林瑾

摘 要：文章論述了TOPCARES-CDIO教育理念指導下的教材改革，以培養(yǎng)學生八大能力為切入點，從教材的構(gòu)建、特色及建設(shè)成效等方面論述了基于TOPCARES_CDIO的單片機原理與接口課程教材改革的探索與實踐。

關(guān)鍵詞：TOPCARES-CDIO;單片機原理與接口;教材

1引言

CDIO是工程教學改革的重要成果。CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運作（Operate），它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學習工程。在CDIO基本教育理念的基礎(chǔ)上，東軟集團根據(jù)本土的IT專業(yè)情況和教育方式提出了TOPCARES-CDIO的教育理念，對CDIO能力培養(yǎng)大綱做了繼承基礎(chǔ)上的創(chuàng)新，調(diào)整并增加了部分能力指標，構(gòu)建了具有東軟學院特色的TOPCARES-CDIO能力指標體系。

[1]廣東東軟學院計算機學院實施TOPCARES_CDIO教學改革，并創(chuàng)建了具有專業(yè)特色的TOPCARES_CDIO（下文簡稱T-C）能力指標體系，而教材是課程教學內(nèi)容的載體，也是學生學習的必要工具。我們只有把TOPCARES_CDIO的教學理念落實到教材中的每一章節(jié)，才能實現(xiàn)以TOPCARES_CDIO改革的人才培養(yǎng)目標的實現(xiàn)。本課程單片機原理與接口正是實施了TOPCARES_CDIO改革并在實施過程中針對本課程和專業(yè)的特點對課程教材進行了探索及編寫。我們從TOPCARES-CDIO能力指標體系中的八大能力3級指標中的一百多個指標中，結(jié)合單片機課程的特點，選取了8個能力目標分別是專業(yè)知識能力、全方位思維能力、實驗性的探索能力、書面的交流能力、閱讀、理解專業(yè)領(lǐng)域文獻能力、學習態(tài)度與習慣能力、職業(yè)道德、正直并勇于負責能力、硬、軟件集成能力作為該課程該教材的培養(yǎng)目標。

2基于T-C的單片機課程教材建設(shè)

2.1前期收集及合理的編排

教材編寫前期，對每個知識點及知識點對應(yīng)的項目收集資料，包括出現(xiàn)問題、定位，確定每章節(jié)統(tǒng)一風格。編排順序遵循從簡單到復(fù)雜，教材的內(nèi)容是基于STC89C51單片機的原理與接口技術(shù)及51單片機的編程方法，共分為10章。第1章介紹了單片機概述;第2章介紹單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及原理;第3章介紹單片機C語言編程;第4章介紹單片機的常見的接口設(shè)計，第5章到第7章介紹中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器、串行口的原理及使用方法;第8章介紹單片機AD和DA轉(zhuǎn)換接口;第9章介紹單片機系統(tǒng)擴展接口技術(shù);第10章介紹一些單片機貫穿本教材大多數(shù)知識點的綜合項目及案例。

2.2過程中注重教材內(nèi)容的設(shè)計

本書在充分了解學生課程學習的基礎(chǔ)上，在教學實施過程中，以課程的各項能力培養(yǎng)目標為主線，對教學內(nèi)容組織進行編寫和優(yōu)化。首先要了解該課程存在的學習問題和學習內(nèi)容，然后定下目標和重難點，針對問題找到可能的解決方法，并提煉出解決方案，最后對知識點進行評價。教材中根據(jù)T-C的教學理念的指引，設(shè)置了【主要知識內(nèi)容】、【學習目標】、【重點和難點】、【教學設(shè)計與實施方法】、【實踐環(huán)節(jié)設(shè)計】、【教學效果測評】等環(huán)節(jié)，以此為主線進行設(shè)計，帶動學生學習。并將知識和技能清晰的展示出來。

2.3實踐環(huán)節(jié)以案例為載體將設(shè)計思路引入教材

充分考慮到學生在實踐過程中對項目整體的把握能力的培養(yǎng)，注重學生學習過程中的主動學習、主動動腦的能力。以項目案例為載體，通過項目內(nèi)容、設(shè)計目標、需掌握知識、項目電路連接、程序設(shè)計、項目的運行測試等環(huán)節(jié)，將設(shè)計思路引入教材，讓學生在學習教材的過程中進行案例分析、項目實踐，實現(xiàn)知識、技術(shù)及創(chuàng)新能力的一體化提升。基于項目案例項目的學習可以獲得很多具體的經(jīng)驗，把握項目的背景包括設(shè)計方案、設(shè)備條件、技術(shù)需求、項目要求等，通過案例的設(shè)計實施，學生可以親身體驗項目的實施過程，通過案例提高專業(yè)知識、全方位思維、實驗性的探索、書面的交流等能力，也激發(fā)學生學習的積極性，提高學生工程實踐的能力。[2]

3基于T-C的單片機課程教材特色

3.1基于T-C的課程教材內(nèi)容

本教材以工程教育理念為指導，遵循TOPCARES-CDIO教學模式。不僅介紹C51單片機的相關(guān)知識，更注重完成一個單片機工程項目能力的訓練。教材內(nèi)容分為知識和技能兩部分，并以項目為核心將知識與技能有機地結(jié)合在一起。本書以典型的單片機系統(tǒng)工程項目為主線貫穿全書展開各部分的知識。在每一章中除了介紹相關(guān)知識外，又輔以若干個小項目的訓練，將知識轉(zhuǎn)化為解決問題的技能。

3.2基于T-C的課程教材方法

在教材編寫中引入專業(yè)學科競賽的項目案例及企業(yè)優(yōu)秀案例，采用工程模式開發(fā)項目，對學生的工程能力培養(yǎng)起到很好的作用。另外結(jié)合配套實驗板進行線上課程指導，激發(fā)學生競賽積極性，手機學習通線上資源的指導使對學生學習有著積極的作用并方便老師統(tǒng)計。

本書基于TOPCARES-CDIO工程教育理念，教學過程中，鼓勵學生自主學習，團隊協(xié)作等、加強職業(yè)能力的訓練，運用啟發(fā)引導、分組討論、課堂提問、網(wǎng)絡(luò)答疑等多種互動式教學方法，完成課程教學任務(wù)。實施過程中將學生分組，以組為單位完成實驗和綜合項目實踐環(huán)節(jié)，以課堂邊講邊練及課下小組合作研討的形式開展教學。

3.3基于T-C單片機教材的形式

我院電子信息專業(yè)與企業(yè)合作開展基于CDIO的電子信息工程師資體系建設(shè)項目，培養(yǎng)教師掌握產(chǎn)品設(shè)計的技術(shù)縱深和工程實現(xiàn)的路徑流程，我們將專業(yè)理論知識和行業(yè)工程實際需要結(jié)合，指導學生完成各種電路模塊、電子產(chǎn)品、智能終端等項目的開發(fā)與實現(xiàn)，依托企業(yè)項目，將校企合作成果引入到課程教材中，實現(xiàn)產(chǎn)學研合作一體化開發(fā)。教材中綜合項目案例以市場需求為導向，幫助學生熟悉企業(yè)實際的產(chǎn)品設(shè)計流程，更早的適應(yīng)企業(yè)運作模式，同時也能、促進教學發(fā)展和學科建設(shè)。

T-C單片機課程教材包括課程教材、教師參考書、教學大綱、實驗指導書、線上習題、線上試題庫、項目庫等，其表現(xiàn)形式有紙質(zhì)書本、電子版資源和線上教學資源等，能最大限度的滿足教學和學習的需要。[3]

4教材建設(shè)成效

構(gòu)建有特色的課程教材，以社會需求為根本，即考慮基本理論，又面向企業(yè)需求及學生的未來發(fā)展，從企業(yè)對學生的評價來看，還是成功和有效的。

目前本書初稿已在18電子信息工程專業(yè)以講義教材的形式在學生開展，從考核和動手能力看，效果比之前的好，學生參與競賽和項目的積極性更高。

總之，教材建設(shè)研究對學生和老師收益非淺，對于學生，強化了學生的知識綜合運用能力和項目開發(fā)能力，學生通過教材學習，進一步鞏固了專業(yè)知識和技能，強化了實踐動手能力，教材中加入了比賽的案例，使學生在“藍橋杯”軟件設(shè)計大賽、全國大學生電子競賽、合泰杯比賽、智能車等比賽中受益。對于老師，教師既是指導者也是參與者，在不斷編寫修訂教材中不斷的反思總結(jié)，提升了自己，豐富了自己。在此期間，多位老師參加各種培訓提升自己的專業(yè)技能及教學方法。形成了一系列研究成果，成就了我校教師團隊的專業(yè)發(fā)展。

參考文獻：

[1]溫濤.探索構(gòu)建一體化TOPCARES-CDIO人才培養(yǎng)模式[J].中國高等教育，2011，（7）

[2]徐云飛基于TOPCARES_CDIO的教材改革探索與實踐[J]美術(shù)教育研究2012，12

[3]馬玉杰TOPCARES-CDIO系列教材的探索與建設(shè)[J]教育教學論壇2012，6