張延麗

（無錫城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程學(xué)院，江蘇 無錫 214153）

0 引言

小型智能產(chǎn)品設(shè)計實訓(xùn)課程是無錫城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院（以下簡稱我校）機電工程學(xué)院智能控制技術(shù)專業(yè)的一門實訓(xùn)課程，針對的是高職二年級的學(xué)生，需要課內(nèi)20學(xué)時，課外一周的時間。小型智能產(chǎn)品設(shè)計實訓(xùn)課程近幾年做的實訓(xùn)項目包括多功能電子秤、智能小車、計算器等基于單片機的電子產(chǎn)品。

根據(jù)國家和各級教育部門的指導(dǎo)精神，我校于去年啟動了課程思政建設(shè)工作，首批立項了30門課程進行課程思政的改革建設(shè)。并根據(jù)專業(yè)分類和課程設(shè)置情況進行分類推進，爭取門門有思政，課課講思政。對于小型智能產(chǎn)品設(shè)計實訓(xùn)課程，我們也根據(jù)課程自身的特點進行了課程思政的探索，挖掘了其自身蘊含的思政元素，并將隱性思政和顯性思政相結(jié)合，該隱性思政的時候就如鹽化水般把思政元素隱含在課程中；該顯性思政的時候也可直接點明其蘊含的職業(yè)精神。實訓(xùn)課程要更加注重學(xué)思結(jié)合、知行統(tǒng)一，增強學(xué)生勇于探索的創(chuàng)新精神、善于解決問題的實踐能力。

1 教學(xué)理念

CDIO代表Conceive、Design、Implement和Operate，即構(gòu)思、設(shè)計、實施和運作，是一種工程教育模式。其核心理念是將教學(xué)和工程實踐緊密結(jié)合，二者相輔相成，相得益彰。它以產(chǎn)品構(gòu)思到運行的整個生命周期為載體，基于工程項目實踐，構(gòu)建理實一體化的教學(xué)模式，讓學(xué)生在“學(xué)中做、做中學(xué)”中強化工程知識和應(yīng)用能力[1]。

將CDIO理念融入整個實訓(xùn)教學(xué)過程，以多功能電子秤等具體實訓(xùn)項目為載體實施，將整個集中性實踐環(huán)節(jié)大致分為構(gòu)思、設(shè)計、實施和運作四個階段，教師和學(xué)生是兩個并行的CDIO互動教學(xué)模式。如圖1所示，在整個實施的過程中，以學(xué)生作為教學(xué)活動中的主體，是實訓(xùn)項目的主持人，負責(zé)整個設(shè)計過程；教師作為項目的協(xié)助者，是教學(xué)過程的組織、輔導(dǎo)和評價人員。

圖1 CDIO工程教育模式

圖1中也給出了整個CDIO教學(xué)過程中的思政（德育）元素，或者說是通過該實訓(xùn)所要培養(yǎng)的學(xué)生應(yīng)該具備的職業(yè)精神。比如說電子秤的實訓(xùn)項目，對它的功能要求是有多層次的，可以只實現(xiàn)稱重的功能，也可以實現(xiàn)能夠輸入單價、顯示重量和總價的功能，或者在前面能夠顯示單價、重量、總價的基礎(chǔ)上還能夠進行語音播報的功能，或者更進一步的能夠?qū)崿F(xiàn)票據(jù)打印或是條碼掃描的功能[2-3]。

在方案確定環(huán)節(jié)，不同小組通過查閱資料，根據(jù)本組同學(xué)的知識、能力情況選擇實現(xiàn)不同層次的功能，從而確定實現(xiàn)的方案。在方案選擇的過程中激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新性，鼓勵學(xué)生不斷創(chuàng)新，突破自我，從而形成自己的設(shè)計方案。同時在方案論證的時候，讓學(xué)生自己查閱資料比較需要用到的單片機等芯片的國內(nèi)外情況，讓學(xué)生了解到我們的中國芯還被別人卡著脖子，在這方面，我們必須自力更生、自主創(chuàng)新，掌握關(guān)鍵的核心技術(shù)。就像我們中國的航天技術(shù)一樣，以前同樣被別人拒之門外，而現(xiàn)在經(jīng)過我國航天人的不斷努力，我們的航天技術(shù)已經(jīng)世界領(lǐng)先。我們的中國芯技術(shù)遲早也會像我國的深海深空技術(shù)一樣達到世界領(lǐng)先水平。從而堅定同學(xué)們的文化自信、道路自信，激發(fā)學(xué)生的愛國熱情。

在系統(tǒng)設(shè)計環(huán)節(jié)，電路原理圖的繪制可以在Altium Designer軟件上進行，C語言程序代碼的編寫利用Keil uvision4軟件，軟、硬件的虛擬功能仿真使用Proteus仿真軟件進行。這其中，不論是電路原理圖的繪制還是C程序代碼的編寫，都要遵守一定的規(guī)范，尤其是C程序代碼的編寫，哪怕是少一個標點符號在Keil軟件中編譯的時候都會出錯，所以要求學(xué)生必須養(yǎng)成認真、一絲不茍的學(xué)習(xí)態(tài)度；更要遵守一定的行業(yè)規(guī)范，從而上升到遵守學(xué)校的校規(guī)校紀，乃至國家的法律法規(guī)。

在實物制作環(huán)節(jié)，學(xué)生在領(lǐng)取、使用電子元器件材料的時候，能夠使他們形成節(jié)約、環(huán)保的意識。雖然有些電子元器件比較便宜，比如說電阻，但也不能讓他們浪費，用多少領(lǐng)取多少,或者沒用完的及時分類回收。實物制作過程中使用的細導(dǎo)線等材料盡量能夠二次回收利用，也減少對土壤環(huán)境的污染，從而引導(dǎo)學(xué)生形成環(huán)保意識。在對電路板進行焊接的時候，對焊點的要求要精益求精，避免造成虛焊等故障，從而培養(yǎng)學(xué)生精益求精、踏實苦干的工匠精神[4]。

在實物展示環(huán)節(jié)，主要是教師組織學(xué)生進行答辯，學(xué)生對所做的電子秤等項目進行實物功能演示、匯報問答、撰寫實訓(xùn)報告等，最終由教師給出總結(jié)評價。本環(huán)節(jié)鍛煉了學(xué)生的溝通表達能力，同時在本環(huán)節(jié)乃至整個實訓(xùn)過程中都讓學(xué)生體會到了團隊協(xié)作的重要性，也鍛煉了學(xué)生們發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，實現(xiàn)了十全育人中實踐育人的目的。

2 教學(xué)實施過程

小型智能產(chǎn)品設(shè)計實訓(xùn)是一個比較完整的工程實踐項目，比如說學(xué)生做多功能電子秤這個項目，需要經(jīng)歷查閱資料、學(xué)習(xí)研究、方案論證、系統(tǒng)設(shè)計、軟硬件調(diào)試、測試標定、設(shè)計總結(jié)等過程。

多功能電子秤設(shè)計所需的大部分知識點在先修課程中已經(jīng)學(xué)過，學(xué)生有一定的基礎(chǔ)，所以此部分教學(xué)內(nèi)容采用“翻轉(zhuǎn)課堂”的教學(xué)模式。知識點相關(guān)的視頻由教師提前錄制好或是選用學(xué)習(xí)通示范教學(xué)包中的相關(guān)視頻，課前由教師上傳到本課程的超星泛雅網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺（學(xué)習(xí)通）上，讓學(xué)生利用學(xué)習(xí)通進行線上自主學(xué)習(xí)。學(xué)生自主學(xué)習(xí)的過程中，如有疑問可以在手機學(xué)習(xí)通上發(fā)起在線討論，教師和其他同學(xué)都可以進行解答，方便師生、生生之間的交流互動[5]。課堂上由學(xué)生以小組為單位進行知識點的講解、交流，教師進行補充、引導(dǎo)、總結(jié)、評價。課后設(shè)計、制作實物的過程中學(xué)生仍然可以在學(xué)習(xí)通上回顧所學(xué)知識點。

具體的教學(xué)實施過程分為前期、中期和后期的教師工作安排和學(xué)生工作安排。按照并行CDIO互動教學(xué)模式流程，課程的具體教學(xué)實施過程為：

（1）前期（C構(gòu)思）階段：教師課前通過超星泛雅網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺發(fā)布實訓(xùn)項目內(nèi)容與任務(wù)；實訓(xùn)小組劃分名單，比如學(xué)生自己從社會主義核心價值觀中選取了文明、誠信、友善、和諧作為小組的名稱；提供相關(guān)軟件、實訓(xùn)器材等學(xué)習(xí)資料，利用課堂詳細講解實訓(xùn)過程及要求，并對小組方案進行前期考核；學(xué)生課后通過資料查閱和相互交流，自頂向下進行系統(tǒng)功能分析、任務(wù)分解、模塊論證，提出初步設(shè)計思路和方案。

（2）中期（D設(shè)計、I實施）階段：教師首先采用基于翻轉(zhuǎn)課堂的混合教學(xué)模式對相應(yīng)模塊知識點進行講授后，定期到學(xué)生實踐現(xiàn)場巡查指導(dǎo)硬件設(shè)計與焊接以及軟件編程與調(diào)試，并對小組完成情況進行中期考核，提出優(yōu)化改進意見；學(xué)生自底向上、由淺入深、由簡到繁地開展模塊設(shè)計，進行元器件選型、參數(shù)計算、焊接制板、系統(tǒng)軟硬件綜合調(diào)試等。

（3）后期（O運作）階段：教師組織項目展示和答辯，并對該項目的設(shè)計方案、設(shè)計思路、關(guān)鍵技術(shù)、創(chuàng)新點等進行點評，綜合判分；學(xué)生操作演示實物作品的功能，并制作PPT，進行匯報交流，撰寫并提交實訓(xùn)報告。

3 考核方式

小型智能產(chǎn)品設(shè)計實訓(xùn)課程的考核采用過程性考核，整個考核過程和教學(xué)實施過程相對應(yīng)分為前期、中期和后期考核，同時在整個考核過程中也融入了對學(xué)生職業(yè)精神（德育元素）的考核。

（1）前期考核（20分）：是對多種設(shè)計方案進行分析篩選的過程，并且判斷是否具有創(chuàng)新性；系統(tǒng)方案結(jié)構(gòu)框圖、程序流程圖等的規(guī)范性。

（2）中期考核（30分）：硬件電路設(shè)計、布局及實物焊接，軟件程序設(shè)計及系統(tǒng)調(diào)試等的設(shè)計制作能力；實踐操作過程中的排故糾錯能力；實訓(xùn)過程中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力；學(xué)生的團隊協(xié)作能力。

（3）后期考核（50分）：實物作品驗收考核功能的豐富程度、整機焊接質(zhì)量、作品美觀性等；實訓(xùn)報告要求內(nèi)容詳實完整，格式規(guī)范；PPT答辯考核對整個系統(tǒng)的設(shè)計方案、各模塊的工作原理及功能進行闡述，對設(shè)計、制作過程中遇到的問題及解決問題的方法進行說明。

4 結(jié)論

小型智能產(chǎn)品設(shè)計實訓(xùn)選取的實訓(xùn)項目都是與生活密切相關(guān)，教學(xué)過程融入CDIO工程教育理念，以工程實踐項目為驅(qū)動，實現(xiàn)了項目化教學(xué)，促進了教學(xué)改革，提高了學(xué)生的團隊協(xié)作、溝通表達、實踐動手能力；實訓(xùn)項目內(nèi)容層次分明，適用于不同能力水平的學(xué)生，實現(xiàn)了分層教育培養(yǎng)，激發(fā)了學(xué)生參與實踐的熱情，使不同層次學(xué)生的能力水平都得到了提高；基于翻轉(zhuǎn)課堂的線上線下相結(jié)合的混合教學(xué)模式，突出了學(xué)生的主體地位，發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動性；項目的實施實現(xiàn)了預(yù)期的知識傳授、能力培養(yǎng)、價值引領(lǐng)三位一體的教學(xué)目標，提高了教學(xué)效果與教學(xué)質(zhì)量，更重要的是培養(yǎng)了學(xué)生的職業(yè)精神。