張曉培 何永玲 崔傳真 王躍飛 申 康

（欽州學(xué)院機械與船舶海洋工程學(xué)院，廣西 欽州 535011）

0　引言

近年來，我國高等教育發(fā)展的重點放在了應(yīng)用型人才的培養(yǎng)上，國內(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?！皢纹瑱C模塊”是自動化專業(yè)的一門綜合性較強的專業(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、機器人設(shè)計類競賽的核心基礎(chǔ)。該課程在自動化專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)方案中對培養(yǎng)和提高學(xué)生工程分析和解決實際問題的能力起著重要的作用。因此,本文提出采用OBE-CDIO工程教育模式來設(shè)計開發(fā)我校的單片機模塊課程的教學(xué)過程，對改進(jìn)該課程的教學(xué)提供了一個新的教學(xué)改革思路。

1　以往單片機模塊教學(xué)中存在的問題

單片機模塊課程包括單片機原理和單片機原理實驗，是理論與實踐并重的課程。然而在傳統(tǒng)的教學(xué)過程中存在如下問題：

1.1　教材內(nèi)容過于陳舊

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

1.2　教學(xué)方法陳舊

在教學(xué)過程中老師按照教學(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會，學(xué)習(xí)興趣比較低，教學(xué)效果不理想。

1.3　實驗教學(xué)環(huán)節(jié)效果差

目前單片機的實驗學(xué)時占的比重不大，實驗項目都是依據(jù)現(xiàn)有的開發(fā)板而進(jìn)行的，并且基本上都是驗證性實驗，缺乏綜合設(shè)計性實驗項目。學(xué)生所做的實驗知識點連貫性不強，導(dǎo)致整個課程學(xué)完了，大多數(shù)學(xué)生依然不能系統(tǒng)地掌握單片機項目開發(fā)的過程。

1.4　考核方式單一

目前，該門課程以平時成績占10%、實驗成績占30%和卷面成績占60%的最終成績作為評價學(xué)生學(xué)習(xí)效果的考核方式。通過傳統(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，不能夠了解到學(xué)生是否達(dá)到了學(xué)以致用的程度。

表1　單片機模塊課程的CDIO能力培養(yǎng)目標(biāo)矩陣

針對傳統(tǒng)教學(xué)模式下的問題，一些高校將項目驅(qū)動和案例分析的方法應(yīng)用到單片機課程教學(xué)改革中[3-4]。雖然通過這些方法，學(xué)生的興趣和學(xué)習(xí)的主動性都得到了一定的提高，但是作為應(yīng)用型人才他們在團(tuán)隊協(xié)作和企業(yè)環(huán)境下開發(fā)設(shè)計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前者的缺陷。鑒于上述的問題，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模塊化教學(xué)過程中，通過此方法培養(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模式下的單片機模塊項目驅(qū)動學(xué)習(xí)

2.1　單片機能力培養(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)過程中，學(xué)生專業(yè)知識和技術(shù)性水平的提高。在單片機模塊課程中所需要掌握的專業(yè)能力從技術(shù)知識和推理能力這個層面體現(xiàn)，由4個方面組成：（1）掌握系統(tǒng)設(shè)計過程中的框架和設(shè)計步驟；（2）硬件電路設(shè)計；（3）軟件程序設(shè)計；（4）系統(tǒng)設(shè)計時課程群內(nèi)其他知識的綜合應(yīng)用。素質(zhì)能力從個人職業(yè)技能和職業(yè)道德等其他3個層面體現(xiàn)，具體包含了職業(yè)技能、團(tuán)隊協(xié)作、企業(yè)環(huán)境等。

2.2　項目實施環(huán)節(jié)

在單片機模塊教學(xué)過程中，采用項目驅(qū)動的方法來培養(yǎng)能力矩陣中的能力。根據(jù)CDIO能力培養(yǎng)大綱的四個層面展開項目的實施過程，具體環(huán)節(jié)包括了以下四個步驟：首先，單片機模塊理論教學(xué)環(huán)節(jié)；其次，教師介紹項目任務(wù)和要求，指導(dǎo)學(xué)生組成若干有效的團(tuán)隊；再次，學(xué)生對項目進(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)試和項目報告的形成；最后，項目實現(xiàn)結(jié)果的測試和項目報告的評價。它可以包括教師評價、學(xué)生自評和學(xué)生間互評等。

2.3　考核方式

依據(jù)OBE的教育理念，主要從知識和能力兩方面考核?？记诤推綍r作業(yè)占10%、實驗與報告占30%、項目實施占20%和期末試卷考試占40%。卷面成績反映了學(xué)生掌握理論知識的能力，實驗與項目及其對應(yīng)的報告反映了學(xué)生的工程推理與解決問題、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)生由被動到主動的轉(zhuǎn)變

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

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：認(rèn)識選擇單片機及外圍芯片的準(zhǔn)則；掌握單片機接口電路的驅(qū)動方法等。而以結(jié)果為本即學(xué)生能選擇合適的單片機芯片和外圍接口來實現(xiàn)設(shè)計項目的需求等。

3.3　獨立完成到團(tuán)隊合作的轉(zhuǎn)變

以項目驅(qū)動的學(xué)習(xí)方法，需要學(xué)生以小組的形式完成任務(wù)。而在合作的過程中，團(tuán)隊中的成員為了項目實施會進(jìn)行一系列的協(xié)調(diào)和交流，它們在這個過程中逐漸培養(yǎng)了團(tuán)隊合作精神。

4　結(jié)束語

本文提出的基于OBE-CDIO教學(xué)模式下的單片機模塊的改革，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)計的核心，通過項目驅(qū)動的方法來培養(yǎng)單片機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、團(tuán)隊協(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)提供了一個有效的解決方案。

【參考文獻(xiàn)】

［1］劉亮軍.地方普通本科高校應(yīng)用型人才培養(yǎng)機制創(chuàng)新[J].教 育 與 職 業(yè) ，2017(14)：50-53.

［2］葛雷,金巨波,唐友.基于混合式教學(xué)的產(chǎn)教融合、工學(xué)結(jié)合培養(yǎng)模式的探索[J].信息記錄材料,2018,19(01)：157-160.

［3］尤新芳.單片機一體化教學(xué)中項目驅(qū)動法之教學(xué)設(shè)計[J].職 業(yè) ,2016(34)：62.

［4］劉宏濤.淺談案例分析法在中職教育中的應(yīng)用——單片機原理的案例分析應(yīng)用[J].新課程(教育學(xué)術(shù)),2012(03)：113.