張曉培　何永玲　崔傳真　王躍飛　申康

【摘 要】針對《單片機模塊》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教學(xué)過程中，形成了以“項目驅(qū)動為方法、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)用到單片機模塊課程教學(xué)過程中，以此來適應(yīng)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)要求。

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

中圖分類號：G642 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 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，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[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。“單片機模塊”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)生是否達到了學(xué)以致用的程度。

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隊；再次，學(xué)生對項目進行目標(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，團隊中的成員為了項目實施會進行一系列的協(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】

[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.