片機課程教學(xué)質(zhì)量，需要徹底打破傳統(tǒng)，探索一種能較好地培養(yǎng)學(xué)生工程應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力的教學(xué)模式，以適應(yīng)就業(yè)市場對單片機人才所提出的要求。RPP-CDIO工程教育模式正是一種好方法。

3 基于RPP-CDIO模式的課程實施

以實際項目為載體，重新組織教學(xué)內(nèi)容? RPP-CDIO工程教育模式以實際項目需求為引導(dǎo)，強調(diào)學(xué)生綜合素養(yǎng)的培養(yǎng)，讓學(xué)生全程參與項目的構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)、運行到再優(yōu)化，通過參與項目的全過程，在“學(xué)中做”，通過不斷地發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，在“做中學(xué)”，培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作能力和職業(yè)技能。按照RPP-CDIO模式，將教學(xué)內(nèi)容分為若干個實際的項目，如表1所示，學(xué)生也可以自主選題。

以學(xué)生為中心，教師和學(xué)生分工明確，以實際項目的需求為引導(dǎo)，以實際項目的實施為載體，以培養(yǎng)學(xué)生的動手實踐能力為手段，每個項目分為構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)、運行四個階段，每個階段的實施流程如圖1所示。從簡單項目開始，再到工程實際項目，逐步引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會思考，培養(yǎng)學(xué)生的工程思維，為以后走上工作崗位打好基礎(chǔ)。

以培養(yǎng)學(xué)生的產(chǎn)品意識為主，師生共同開展項目構(gòu)思? 一個好的項目是RPP-CDIO模式的關(guān)鍵，教師可以布置一些通用的單片機項目，并在泛亞平臺上發(fā)布項目相關(guān)預(yù)習(xí)內(nèi)容，通過通用項目的完成，掌握基礎(chǔ)的理論知識。教師也可以引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)項目，將班級學(xué)生分成3～4人一組，讓學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)、知網(wǎng)、博客、專題網(wǎng)站等去廣泛查閱相關(guān)文獻，由學(xué)生自主選擇項目。學(xué)生自主選擇的項目，由學(xué)生團隊共同完成項目前期的調(diào)研、項目任務(wù)書，并提出項目設(shè)計思路與方案。在前期項目構(gòu)思的準(zhǔn)備階段，學(xué)生團隊需要通力合作，自主合作探究式學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的產(chǎn)品意識和團隊協(xié)作的能力。每個小組之間還可以相互學(xué)習(xí)、相互挑刺，更好地完善項目，最后由教師對每個小組構(gòu)思的項目進行完善和明確。

以培養(yǎng)學(xué)生的總體規(guī)劃能力為主，完成項目的總體設(shè)計? 圍繞確定的項目，學(xué)生團隊完成項目的總體設(shè)計，包括關(guān)鍵電路的設(shè)計、程序的設(shè)計和軟硬件的聯(lián)調(diào)仿真。如果是簡單的項目，要求學(xué)生用Proteus畫好原理圖，用Keil進行源程序的設(shè)計，最后進行軟硬件的聯(lián)調(diào)仿真。如果是復(fù)雜的項目，在教師的指導(dǎo)下進行方案的反復(fù)討論、比較和論證，確保項目設(shè)計是最優(yōu)設(shè)計。比如在溫室控制系統(tǒng)設(shè)計這個項目中，溫室內(nèi)可控的環(huán)境因子不是唯一的，而且相互之間可能還有關(guān)聯(lián)。這就需要學(xué)生做好充分的實地調(diào)研，針對某一實際溫室，找清楚可以采集的環(huán)境因子有哪些，能控制的執(zhí)行結(jié)構(gòu)有哪些，只有這樣才能做好項目的頂層設(shè)計，確保后面的項目實現(xiàn)、項目運行的正確開展。

在項目設(shè)計過程中，以學(xué)生為主，教師主要在學(xué)生遇到困難時做好分析、指導(dǎo)工作，并及時給學(xué)生梳理項目設(shè)計過程中所遇到的主要知識點，通過項目設(shè)計培養(yǎng)學(xué)生的總體規(guī)劃能力。只有做好頂層設(shè)計，才能避免一著不慎滿盤皆輸?shù)木置妗?/p>

以培養(yǎng)學(xué)生的動手實踐能力為主，小組共同完成項目? 為了節(jié)省項目的完成時間，在課堂上采用的是面包板搭建電路來完成項目。學(xué)生在完成項目設(shè)計后，學(xué)生團隊成員分工協(xié)作、各司其職，每個成員均有自己負(fù)責(zé)的任務(wù)，有人負(fù)責(zé)電路元器件的選擇，有人負(fù)責(zé)電路的搭建，有人負(fù)責(zé)電路搭建的優(yōu)化，有人負(fù)責(zé)電路搭建完成后的程序的下載、調(diào)試。在項目實現(xiàn)過程中，學(xué)生以主動、完全自主的方式進行，讓學(xué)生學(xué)中做、做中學(xué)，既分工明確，又通力協(xié)作，共同完成項目任務(wù)。

如果做的是教師科研項目中的任務(wù)，需要實物產(chǎn)品，這時會讓學(xué)生用Altium Designer進行電路原理圖和PCB印制電路板的設(shè)計，并讓學(xué)生自己焊接電路板，完成硬件電路的制作。學(xué)生團隊完成項目后，進行小組小結(jié)，小結(jié)遇到的困難、總結(jié)的經(jīng)驗;教師在項目實現(xiàn)這個環(huán)節(jié)主要是答疑、解惑，不以項目最后是否實現(xiàn)來界定成績，更注重學(xué)生在項目實現(xiàn)時的過程考核，注重學(xué)生能力的培養(yǎng)。

以培養(yǎng)學(xué)生的興趣和創(chuàng)新能力為主，實現(xiàn)項目的運行? 項目的構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)固然重要，但也需要做好項目的運行，這是RPP-CDIO的最后一個環(huán)節(jié)，用于每個小組展示自己的項目成果?？梢圆捎庙椖吭O(shè)計報告和項目PPT匯報等形式來展現(xiàn)，每個小組匯報自己項目構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)過程中遇到的困難，如何用自己的方法解決困難，在項目實施的過程中有哪些經(jīng)驗和教訓(xùn)是可以分享的，不管是技術(shù)中的難題還是團隊協(xié)作過程中的難題，都可以一起討論，在互評的過程中優(yōu)化項目、總結(jié)提高，最終完成項目的總結(jié)。通過項目成果的展示，各小組之間有了競爭，更好地促進了學(xué)生創(chuàng)新能力和團隊協(xié)作能力的培養(yǎng);同時，在匯報過程中也鍛煉了學(xué)生的表達能力和溝通交流能力，提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

在項目運行過程中，教師也要給出自己對項目的評價，總結(jié)每個項目完成過程中每個團隊的閃光點以及可以提升的地方。如果是教師科研項目中的任務(wù)，會邀請科研團隊的教師、有豐富工程設(shè)計經(jīng)驗的企業(yè)工程師等參與項目運行階段，更好地對項目給予指導(dǎo)和評價。

4 基于RPP-CDIO模式的課程考核評價

傳統(tǒng)的單片機原理與應(yīng)用課程的考核以期末成績?yōu)橹?，總評成績由平時成績和期末成績組成，一般平時成績占30%，期末成績占70%。期末考試通常采用卷面考試的方式進行，考試情況常常很不理想，很多學(xué)生對基礎(chǔ)的知識點掌握得還可以，但是遇到需要舉一反三的題目時，得分率就很低了。同時，卷面考試的考核方式只是單純地考查學(xué)生對理論知識的掌握程度，忽略了對學(xué)生的實踐動手能力和創(chuàng)新能力的評價，不能夠全方位地對學(xué)生的掌握程度進行考核評價。

采用RPP-CDIO模式開展單片機課程教學(xué)后，更注重學(xué)生在項目的構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)、運行四個環(huán)節(jié)的過程評價，關(guān)注學(xué)生的產(chǎn)品意識、總體規(guī)劃能力、動手實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，培養(yǎng)出具有一定工程實踐能力的學(xué)生，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。因此，改革原有的考核評價方式，以RPP-CDIO工程教育模式的理念為指導(dǎo)，以項目的形式來綜合評價學(xué)生各方面的能力和素養(yǎng)，最終的總評成績由各項目的平均分組成，各項目的考核評價方法如表2所示。每一個環(huán)節(jié)都有每個學(xué)生參與度的評分，這個評分由小組內(nèi)學(xué)生互評得出，確保每一個學(xué)生都能夠在課堂上找到自己的位置，有自己的價值。

每一個考核環(huán)節(jié)還有明確的評分細(xì)則，確?？己说暮侠?、公平和公正。以項目設(shè)計環(huán)節(jié)為例，具體的評分細(xì)則如表3所示，其中A、B、C、D為相應(yīng)的等級，按照90%、80%、70%、60%進行相應(yīng)的配分。

這種注重過程的考核評價方式有利于提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生更好地參與到課程學(xué)習(xí)中來，不僅關(guān)心學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握程度，更關(guān)心學(xué)生的動手實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，提高了學(xué)生的綜合素養(yǎng)，更能培養(yǎng)出適應(yīng)社會發(fā)展的復(fù)合型技術(shù)技能人才。

5 結(jié)語

將RPP-CDIO工程教育模式引入單片機原理與應(yīng)用課程教學(xué)中，打破傳統(tǒng)的教學(xué)模式，圍繞項目的需求，以項目實施過程為載體，以培養(yǎng)學(xué)生的動手實踐能力為目標(biāo)，從項目的構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)、運行四個環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)，已經(jīng)取得初步成效。學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣明顯提高，在項目實施的四個環(huán)節(jié)，學(xué)生參與的積極性大大增加，通過小組的團隊協(xié)作，學(xué)生的團隊協(xié)作意識和團隊協(xié)作能力大大增強，發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力得到很大提升，產(chǎn)品意識和工程素養(yǎng)也得到進一步提高，學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體作用得到很好的展現(xiàn)。

在RPP-CDIO教學(xué)過程中，可能大家會發(fā)現(xiàn)，教師的作用弱化了，很多時候只起到指導(dǎo)的作用。其實不然，教師在學(xué)生學(xué)習(xí)過程中起到重要的指導(dǎo)作用，從項目的構(gòu)思開始，就要指導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)項目，指導(dǎo)學(xué)生確立項目的思路和設(shè)計方案;在項目的設(shè)計過程中也要反復(fù)與學(xué)生討論設(shè)計方案，讓學(xué)生少走彎路;在項目實現(xiàn)時，也要及時答疑、解惑，指導(dǎo)項目實現(xiàn)的正確方向;在項目運行時給出自己對項目完成情況和對團隊成員合作情況的中肯評價，在訓(xùn)練學(xué)生的同時，自身的專業(yè)技能也得到提升，這才是真正的教學(xué)相長。

通過在“學(xué)中做”、在“做中學(xué)”的RPP-CDIO項目式的訓(xùn)練，教師和學(xué)生都得到提高。希望通過不斷的教學(xué)實踐，將教師科研項目或企業(yè)實際產(chǎn)品引入課堂教學(xué)中，不斷改進、優(yōu)化，進一步培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)開發(fā)能力和工程應(yīng)用能力，提升學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)和就業(yè)競爭力。

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