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        基于OBE-CDIO的單片機(jī)課程教學(xué)改革與研究

        2024-07-05 05:04:30葉鋼
        時(shí)代汽車 2024年10期
        關(guān)鍵詞:增值單片機(jī)教學(xué)改革

        葉鋼

        摘 要:由于目前高職院校單片機(jī)課程在教學(xué)中普遍存在以理論知識(shí)學(xué)習(xí)為重點(diǎn),普遍存在“老師講、學(xué)生聽”的傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式,普遍存在單一的期末考試成績(jī)作為最終評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的考核方式,因此通過構(gòu)建基于OBE-CDIO的單片機(jī)課程的教學(xué)改革及課程評(píng)價(jià)模式,并在評(píng)價(jià)模式中引入“增值”理念,重新構(gòu)建單片機(jī)課程的評(píng)價(jià)方案,從而提高單片機(jī)課程的教學(xué)質(zhì)量,以及學(xué)習(xí)單片機(jī)課程的積極性。

        關(guān)鍵詞:OBE CDIO 單片機(jī) 教學(xué)改革 增值

        1 引言

        近年來,我國(guó)高等教育發(fā)展的重點(diǎn)放在了應(yīng)用型人才的培養(yǎng)上,國(guó)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],而基于工程專業(yè)認(rèn)證的OBE-CDIO人才培養(yǎng)模式主要體現(xiàn)了“做學(xué)結(jié)合”,與我國(guó)高校的應(yīng)用型人才培養(yǎng)理念基本一致。

        單片機(jī)課程是一門電子信息類專業(yè)的專業(yè)課程,也是一門理實(shí)一體化的課程,非常強(qiáng)調(diào)實(shí)踐動(dòng)手能力。因此本文提出采用OBE-CDIO工程教育模式對(duì)單片機(jī)課程進(jìn)行教學(xué)改革,通過改革使得單片機(jī)課程以任務(wù)驅(qū)動(dòng)的方式進(jìn)行教學(xué),以項(xiàng)目任務(wù)為單元的教學(xué)活動(dòng),使學(xué)生掌握單片機(jī)及C51的基本原理和基本技能,從而形成電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開發(fā)的整體認(rèn)識(shí)和技術(shù)儲(chǔ)備,培養(yǎng)學(xué)生在電子產(chǎn)品開發(fā)的學(xué)習(xí)興趣。

        2 傳統(tǒng)單片機(jī)課程教學(xué)存在的問題

        在傳統(tǒng)的單片機(jī)課程教學(xué)中,教師往往嚴(yán)格按照教學(xué)大綱在教室里進(jìn)行理論講課,講課知識(shí)也嚴(yán)格圍繞課程章節(jié)內(nèi)容,從單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)講到單片機(jī)外部器件,從匯編語言、指令系統(tǒng)講到了單片機(jī)程序設(shè)計(jì),形成了“老師站臺(tái)上講,學(xué)生坐臺(tái)下聽”的局面,此時(shí)學(xué)生處于被動(dòng)接受知識(shí),而無法理論聯(lián)系實(shí)際。而單片機(jī)課程確是一門非常強(qiáng)調(diào)實(shí)踐動(dòng)手能力的課程,如果僅僅圍繞課程知識(shí),不讓學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手,學(xué)生往往無法理解單片機(jī)課程的相關(guān)知識(shí),從而也無法真正掌握單片機(jī)課程的相關(guān)技能。

        由于惰性因素的影響,任課教師在單片機(jī)課程期末考試中,往往采用傳統(tǒng)的理論筆試的形式,試卷題型分為單選、填空、判斷、程序分析、畫圖等,學(xué)生在考前機(jī)械地記憶單片機(jī)相關(guān)知識(shí),只是為了應(yīng)付課程考試,但對(duì)于單片機(jī)課程的學(xué)習(xí)卻只能“紙上談兵”,學(xué)過就忘,非常不利于日后的就業(yè)。

        3 基于OBE-CDIO工程教育模式,確立單片機(jī)課程教學(xué)目標(biāo)

        在基于OBE的工程教育模式中對(duì)“學(xué)習(xí)成果”給出這樣的定義:學(xué)習(xí)成果是學(xué)生最終取得的學(xué)習(xí)結(jié)果,是學(xué)生通過某一階段學(xué)習(xí)后所能達(dá)到的最大能力。 從這個(gè)定義中,我們看到它注重的不是學(xué)生了解什么、知道什么,而關(guān)心的是學(xué)生能做什么,通過對(duì)單片機(jī)課程的學(xué)習(xí),獲得了能做什么的能力[3-4]。因此基于OBE-CDIO 工程教育模式,確立單片機(jī)課程的教學(xué)目標(biāo)和定位。要求注重課程學(xué)習(xí)后的產(chǎn)出,要求學(xué)生能夠重點(diǎn)掌握單片機(jī)的理論知識(shí)和技能,能夠?yàn)槠髽I(yè)和社會(huì)培養(yǎng)具備創(chuàng)新能力的高素質(zhì)技術(shù)技能的單片機(jī)人才。正是圍繞以上要求,單片機(jī)課程的教學(xué)目標(biāo)可以分為知識(shí)目標(biāo)、能力目標(biāo)、素質(zhì)目標(biāo)三個(gè)方面,課程教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)方法如表1所示。

        (1)知識(shí)目標(biāo):掌握單片機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)(存儲(chǔ)器、I/O接口)、C51程序設(shè)計(jì)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)、串行通信接口、鍵盤、顯示、模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換等器件的工作原理等。

        (2)能力目標(biāo):能借助單片機(jī)仿真軟件Proteus和Keil C51編譯器,虛實(shí)結(jié)合,進(jìn)行單片機(jī)項(xiàng)目的硬件設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)、系統(tǒng)仿真、電路制作、項(xiàng)目調(diào)試等能力。

        (3)素質(zhì)目標(biāo):積極貫徹“思政元素”進(jìn)課堂,積極培養(yǎng)學(xué)生愛崗敬業(yè)、知行合一、創(chuàng)新奉獻(xiàn)、團(tuán)結(jié)合作的職業(yè)素養(yǎng)。

        4 圍繞智能小車,融入思政元素,重構(gòu)單片機(jī)課程的教學(xué)內(nèi)容

        圍繞智能小車,重構(gòu)單片機(jī)課程的教學(xué)內(nèi)容。將單片機(jī)課程的知識(shí)點(diǎn)和技能點(diǎn)分解到四個(gè)智能小車項(xiàng)目中:項(xiàng)目一智能小車顯示功能的實(shí)現(xiàn)、項(xiàng)目二智能小車循跡功能的實(shí)現(xiàn)、項(xiàng)目三智能小車避障功能的實(shí)現(xiàn)、項(xiàng)目四智能小車整機(jī)系統(tǒng)安裝與調(diào)試。每個(gè)項(xiàng)目的課時(shí)數(shù)均為16學(xué)時(shí),總課時(shí)為64學(xué)時(shí)。每個(gè)項(xiàng)目都按照“識(shí)、裝、測(cè)、合”的步驟分解為四個(gè)教學(xué)任務(wù),如圖1所示。在單片機(jī)項(xiàng)目教學(xué)中,要求學(xué)生通過這些真實(shí)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與制作,學(xué)會(huì)單片機(jī)課程的知識(shí)和技能,掌握單片機(jī)項(xiàng)目設(shè)計(jì)的方法。

        例如項(xiàng)目三智能小車避障功能的實(shí)現(xiàn)分解為四個(gè)教學(xué)任務(wù),分別是任務(wù)1避障小車整體設(shè)計(jì)及各模塊選擇、任務(wù)2避障小車的組裝與整機(jī)測(cè)試、任務(wù)3紅外避障小車的設(shè)計(jì)與測(cè)試、任務(wù)4超聲波避障小車的設(shè)計(jì)與測(cè)試,每個(gè)任務(wù)均為4個(gè)學(xué)時(shí)。而每個(gè)任務(wù)又分解為2~3個(gè)子任務(wù),并在子任務(wù)教學(xué)中,充分融入課程思政元素,例如通過組裝避障小車,鍛煉學(xué)生的耐心和細(xì)心,培養(yǎng)學(xué)生精益求精的工匠精神;例如通過觀看國(guó)內(nèi)無人駕駛相關(guān)視頻,增強(qiáng)學(xué)生民族自豪感等視頻、網(wǎng)頁教學(xué)手段,讓思政元素“潤(rùn)物細(xì)無聲”地融入到專業(yè)課程的教學(xué)中,如圖2所示。

        5 基于增值理念,重新構(gòu)建單片機(jī)課程的評(píng)價(jià)方案

        單片機(jī)課程項(xiàng)目的考核評(píng)價(jià)基于“三方考核、強(qiáng)調(diào)過程、動(dòng)態(tài)監(jiān)控、注重增值”的評(píng)價(jià)理念,如圖3所示,由學(xué)生、教師、企業(yè)三方共同評(píng)價(jià)完成。項(xiàng)目考核評(píng)價(jià)主要包含四大部分:課前自主預(yù)習(xí)、課中技能實(shí)戰(zhàn)、課后鞏固拓展、增值考核評(píng)價(jià)。

        (1)課前自主預(yù)習(xí):占項(xiàng)目成績(jī)的20%。課前,任課老師發(fā)布項(xiàng)目的微課視頻、PPT、課前任務(wù)單等相關(guān)材料供學(xué)生自主學(xué)習(xí),根據(jù)學(xué)生的完成情況、學(xué)習(xí)通在線時(shí)長(zhǎng)等進(jìn)行評(píng)分。

        (2)課中技能實(shí)戰(zhàn):占項(xiàng)目成績(jī)的50%。課中,任課老師根據(jù)學(xué)生的6S管理、課堂考勤、項(xiàng)目完成情況、小組匯報(bào)等情況等進(jìn)行評(píng)分,其中6S管理占10%,課堂考勤占10%,項(xiàng)目完成情況占60%,具體分為程序設(shè)計(jì)(占20%)、虛擬仿真(占20%)、實(shí)物制作(占20%),小組匯報(bào)占20%。

        (3)課后鞏固拓展:占項(xiàng)目成績(jī)的20%。課后,任課老師發(fā)布課后任務(wù)和拓展知識(shí),讓學(xué)生利用課余時(shí)間線上完成,根據(jù)學(xué)生的完成情況、在線互動(dòng)情況等進(jìn)行評(píng)分。

        (4)增值考核評(píng)價(jià):占項(xiàng)目成績(jī)的10%?;谠鲋翟u(píng)價(jià)理念,根據(jù)三個(gè)增值點(diǎn)對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià):此次項(xiàng)目相對(duì)于上一個(gè)項(xiàng)目成績(jī)的進(jìn)步情況;學(xué)生上臺(tái)匯報(bào)時(shí)的進(jìn)步情況;學(xué)生項(xiàng)目參與度情況。

        6 結(jié)束語

        本文提出了一種基于OBE-CDIO的單片機(jī)課程教學(xué)改革思路,通過積極融入思政元素,圍繞智能小車,以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的方式重構(gòu)單片機(jī)課程教學(xué)內(nèi)容,使得單片機(jī)的理論知識(shí)與實(shí)踐技能緊密聯(lián)系,改變單片機(jī)課程傳統(tǒng)的“重理論、輕實(shí)戰(zhàn)”的情況,并建立基于“增值”理念的單片機(jī)項(xiàng)目考核評(píng)價(jià)方案,讓學(xué)生從枯燥的單片機(jī)理論知識(shí)教學(xué)脫離出來,通過智能小車的設(shè)計(jì)與制作,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)的積極性,掌握單片機(jī)項(xiàng)目開發(fā)設(shè)計(jì)方法,從而實(shí)現(xiàn)“做中學(xué)、學(xué)中做”的教學(xué)理念,大大地提高了工程應(yīng)用人才的培養(yǎng)質(zhì)量。

        基金項(xiàng)目:2023年浙江省高職教育“十四五”第一批教學(xué)改革項(xiàng)目(jg20230335)。

        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(jī)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]顧佩華,胡文龍,林鵬,等.基于“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”(OBE)的工程教育模式——汕頭大學(xué)的實(shí)踐與探索[J].高等工程教育研究,2014(1):27-37.

        [4]邱劍鋒,朱二周,周勇,等.OBE教育模式下的操作系統(tǒng)課程教學(xué)改革[J].計(jì)算機(jī)教育,2015(12):28-34.

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